Вимірювальний комплекс для випробувань електричних систем ракети

Реферат: Вимірювальний комплекс для випробувань електричних систем ракети містить генератор випробувальних перешкод, з'єднаний виходом через випробувальну лінію зв'язку з входом системи ракети, приймальну антену, зв'язану з вимірювально-обчислювальним пристроєм. Він споряджений додатковою випробувальною лінією зв'язку, котра з'єднує вихід генератора випробувальних перешкод з другим входом вимірювально-обчислювального пристрою, і лінією зворотного зв'язку вимірювально-обчислювального пристрою з генератором випробувальних перешкод. UA 97852 U (12) UA 97852 U UA 97852 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 Корисна модель належить до ракетно-космічної галузі, а саме - до наземного обладнання і може використовуватися для забезпечення електромагнітної сумісності (ЕМС) електричних систем ракети. Відомим є пристрій для визначення захищеності електричних ланцюгів під час випробувань систем ракети від дії зовнішніх електромагнітних полів (ЕМП), де застосовуються потужні випромінюючи засоби для створення високих ЕМП з нормованими величинами електричної складової (див. стандарт MIL-STD-462D 1993, США, ERA Technology Report 94-0049 "Automative Electromagnetic Compatibility", c. 104-113). Ці поля діють на електричні ланцюги систем, що підлягають випробуванням, а наведений у елементах ланцюгів струм визначається різними вимірювальними засобами. Випробування проводяться як на відкритих полігонах, так і у закритих екранованих камерах без луни з дорогим обладнанням. Як джерело ЕМП звичайно використовують штатні зразки - радіолокаційні станції, радіостанції і спеціальні генератори. Недоліком відомого пристрою є його низькі експлуатаційні якості, такі як: проведення випробувань пов'язане зі створенням потужних ЕМП з напруженістю до 1500 В/м у частотному діапазоні до 10 ГГц, які створюють небезпеку для здоров'я людей і навколишнього середовища; створення і використання полігонів, споруд і камер, залучення дорогого обладнання потребують значних капітальних вкладень і експлуатаційних витрат; процеси підготовки і проведення випробувань є досить трудомісткі і тривалі; під час проведення випробувань забезпечується лише підсумкове разове отримання результатів випробувань на вже створенному зразку, в основному з констатацією факта його нормального або ненормального функціонування при дії заданного ЕМП без можливості аналізу кількісних значень параметрів, що характеризують стійкість, і без визначення конкретної області на поверхні об'єкту або конструктивного вузла, що потребує додаткового захисту або доробки; неможливість проведення випробувань об'єктів в умовах експлуатації, під час роботи у складі комплексу, у реальній електромагнітній обстановці, з урахуванням процесів природного старіння і під час модернізації. Найближчим до запропонованого по технічному рішенню є вибраний як прототип вимірювальний комплекс для випробувань електричних систем ракети, який описаний у патенті РФ №2.096.839, МПК G12B 17/02, 1997р. На фіг. 1 наведена схема вимірювального комплексу, що містить об'єкт випробувань (систему ракети) 1, генератор 2 випробувальних перешкод, приймальну антену 3, що розташовується безпосередньо поблизу до об'єкту 1 випробувань, вимірювальнообчислювальний пристрій 4 та випробувальну лінію зв'язку 5. Для перевірки систем ракети на перешкодостійкість вимірювальний комплекс працює наступним чином. Генератор 2 випробувальних перешкод через випробувальну лінію зв'язку 5 з'єднаний з випробувальним ланцюгом системи 1 ракети. Для забезпечення гальванічної розв'язки і усунення впливу кабелів, що підводять, на результати випробувань випробувальна лінія зв'язку 5 виконана у вигляді оптичного кабелю з відповідними електронно-оптичними і оптоелектронними перетворювачами і необхідними узгоджувальними, перетворюючими та іншими пристроями, необхідними для збудження ланцюга. Генератор 2 випробувальних перешкод може виконуватися або у вигляді джерела електричного струму, модульованого щодо амплітуди з частотою зовнішнього ЕМП з нормативною електричною складовою напруженості Ен, або у вигляді джерела світла з відповідною модуляцією світлового потоку. Сигнали, що він виробляє, по випробувальній лінії зв'язку 5 подаються у випробувальний ланцюг об'єкту 1 і з частотою модуляції збуджують досліджуваний електричний ланцюг, котрий створює у вільному просторі напруженість ЕМП з електричною складовою Ео. Величина Ео вимірюється за допомогою приймальної антени 3 і вимірювально-обчислювального пристрою 4. Параметри ЕМП, що виміряли у вільному просторі, дозволяють розрахунковим шляхом визначити ступінь стійкості електричного ланцюга. Наприклад, при випробуваннях на високочастотні ЕМП ступінь стійкості до їх дії М можна визначити за формулою [див. книгу Кравченко В.И. и др. "Радиоэлектронные средства и мощные электромагнитные помехи" - М.: Радиосвязь, 1987. С.239, рис.6.19]: M  Eн  U /(Iн  Eo  Rв x)  1, де Eн - нормативна величина напруженості ЕМП; U - напруга, що вимірюють на вході вимірювально-обчислювального пристрою 4; Ін - нормативна величина допустимого значення струму електричного ланцюга; Eo - величина напруженості ЕМП, котру вимірюють і котру випромінює електричний ланцюг у вільний простір; 1 UA 97852 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 R в x - вхідний опір вимірювально-обчислювального пристрою 4. Вимірювально-обчислювальний пристрій 4 містить обчислювальний комплекс, який виконує необхідні обчислення, аналіз отриманої інформації і формує частотно-просторову картину ЕМП у вільному просторі. Електронні промислові пристрої звичайно підлягають дії тривалих і короткочасних ЕМП з частотою мережі, обумовлених робочими режимами електроенергетичного устаткування, аварійними режимами; високочастотних згасаючих полів (під час роботи роз'єднувачів); високочастотних ЕМП, котрі випромінюються радіо- і телепередавачами, радіопереговорними пристроями і іншими джерелами. Під час перевірки приладів на вказані дії даний комплекс забезпечує екологічну безпеку, економічність і мобільність випробувань. Недоліком відомого комплексу є його невисокі експлуатаційні якості, тому що він не може використовуватися для проведення таких важливих випробувань як випробування на дію імпульсних електромагнітних полів (ІЕМП). В основу корисної моделі поставлена задача створення удосконаленої конструкції вимірювального комплексу для випробувань електричних систем ракети, яка б дозволила забезпечити підвищення його експлуатаційних якостей шляхом уведення в нього нових елементів і технічних рішень, таких як: наявність додаткової випробувальної лінії зв'язку, котра з'єднує вихід генератора випробувальних перешкод з другим входом вимірювально-обчислювального пристрою, і лінії зворотного зв'язку вимірювально-обчислювального пристрою з генератором випробувальних перешкод, що дозволяє без проведення додаткових досліджень виключити похибки, які вони вносять у визначення відгуку Іе (t), спростити аналіз і підвищити точність результатів. Поставлена задача вирішується таким чином, що запропонований вимірювальний комплекс для випробувань електричних систем ракети, який містить генератор випробувальних перешкод, з'єднаний виходом через випробувальну лінію зв'язку з входом системи ракети, приймальну антену, зв'язану з вимірювально-обчислювальним пристроєм, він споряджений додатковою випробувальною лінію зв'язку, котра з'єднує вихід генератора випробувальних перешкод з другим входом вимірювально-обчислювального пристрою, і лінією зворотного зв'язку вимірювально-обчислювального пристрою з генератором випробувальних перешкод. Для пояснення конструкції комплексу і його роботи додаються креслення та його детальний опис. На кресленнях фіг. 2 зображено: запропонований комплекс містить об'єкт випробувань (систему ракети) 1, генератор 2 випробувальних перешкод, приймальну антену 3, яка розташовується безпосередньо поблизу до об'єкту 1 випробувань, вимірювально-обчислювальний пристрій 4, випробувальну лінію 5 зв'язку, додаткову випробувальну лінію 6 зв'язку та лінію 7 зворотного зв'язку. Робота запропонованого комплексу здійснюється наступним чином. Сигнали, які виробляються генератором 2 випробувальних перешкод, подають по випробувальній лінії зв'язку 5 у об'єкт 1 випробувань і одночасно по додатковій лінії зв'язку 6 - у вимірювально-обчислювальний пристрій 4, де виконують сумісну обробку цього сигналу і сигналу з приймальної антени 3, що дозволяє розрахунковим шляхом визначити ступінь стійкості електричного ланцюга до дії зовнішніх ЕМП усіх видів, у тому числі зовнішні ІЕМП. Під час випробувань на зовнішні ІЕМП сигнал з генератора 2 випробувальних перешкод змінюється у широкому діапазоні частот, а сумісна обробка цього сигналу і сигналу з приймальної антени З дозволяє визначити зсув фази гармоніки, котра випромінюється у вільний простір, відносно початкової і визначити амплітудно-частотну і фазочастотну характеристики електричної складової ІЕМП, що дозволяє визначити відгук струму Іе (t) через елемент, наприклад, за формулою Ie ( t )  n  Eo ( j  )  e  j   Ik в( j  )I  e  j(   )t  d,   , o 50 де  o - початкова кругова частота;  n - кінцева кругова частота; Eo ( j  )  e  j  - спектральна щільність напруженості зовнішнього ЕМП у вільному просторі;   - початкова фаза гармоніки із спектру розкладу заданого імпульсу;  55 - зсув фази гармоніки, котра випромінює у вільний простір відносно початкової; Ikв( j  )I - модуль коефіцієнту дії як співвідношення заданої амплітуди гармоніки до виміряної у вільному просторі. 2 UA 97852 U 5 10 15 20 Діапазон досліджуваних частот може бути визначений, виходячи з розкладу заданого діючого імпульсу у гармонічний ряд. У вимірювально-обчислювальному пристрої 4 виконують необхідні розрахунки, обробку, аналіз отриманої інформації; здійснюють керування режимами роботи генератора 2 випробувальних перешкод по лінії 7 зворотного зв'язку, формують частотно-просторову картину ЕМП у вільному просторі і за аналізом отриманих результатів з урахуванням нормативної величини допустимого значення струму Ін виробляють висновок о ступеня стійкості ланцюга. Лінія 7 зворотного зв'язку містить оптичні зв'язувальні кабелі і необхідні узгоджувальні і перетворюючі пристрої для передавання інформації і керування режимами роботи генератора 2 випробувальних перешкод. На роботу систем ракети впливає устаткування стартового комплексу, у тому числі механізми башти обслуговування за патентом України №84263u, МПК B64G 5/00, F41F 3/00, 2013р. Послідовність вимірювання ЕМП на стартовому комплексі здійснюється за патентом РФ №2.374.654, МПК G01R 29/08, 2011р. Визначення ЕМС може здійснюватися за патентом РФ №2.474.807, МПК G01М 17/00, G01R 29/08, 2011р. Таким чином, запропонований комплекс, який має просту і надійну конструкцію, дозволяє забезпечити автоматизацію процесу випробувань при підвищенні перешкодозахищеності, об'єктивної достовірності і оперативності вимірювань. ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 25 30 Вимірювальний комплекс для випробувань електричних систем ракети, що містить генератор випробувальних перешкод, з'єднаний виходом через випробувальну лінію зв'язку з входом системи ракети, приймальну антену, зв'язану з вимірювально-обчислювальним пристроєм, який відрізняється тим, що він споряджений додатковою випробувальною лінією зв'язку, котра з'єднує вихід генератора випробувальних перешкод з другим входом вимірювальнообчислювального пристрою, і лінією зворотного зв'язку вимірювально-обчислювального пристрою з генератором випробувальних перешкод. 3 UA 97852 U Комп’ютерна верстка А. Крижанівський Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Василя Липківського, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 4