Система управления самонаводящимся вращающимся снарядом

 

Изобретение относится к области вооружения, в частности к управляемым артиллерийским снарядам с самонаведением. Указанное изобретение может быть использовано для противотанковых и зенитных ракет, а также для управляемых мин. Техническим результатом является повышение точности наведения управляемого снаряда за счет демпфирования его угловых колебаний, которое достигается введением в сигнал управления угловым положением продольной оси гироскопа головки самонаведения дополнительной составляющей, пропорциональной угловому рассогласованию между продольной осью гироскопа головки самонаведения и продольной осью снаряда, измеренной датчиком. В систему управления самонаводящимся вращающимся снарядом, включающую следящую головку самонаведения, содержащую гироскоп с двигателем коррекции и блок электроники, выход которого соединен с рулевым приводом, введен датчик для измерения углового рассогласования между продольной осью головки самонаведения и продольной осью снаряда. Сигнал с выхода датчика суммируют с сигналом с выхода блока электроники и подают на вход двигателя коррекции. 2 ил.

Изобретение относится к области вооружения, в частности к управляемым артиллерийским снарядам с самонаведением. Указанное изобретение может быть использовано для противотанковых и зенитных ракет, а также для управляемых мин.

Известна система управления самонаводящимся вращающимся снарядом [1], включающая гироскопическую головку самонаведения, измеряющую угловую скорость вращения линии "снаряд-цель" и формирующую пропорционально измеренному значению сигнал управления u двигателем коррекции гироскопа головки самонаведения и рулевым приводом снаряда. При этом ротор головки самонаведения вращают в направлении, противоположном вращению снаряда по крену.

Структурная схема данной системы управления представлена на фиг.1, на которой обозначено: ε - угловое положение линии "снаряд-цель"; ε_ГСН - угловое положение продольной оси головки самонаведения; q₁ - ошибка наведения; u - сигнал управления; δ - угол отклонения руля; - угловая скорость вращения вектора скорости; q₁ - коэффициент передачи блока электроники головки самонаведения; q₂ - коэффициент передачи двигателя коррекции гироскопа головки самонаведения; W_РП(р) - передаточная функция рулевого привода;
W_Сн(p) - передаточная функция снаряда;
М_К, М_Возм - управляющий и возмущающий моменты коррекции;
Н - кинетический момент ротора гироскопа головки самонаведения;
p - оператор Лапласа.

Данная система управления реализует способ пропорциональной навигации, в соответствии с которым на борту снаряда производят измерение угловой скорости вращения линии "снаряд-цель", а угловую скорость вращения вектора скорости снаряда формируют пропорционально сигналу управления
Учитывая наличие возмущающих моментов, обусловленных действием сил трения в кардановом подвесе головки самонаведения, в существующей системе управления [1] за счет вращения ротора гироскопа головки самонаведения в направлении, противоположном вращению снаряда по крену (знак "минус" перед кинетическим моментом Н на фиг.1), реальное формирование сигнала управления осуществляется по зависимости:

где k₁, k₂ - коэффициенты пропорциональности, T_ГСН - постоянная времени головки самонаведения, Δ - угол между продольной осью головки самонаведения и продольной осью снаряда.

Как показано в [1] , за счет формирования сигнала управления в соответствии с зависимостью (1) обеспечивается демпфирование колебаний снаряда по углам атаки и скольжения, чем достигается повышение точности наведения снаряда на цель.

Недостатком данной системы является то, что положительный эффект основан по существу на наличии сил трения в подшипниках карданова подвеса головки самонаведения. Нестабильность воздействия сил трения и невозможность управления их величиной приводят и к нестабильности демпфирующих свойств системы управления, а следовательно, к ухудшению точности наведения.

Задачей предлагаемого изобретения является повышение точности наведения управляемого снаряда за счет демпфирования колебаний с помощью стабильного электрического сигнала.

Поставленная задача достигается тем, что в систему управления самонаводящимся вращающимся снарядом, включающую следящую головку самонаведения, содержащую гироскоп с двигателем коррекции и блок электроники, выход которого соединен с рулевым приводом, дополнительно введены последовательно соединенные датчик, измеряющий угловое рассогласование Δ = ε_ГСН-ϑ между продольной осью гироскопа головки самонаведения ε_ГСН и продольной осью снаряда ϑ, и сумматор, второй вход которого соединен с выходом блока электроники головки самонаведения, а выход - со входом двигателя коррекции гироскопа головки самонаведения.

Структурная схема предлагаемой системы управления при вращении ротора гироскопа головки самонаведения в направлении, совпадающем с направлением вращения снаряда по крену, представлена на фиг.2, на которой обозначено:
ε - угловое положение линии "снаряд-цель";
ε_ГСН - угловое положение продольной оси головки самонаведения;
ϑ - угловое положение продольной оси снаряда;
Δε - ошибка наведения;
Δ - угловое рассогласование между продольной осью головки самонаведения и продольной осью снаряда;
u - сигнал управления;
δ - угол отклонения руля;
- угловая скорость вращения вектора скорости;
q₁ - коэффициент передачи блока электроники головки самонаведения;
q₂ - коэффициент передачи двигателя коррекции гироскопа головки самонаведения;
q₃ - коэффициент передачи датчика углового рассогласования;
W_РП(р) - передаточная функция рулевого привода;
W_Сн(p), W*_Cн(р) - передаточные функции снаряда;
М_К, М_Возм - управляющий и возмущающий моменты коррекции;
Н - кинетический момент ротора гироскопа головки самонаведения;
р - оператор Лапласа.

Анализ структурной схемы показывает [2], что сигнал управления снарядом формируется по зависимости
(2)
где
Анализ формул (1) и (2) показывает, что предлагаемая система управления эквивалентна прототипу, однако величина ₂•Δ при этом является регулируемой и не зависит от воздействия сил трения.

Предлагаемая система управления работает следующим образом. Головка самонаведения измеряет сигнал, пропорциональный угловой скорости вращения линии "снаряд-цель" ; дополнительный датчик измеряет угловое рассогласование между продольной осью головки самонаведения и продольной осью снаряда Δ; указанные сигналы суммируются и подаются на двигатель коррекции таким образом, чтобы под действием сигнала k₂•Δ гироскоп головки самонаведения прецессировал в сторону увеличения углового рассогласования между продольной осью головки самонаведения и продольной осью снаряда, чем обеспечивается демпфирование колебаний снаряда.

Таким образом, предлагаемая система управления обеспечивает малые колебания снаряда по углам атаки и скольжения и тем самым высокую точность наведения на цель.

Источники информации
1. Патент на изобретение 2146798.

2. Фельдбаум А.А., Бутковский А.Г. Методы теории автоматического управления. М.: Наука, 1971.

Формула изобретения

Система управления самонаводящимся вращающимся снарядом, включающая следящую головку самонаведения, содержащую гироскоп с двигателем коррекции и блок электроники, выход которого соединен с рулевым приводом, отличающаяся тем, что в нее введены последовательно соединенные датчик для измерения углового рассогласования между продольной осью гироскопа головки самонаведения и продольной осью снаряда и сумматор, второй вход которого соединен с выходом блока электроники, а выход - со входом двигателя коррекции.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2