Спосіб передстартового контролю функціонування слідкувального електричного рульового приводу

1. Спосіб передстартового контролю функціонування слідкувального електричного рульового приводу, що включає подачу електроживлення на слідкувальний електричний рульовий привід, формування керувального сигналу шляхом складання на вході підсилювача слідкувального електричного рульового приводу керувального сигналу і сигналу від датчика кутового положення руля, реєстрацію струму в обмотці електродвигуна і прийняття рішення про придатність слідкувального електричного рульового приводу до експлуатації на підставі результатів вимірювань, який відрізняється тим, що у систему додатково вводять електронний ключ і компаратор з симетричною гістерезисною петлею перемикання, задають кутове положення аретирування рулів слідкувального електричного приводу, при якому у слідкувально U 2 26365 1 3 керованих снарядів, заснований на вимірюванні часу еквівалентного запізнювання рульового приводу при відпрацюванні імпульсного сигналу керування, відповідного максимальному куту повороту руля в один або і інший бік [3]. Недоліком способу аналога є те, що перевірка моментних характеристик рульового приводу вимагає додаткового створіння шарнірних моментів на рулі, що вельми небажано при проведенні передстартового контролю. Спосіб аналога також не може бути використаний при передстартовому контролі в умовах нерухомих (аретируваних) рулів. Як найближчий аналог (прототип) прийнятий спосіб перевірки функціонування (контролю) повітряно-динамічного рульового приводу [4]. Спосіб найближчого аналогу заснований на реєстрації і контролі роботи приводу з імітатором шарнірного навантаження на рулі (тобто при навантаженні руля шарнірним моментом) на стисненому повітрі при відпрацюванні заданих сигналів керування за допомогою подачі управляючих сигналів і живлення на рульовий привід і подальшій реєстрації виникаючого струму в обмотці електродвигуна. Перевірку проводять в умовах подібності температурної і силової дії на елементи конструкції приводу стисненого повітря з температурою і тиском, відповідним температурі гальмування і надмірному тиску потоку повітря на вході повітрезабірника при польоті. Привод з розкритим рулем і повітрезабірником із заздалегідь встановленими в ньому датчиками для визначення температури і тиску повітря на його вході, у його робочих порожнинах і температури стінок порожнин, встановлюють і закріплюють на стенді навантаження, навантажують руль шарнірним навантаженням, що відповідає навантаженню на рулі від повітряного потоку. Після попереднього продування пневмосистеми живлення приводу стисненим повітрям проводять контрольну перевірку функціонування приводу при відпрацюванні заданих сигналів керування (реєстрації струму в обмотці електродвигуна) на холодному повітрі з температурою джерела пневможивлення і тиском, відповідним надмірному тиску потоку повітря на вході повітрезабірника при польоті снаряда або ракети, з визначенням втрат по тиску пневмосистеми за різницею задаваємого і вхідного тисків та параметрів приводу. Потім подають на вхід приводу стрибком заздалегідь нагріте повітря з температурою і тиском, що відповідають температурі гальмування і надмірному тиску потоку повітря на вході повітрезабірника при польоті, з одночасною подачею на привод сигналів керування. Проводять реєстрацію роботи приводу за заданою програмою, визначають температуру і тиск повітря на вході рульового приводу і порівнюють їх на відповідність задаваємим, визначають динамічні параметри і параметри точності приводу на відповідність, що вимагається. За отриманими значеннями температури повітря в порожнинах приводу і температури стінок порожнин оцінюють припустимість по температурі для закладених у привод конструкційних матеріалів, здійснюють зовнішній огляд приводу, проводять контрольне розбирання приводу на вузли і деталі і та оцінюють їх міцність, стійкість і працездатність. 26365 4 Недоліком способу контролю прототипу [4] є неможливість його використання при передстартовому контролі керованих снарядів або ракет. В основу корисної моделі поставлена задача по створенню умов для здійснення високопродуктивної передстартової перевірки слідкувальних електричних рульових приводів керованих снарядів і ракет з нерухомим (аретируваним) рулем, що приведе до забезпечення безпеки старту керованих ракет і снарядів і до скорочення тривалості здійснення передстартового контролю функціонування слідкувального електричного рульового приводу. Вказана задача досягається тим, що у способі передстартового контролю функціонування слідкувального рульового приводу, що включає подачу електроживлення на слідкувальний електричний рульовий привід, формування керувального сигналу шляхом складання на вході підсилювача слідкувального електричного рульового приводу керувального сигналу і сигналу від датчика кутового положення руля, реєстрацію струму в обмотці електродвигуна і прийняття рішення про придатність слідкувального електричного рульового приводу до експлуатації на підставі результатів вимірювань, новим є те, що у систему додатково вводять електронний ключ і компаратор з симетричною гістерезисною петлею перемикання, задають кутове положення аретирування рулів слідкувального електричного приводу, при якому у слідкувальному електричному рульовому приводі виникає обертальний момент, що відповідає обертаючому моменту на рулях слідкувального електричного рульового приводу у польоті, формують автоколивальний режим зааретируваного слідкувального електричного рульового приводу, а прийняття рішення про придатність слідкувального електричного рульового приводу здійснюють в результаті порівняння частоти перемикання компаратора, що відповідає частоті автоколивань струму в обмотці електродвигуна, з наперед заданою частотою. Формування автоколивального режиму зааретируваного слідкувального електричного рульового приводу здійснюють шляхом перемикання компаратора по досягненню значення струму в обмотці електродвигуна порогового значення, замикання електронного ключа, подачі на суматор керувального сигналу, що по рівню у два рази перевищує рівень сигналу датчика кутового положення руля в зааретируваному стані, і протилежному йому за знаком, створення з використанням підсилювача реверсування обмотки електродвигуна і наростання у ній значення струму до порогового значення з подальшим перемиканням компаратора у початковий стан і розмиканням електронного ключа. Перераховані ознаки способу складають сутність корисної моделі. Наявність причинно-наслідного зв'язку між сукупністю істотних ознак корисної моделі і технічним результатом, що досягається, полягає в наступному. У сучасних керованих ракетах і снарядах широке застосування знайшли слідкувальні електри 5 чні рульові приводи внаслідок їх високих динамічних характеристик і простоти обслуговування при експлуатації. Цьому сприяло широке упровадження в системи керування ракет і снарядів об'єктів мікропроцесорної техніки, а також поява електродвигунів з високим коефіцієнтом корисної дії, малими габаритно-масовими характеристиками і високою швидкодією. Безпека старту керованих ракет і снарядів у великій мірі визначається працездатністю слідкувального електричного рульового приводу, включаючи систему його електроживлення і керування. Тому розробка простих, надійних способів і засобів передстартового контролю функціонування слідкувального електричного рульового приводу для керованих ракет і снарядів є актуальною задачею. Пропонований спосіб передстартового контролю функціонування слідкувального електричного рульового приводу з аретируваним вихідним рулем заснований на створенні у слідкувальному електричному рульовому приводі за допомогою зовнішніх зворотних зв'язків режиму стійких автоколивань струму в обмотці електродвигуна і подальшій оцінці функціонування електроприводу на підставі вимірювань частоти виниклих автоколивань струму в його обмотці і порівняння її з наперед заданою частотою автоколивань. Слід зазначити, що в непрацездатному слідкувальному електричному рульовому приводі при такому режимі автоколивання не виникають, тому пуск керованих снарядів і ракет у цьому випадку не проводять. Пропонований спосіб забезпечує перевірку наступних параметрів і режимів роботи слідкувального електричного рульового приводу: наявність зв'язку і нульового потенціалу з виходу автопілоту; наявність живлячих напруг у підсилювачі слідкувального електричного рульового приводу і на датчиках положення; цілісність ланцюгів датчика положення; проходження сигналів керування через наскрізний тракт підсилювача рульового приводу; реверсивність підсилювача потужності; цілісність ланцюгів електродвигуна; створення в електродвигуні заданого струму за допомогою підсилювача потужності; можливість роботи навантаженого приводу. За наявності відмов у слідкувальному електричному рульовому приводі при реалізації будьякої з вищеперелічених перевірок автоколивання у приводі не виникають. У свою чергу, подача на вхід підсилювача слідкувального електричного рульового приводу керованого сигналу по рівню, що не менше, ніж у два рази, перевищує рівень сигналу датчика кутового положення рулів у зааретируваному стані і протилежного йому по знаку, зумовлена необхідністю забезпечення симетричності виникаючих автоколивань струму в обмотці електродвигуна (внаслідок відсутності постійної складової струму в обмотці електродвигуна). При цьому було встановлено, що при подачі керувального сигналу, що по рівню менше, ніж у два рази перевищував рівень сигналу датчика кутового положення руля, система працювала не в заданому режимі, оскільки не досягалося наперед 26365 6 задане значення обертального моменту, а також відповідний йому рівень порогового струму в обмотці електродвигуна. А при подачі керувального сигналу, що по рівню більше, ніж у два рази перевищував рівень сигналу датчика кутового положення руля (наприклад, у 2,5-3 рази), виникали несиметричні автоколивання струму в обмотці електродвигуна, що утруднювало проведення оцінки якості працездатності системи. На кресленні показана блок-схема пристрою, який дозволяє реалізовувати запропонований спосіб передстартового контролю функціонування слідкувального електричного рульового приводу. Схема містить силове джерело живлення - ДЖ (1), підсилювач слідкувального електричного рульового приводу - ПП (2), суматор - å (3), виконавчий електродвигун - М (4) з токоз’ємним вимірювальним резистором - Rи (5), датчик кутового стану руля - ДКСР (6), компаратор (7), за допомогою якого здійснюють керування електронним ключем (8), а також блок прийняття рішень про працездатність приводу - БПР (9). Спосіб реалізується за допомогою вищеописаного пристрою таким чином. Формують задане значення обертального моменту на рулі слідкувального електричного приводу шляхом аретирування рулів на заданому куті. При включенні силового джерела живлення (1) і установки аретируваного руля у кутовому положенні, на датчику кутового стану руля (6) формують вихідну напругу (Ug ), пропорційну заданому кутовому відхиленню руля. Компаратор (7) приводять у стан, при якому ключ (8) знаходиться у розімкненому стані. Вихідну напругу (Ug) подають через суматор (3) безпосередньо на вхід підсилювача (2) слідкувального електричного рульового приводу Uвx=Ug. За допомогою останнього формують напругу на обмотці виконавчого двигуна (4), достатню для створення виконавчим двигуном (4) наперед заданого обертального обертального моменту (моменту сил). Забезпечують наростання струму в обмотці виконавчого електродвигуна (4) унаслідок індуктивного характеру його обмотки. На токоз’ємному вимірювальному резисторі (5) відповідно забезпечують наростання напруги до наперед заданого порогового рівня, при якому перемикають компаратор (7) в інше положення, внаслідок чого проводять замикання ключа (8). На суматор (3) подають керувальний сигнал рівня Uу=-2Ug, за допомогою якого, після складання з напругою Ug датчика кутового положення (6), формують на вході підсилювача (2) слідкувального електричного рульового приводу керувальний сигнал рівня Uвх=-Ug. Таким чином, на вході підсилювача (2) формують керувальний сигнал заданого рівня Ug, але протилежного по знаку. За допомогою підсилювача (2) слідкувального електричного рульового приводу подають напругу на обмотку виконавчого електродвигуна (4), в обмотці якого починає наростати струм. Відповідно забезпечують наростання напруги на токоз’ємному вимірювальному резисторі (5) до порогового рівня, при якому знову пе 7 26365 ремикають компаратор (7) і розмикають ключ (8). Унаслідок цього пристрій повертають у початковий стан. Далі вищезгаданий процес повторюють періодично, внаслідок чого забезпечують виникнення стійких автоколивань струму в обмотці виконавчого електродвигуна (4). Вимірюють частоту перемикання компаратора (7) і порівнюють її з наперед заданою частотою за допомогою блоку прийняття рішень про працездатність приводу - БПР (9), унаслідок чого оцінюють якість і стабільність функціонування електроприводу, тобто приймають рішення про його працездатність і можливість проведення пуску керованих снарядів або ракет. Таким чином, у пропонованому способі безпеку старту керованих снарядів і ракет забезпечують проведенням надійного контролю функціонування слідкувального електричного рульового приводу при аретируваних рулях перед проведенням пуску. При цьому у разі непрацездатності слідкувального електричного рульового приводу розаретирування руля і пусккерованих снарядів і ракет не здійснюють. Крім того, у запропонованому способі передстартового контролю відсутня операція по реверсивному механічному переміщенню руля, оскільки Комп’ютерна верстка І.Скворцова 8 пропонований спосіб заснований на формуванні високочастотних реверсивних коливань струму в обмотці електродвигуна. Це також скорочує сумарний час на проведення контролю. Пропонованій спосіб передстартового контролю функціонування слідкувального електричного рульового приводу, що був апробований на макетних зразках на стенді при виконанні ДКР в державному підприємстві "ДержККБ "ЛУЧ" протягом 2005-2006p., показав високу ефективність і надійність. Джерела інформації 1. RU №2145052. 2. Основы проектирования ракет класса «воздух-воздух» и авиационных катапультных установок. Под редакцией В.А. Нестерова, М., МАИ, 1999г. - С.174-180. 3. Способ проверки качества функционирования рулевых приводов и автопилотов управляемых снарядов и устройство для его осуществления. RU №2181681. MПK8 B64C13/36, F42B15/01. 4. Способ проверки функционирования воздушно-динамического рулевого привода управляемых снарядов или ракет и устройство для его осуществления. RU №2218548. МПК8 F42B15/01. Підписне Тираж 26 прим. Міністерство освіти і науки України Державний департамент інтелектуальної власності, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601