RU2165582C2 - Optoelectronic system of antiaircraft missile complex - Google Patents
Optoelectronic system of antiaircraft missile complex Download PDFInfo
- Publication number
- RU2165582C2 RU2165582C2 RU99112634A RU99112634A RU2165582C2 RU 2165582 C2 RU2165582 C2 RU 2165582C2 RU 99112634 A RU99112634 A RU 99112634A RU 99112634 A RU99112634 A RU 99112634A RU 2165582 C2 RU2165582 C2 RU 2165582C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- shaft
- rotor
- guidance
- vertical
- optical
- Prior art date
Links
Images
Abstract
Description
Предлагаемое изобретение относится к области военной техники, в частности к зенитным ракетным комплексам (ЗРК) ближнего рубежа с оптической системой управления и радиокомандным наведением ЗУР. К числу наиболее важных проблем, связанных с созданием оптических систем управления, относится совершенствование оптико-электронных приборов с целью обеспечения стрельбы как с места, так и в движении. При этом важное значение приобретает вопрос интеграции датчиков и измерителей системы управления в едином конструктивном приборе. The present invention relates to the field of military equipment, in particular to anti-aircraft missile systems (SAM) near the border with an optical control system and radio command guidance missiles. Among the most important problems associated with the creation of optical control systems is the improvement of optoelectronic devices in order to ensure firing both from a place and in motion. At the same time, the issue of integration of sensors and meters of the control system in a single constructive device becomes important.
Известен мачтовый обзорный прицел вертолета [1, 2], в сферическом корпусе которого размещена аппаратура обнаружения и опознавания, включающая в себя телевизионную камеру, тепловизионную камеру и лазерный дальномер-целеуказатель. Стремясь преодолеть чрезмерную вибрацию при мачтовом расположении прицела специалисты фирмы Me Donnell Douglas предложили особую технику стабилизации линии визирования, получившую названия "мягкой привязки", заключающейся в том, что аппаратура подвешена на платформе, ось которой опирается на шаровой подшипник, который в свою очередь опирается на пружины, закрепленные на горизонтальной оси двухосевого кардана. В состав такого прицела входит система стабилизации линии визирования, включающая в себя: стойку, горизонтальный и вертикальный карданы, которые наводятся двигателями через редукторы по горизонту (±90o) и вертикали (±30o), и гибкий подвес. Гибкий подвес, на котором размещена аппаратура, содержит: шаровой подшипник, который опирается на пружины, прикрепленные к горизонтальной оси кардана; оптические датчики, измеряющие отклонение оси, на которой подвешены оптико-электронные приборы, от карданов; гироскопические датчики измерения положения подвеса в пространстве; два моментных двигателя, статоры (магниты крутящего момента) которых размещены на платформе гибкого подвеса, а роторы (лопасти) в карданном подвесе, которые обеспечивают разворот подвеса относительно карданов в пределах небольших углов (~ ±1o). Это является существенным недостатком прибора в целом, так как для обеспечения наведения в пределах больших углов в конструкцию прибора включены дополнительные двигатели. Применение двигателей для обеспечения перемещения карданов с целью получения больших углов наведения требует введения редукторов, которые привносят в контур стабилизации люфты, дополнительное трение и снижают жесткость кинематических цепей системы, следствием чего являются значительные ошибки сопровождения цели в диапазоне всех углов прокачки (порядка 3- 5'), что является недопустимым в контуре наведения ракеты. Кроме того, гибкий подвес требует высокой точности балансировки платформы с оптическими приборами на оси, что с одной стороны приводит к неоправданному увеличению габаритов и массы конструкции, с другой стороны малейший разбаланс (что наблюдается при изменении условий эксплуатации или изменения состава приборного оборудования) резко увеличивает ошибки стабилизации, а ошибки наведения ракеты достигают недопустимых величин. Следует также отметить, что конструкция гибкого подвеса в шаровом подшипнике требует сложной технологии изготовления как подшипника, так и пяты, которая опирается на подшипник, что приводит к значительной стоимости изготовления, в том числе и при массовом производстве.The mast mast sight of a helicopter is known [1, 2], in the spherical body of which is placed detection and recognition equipment, which includes a television camera, a thermal imaging camera and a laser rangefinder-target designator. In an effort to overcome excessive vibration at the mast location of the sight, experts of the company Don Donnell Douglas proposed a special technique for stabilizing the line of sight, called the "soft binding", which consists in the fact that the equipment is suspended on a platform whose axis is supported by a ball bearing, which in turn is supported by springs mounted on the horizontal axis of the two-axis propeller. Such a sight includes a stabilization system for the line of sight, which includes: a stand, horizontal and vertical cardan, which are driven by motors through the gears horizontally (± 90 o ) and vertical (± 30 o ), and a flexible suspension. The flexible suspension on which the equipment is located contains: a ball bearing that is supported by springs attached to the horizontal axis of the universal joint; optical sensors measuring the deviation of the axis on which the optoelectronic devices are suspended from cardans; gyroscopic sensors measuring the position of the suspension in space; two torque motors, the stators (torque magnets) of which are placed on the platform of the flexible suspension, and the rotors (blades) in the gimbal suspension, which provide a suspension turn relative to the cardans within small angles (~ ± 1 o ). This is a significant drawback of the device as a whole, since additional motors are included in the design of the device to ensure guidance within large angles. The use of engines to ensure the movement of cardans in order to obtain large guidance angles requires the introduction of gears that introduce backlash stabilization, additional friction and reduce the rigidity of the kinematic chains of the system, resulting in significant tracking errors in the range of all pumping angles (about 3-5 ' ), which is unacceptable in the missile guidance loop. In addition, a flexible suspension requires high precision balancing of the platform with optical devices on the axis, which on the one hand leads to an unjustified increase in the dimensions and weight of the structure, on the other hand, the slightest imbalance (which is observed when changing operating conditions or changes in the composition of instrumentation) sharply increases errors stabilization, and missile guidance errors reach unacceptable values. It should also be noted that the design of a flexible suspension in a ball bearing requires complex manufacturing techniques for both the bearing and the heel, which relies on the bearing, which leads to a significant manufacturing cost, including in mass production.
Наиболее близким по своей сущности к изобретению является оптико-электронная система (ОЭС) комплекса Jernas [3], который и является прототипом предлагаемого изобретения. The closest in essence to the invention is the optoelectronic system (OES) of the Jernas complex [3], which is the prototype of the invention.
Основным модулем комплекса является огневой блок, на котором размещены ЗУР и оптико-электронная система автоматического сопровождения цели и ракеты. Оптико-электронная система состоит из оптического прибора и передатчика команд с антенной. В состав оптического прибора входят: сферический корпус, в котором размещены тепловизионная камера с телеавтоматом сопровождения цели и ИК-пеленгатор захвата и пеленгации ракеты. Для обеспечения наведения по углу места сферический корпус подвешен на оси силового кардана, который через исполнительные механизмы (двигатель с редуктором) создает вращение в вертикальной плоскости. Сферический прибор совместно с силовым карданом размещен на погоне, который наводится по горизонту своими исполнительными механизмами. Подвес оптических элементов (тепловизионной камеры, ИК-пеленгатора) внутри сферы осуществлен на оси, установленной в шаровом подшипнике, и стабилизируется моментными двигателями и подвесными пружинами по сигналам с оптических и гироскопических датчиков в небольших углах отклонения. The main module of the complex is a firing unit, on which are placed SAM and an optoelectronic system for automatically tracking targets and missiles. The optoelectronic system consists of an optical device and a command transmitter with an antenna. The composition of the optical device includes: a spherical body, which houses a thermal imaging camera with a teleautomatic target tracking device and an infrared direction finder for rocket capture and direction finding. To ensure guidance in elevation, the spherical body is suspended on the axis of the power universal joint, which through the actuators (engine with gearbox) creates rotation in the vertical plane. The spherical device together with the power gimbal is placed on the pursuit, which is induced horizontally by its actuators. The suspension of optical elements (thermal imaging camera, infrared direction finder) inside the sphere is carried out on an axis mounted in a ball bearing and is stabilized by torque motors and suspension springs according to signals from optical and gyroscopic sensors at small deflection angles.
Антенна передачи команд на ракету в данной системе размещена на своем основании и установлена на корпусе боевого модуля. По вертикали антенна управляется своим автономным приводом. По горизонту антенна вращается совместно с корпусом боевого модуля. Как уже отмечалось выше, такая конструкция оптического прибора не обеспечивает необходимые точности в условиях больших углов наведения. Применение такой системы в условиях подвижного наземного носителя (например, типа танк или БМП) становится также невозможным, так как такая система стабилизации не способна отработать как возмущения, возникающие от работы дизельного двигателя ввиду близости этих частот к резонансным частотам подвески (частота вибраций корпуса носителя от работы дизеля достигает 40 Гц и амплитудой до 1 мрад), так и возмущения, возникающие при работе в движении (диапазон частот до 3 Гц и амплитудой до 6o).The antenna for transmitting missile commands in this system is located on its base and is installed on the body of the combat module. The vertical antenna is controlled by its self-contained drive. Horizontally, the antenna rotates together with the combat module body. As noted above, this design of the optical device does not provide the necessary accuracy in conditions of large pointing angles. The use of such a system in conditions of a moving ground carrier (for example, a tank or BMP type) also becomes impossible, since such a stabilization system is not able to work out disturbances arising from the operation of a diesel engine due to the proximity of these frequencies to the resonant frequencies of the suspension (vibration frequency of the carrier from the diesel engine reaches 40 Hz and an amplitude of up to 1 mrad), as well as perturbations that occur when working in motion (frequency range up to 3 Hz and amplitude up to 6 o ).
Кроме того, сферическая конструкция прибора не позволяет разместить антенну передатчика команд на его корпусе, так как приводит к разбалансировке прибора и снижению точностных и динамических характеристик прибора. А автономное, раздельное от прибора, размещение антенны привело к необходимости введения дополнительных приводов, элементов конструкции и как следствие увеличению массогабаритных характеристик системы управления в целом. In addition, the spherical design of the device does not allow placing the antenna of the command transmitter on its body, as it leads to an imbalance of the device and a decrease in the accuracy and dynamic characteristics of the device. A stand-alone, separate from the device, placement of the antenna led to the need for the introduction of additional drives, structural elements and, as a result, an increase in the overall dimensions of the control system.
Таким образом, существующая оптико-электронная система не обеспечивает эффективную работу комплекса при больших углах наведения и в движении, за счет снижения точности наведения ракеты и наряду с этим имеет большие массогабаритные характеристики. Thus, the existing optoelectronic system does not ensure the effective operation of the complex at large angles of guidance and in motion, due to a decrease in the accuracy of guidance of the rocket and, at the same time, has large mass and size characteristics.
Задачей предлагаемого изобретения является повышение эффективности комплекса за счет повышения точности сопровождения цели и ракеты в широком диапазоне углов наведения при одновременном снижении массогабаритных характеристик оптико-электронной системы управления. The task of the invention is to increase the efficiency of the complex by increasing the accuracy of tracking the target and missiles in a wide range of guidance angles while reducing the overall dimensions of the optoelectronic control system.
Это достигается тем, что в оптико-электронной системе зенитного ракетного комплекса, содержащей оптический пост, состоящий из несущей стойки, основания с поддоном и приводов с исполнительными механизмами наведения по вертикали и горизонту и блоком управления, тепловизионный прибор, выход которого соединен со входом телеавтомата, инфракрасный (ИК) пеленгатор, состоящий из оптико-электронного датчика и блока выделения координат, передатчик команд, соединенный с антенной, подвижной и неподвижными ветвями волноводной системы и волноводными вращающимися переходами в вертикальной и горизонтальной плоскостях, гироскопический датчик углов и кабельные сборки с герметичными выходами к разъемам, исполнительные механизмы приводов наведения оптического поста выполнены на бесконтактных моментных двигателях, статор первого из которых закреплен внутри стойки с возможностью вращения ротора с валом для наведения в вертикальной плоскости, а статор второго моментного двигателя закреплен внутри основания с возможностью вращения ротора с валом для наведения в горизонтальной плоскости, при этом оптический пост снабжен высокоточным подшипником, на неподвижной части которого смонтировано основание, а в подвижной части указанного подшипника закреплен вал ротора моментного двигателя горизонтального наведения, а в валу ротора моментного двигателя вертикального наведения с торцов выполнены фланцы, на которые установлены оптико-электронный датчик ИК-пеленгатора и тепловизионный прибор, к внешней горизонтальной плоскости которого жестко прикреплен гироскопический датчик углов, при этом между оптико-электронным датчиком и тепловизионным прибором к валу ротора моментного двигателя вертикального наведения закреплена антенна, причем валы выполнены пустотелыми и внутри них соответственно проложены ветви волноводной системы с вращающимися переходами и кабельные сборки, которые на выходе из пустотелых валов собраны в спиральные жгуты, через которые выходы блока управления соединены со статорными обмотками моментных двигателей, а выход телеавтомата и выход гироскопического датчика углов подключены к входу управления, причем выход оптико-электронного датчика ИК-пеленгатора подключен ко входу передатчика, при этом жгуты, вращающиеся в вертикальной плоскости, уложены во фланцевых переходах вала ротора моментного двигателя вертикального наведения, а жгуты, вращающиеся в горизонтальной плоскости, уложены в поддоне основания, который выполнен из материала с малым коэффициентом трения, причем в вале ротора моментного двигателя вертикального наведения выполнен паз, в котором зафиксирована подвижная ветвь волноводной системы. This is achieved by the fact that in the optoelectronic system of an anti-aircraft missile system containing an optical post, consisting of a carrier rack, a base with a pallet and drives with actuators for vertical and horizontal guidance and a control unit, a thermal imaging device, the output of which is connected to the input of the automatic machine, infrared (IR) direction finder, consisting of an optoelectronic sensor and a coordinate allocation unit, a command transmitter connected to the antenna, mobile and fixed branches of the waveguide system, and waveguide and rotating transitions in the vertical and horizontal planes, a gyroscopic angle sensor and cable assemblies with sealed outputs to the connectors, the actuators of the optical post guidance drives are made on contactless torque motors, the stator of the first of which is mounted inside the rack with the possibility of rotation of the rotor with a shaft for pointing in the vertical plane, and the stator of the second torque motor is fixed inside the base with the possibility of rotation of the rotor with a shaft for pointing in a horizontal plane in this case, the optical post is equipped with a high-precision bearing, on which the base is mounted on the fixed part, and the rotor shaft of the horizontal guidance motor is fixed in the movable part of the specified bearing, and the flanges are mounted on the rotor shaft of the vertical guidance motor from the ends, onto which optoelectronic are mounted infrared direction finder sensor and thermal imaging device, to the external horizontal plane of which a gyroscopic angle sensor is rigidly attached, while between the optoelectronic dates An antenna is fixed to the rotor shaft of a vertical guidance motor with an infrared imaging device, and the shafts are hollow and the branches of the waveguide system with rotating transitions and cable assemblies, which are assembled into spiral bundles at the outlet of the hollow shafts through which the outputs of the control unit are connected with stator windings of torque motors, and the output of the teleautomaton and the output of the gyroscopic angle sensor are connected to the control input, the output being optoelectronic The IR direction finder sensor is connected to the input of the transmitter, while the plaits rotating in the vertical plane are laid in the flange transitions of the rotor shaft of the vertical guidance motor, and the plaits rotating in the horizontal plane are laid in the base pan, which is made of a material with a small coefficient friction, moreover, a groove is made in the shaft of the rotor of the momentary vertical guidance motor, in which the movable branch of the waveguide system is fixed.
Сущность изобретения заключается в том, что произведено определенным образом размещение известных систем тепловизионного прибора на одном валу: с торцов на фланцах вала установлены соответственно оптико-электронный датчик ИК-пеленгатора и тепловизионный прибор, а по центру между ними закреплена антенна передачи команд, причем исполнительные механизмы приводов наведения оптического поста выполнены на бесконтактных моментных двигателях, так что статор первого из них закреплен внутри стойки с возможностью вращения ротора с валом для наведения оптического поста в вертикальной плоскости, а статор второго - закреплен внутри основания с возможностью вращения ротора с валом для наведения оптического поста в горизонтальной плоскости. The essence of the invention lies in the fact that in a certain way the known systems of a thermal imaging device were placed on one shaft: from the ends on the flanges of the shaft, an optical-electronic infrared direction finder sensor and a thermal imaging device were installed, and a command transmission antenna was fixed in the center between them, and actuators optical post guidance drives are made on contactless torque motors, so that the stator of the first one is fixed inside the rack with the possibility of rotation of the rotor with a shaft for driving the optical post in the vertical plane, and the stator of the second is fixed inside the base with the possibility of rotation of the rotor with the shaft for pointing the optical post in the horizontal plane.
Такое построение ОЭС позволяет обеспечить управление пространственным положением поля зрения в широких пределах по азимуту ±90 и по углу места от -15 до 87o с высокой точностью.This construction of the ECO allows you to control the spatial position of the field of view over a wide range in azimuth ± 90 and in elevation from -15 to 87 o with high accuracy.
Установка гироскопического датчика углов на корпусе тепловизионного прибора обеспечивает измерение возмущений, возникающих при движении носителя, непосредственно на приборе и выдачу на моментные двигатели сигналов управления, пропорциональных этим возмущениям. Это обеспечивает высокую точность сопровождения цели и наведения ракеты и позволяет повысить вероятность попадания ракеты в цель при работе в движении. The installation of a gyroscopic angle sensor on the body of a thermal imaging device provides for the measurement of disturbances arising from the movement of the carrier directly on the device and the generation of control signals proportional to these disturbances to torque motors. This ensures high accuracy of target tracking and missile guidance and allows you to increase the likelihood of a missile hitting a target when operating in motion.
Применение бесконтактных моментных двигателей в качестве исполнительных механизмов позволило отказаться от редукторов и тем самым исключить влияние жесткости, трения и люфтов этих механизмов на динамические параметры приводов и точностные характеристики сопровождения целей телеавтоматом и пеленгации ЗУР ИК- пеленгатором. Кроме того, приводы с бесконтактными моментными двигателями обладают значительной перегрузочной способностью за счет отсутствия щеточно-коллекторного узла, применения магнитов из редкоземельных материалов, не боящихся размагничивания, и обращенной конструкции. Это обеспечило отвод тепла элементами конструкции, крепящих моментный двигатель к корпусу, и позволило наряду с высокими динамическими параметрами (располагаемая скорость не менее 160o/с и ускорение до 600o/с2) создать малогабаритный оптический пост.The use of contactless torque motors as actuators made it possible to abandon gearboxes and thereby exclude the influence of stiffness, friction, and backlash of these mechanisms on the dynamic parameters of drives and the accuracy characteristics of target tracking by a telecommand and direction finding by an IR-direction finder. In addition, drives with contactless torque motors have significant overload capacity due to the absence of a brush-collector assembly, the use of rare-earth magnets that are not afraid of demagnetization, and the reversed design. This ensured heat removal by structural elements that fasten the torque motor to the casing, and along with high dynamic parameters (available speed of at least 160 o / s and acceleration up to 600 o / s 2 ), a small-sized optical post was created.
Введение в состав оптического поста высокоточного подшипника (в отличие от прототипа, имеющего шаровой подшипник и подвесные пружины), на неподвижной части которого смонтировано основание и в подвижной его части закреплен вал ротора моментного двигателя горизонтального наведения, позволило в составе иметь по одному исполнительному механизму по каждой оси (в отличие от прототипа, у которого по два исполнительных механизма по каждой оси), исключить влияние балансировки на точность и обеспечить высокую точность сопровождения цели и наведения ракеты в широком диапазоне углов прокачки при работе как с места, так и в движении. Выполнение валов двигателей пустотелыми и прокладка внутри них ветвей волноводной системы с вращающимися переходами и кабельных сборок, которые одновременно собраны в спиральные жгуты и уложены во фланцевых переходах и в поддоне, выполненном из материала с малым коэффициентом трения, а также фиксирование подвижной ветви волноводной системы в пазу вала вертикального наведения позволило обеспечить не только надежную передачу электрических сигналов из вращающихся блоков в невращающиеся в диапазоне широких углов прокачки во всех условиях эксплуатации и высокую точность наведения за счет минимизации момента трения, сведением его практически до нулевого значения, но и снизить массу и габариты оптического поста, исключив из конструкции дополнительные элементы, связанные с прокладкой кабельных сборок, передачей сигналов через вращающиеся контактные устройства и их защитой от внешних воздействий. The introduction of a high-precision bearing into the optical post (in contrast to the prototype, which has a ball bearing and suspension springs), on the fixed part of which the base is mounted and the rotor shaft of a horizontal guidance motor is fixed to its movable part, made it possible to have one actuator for each axis (unlike the prototype, which has two actuators on each axis), eliminate the influence of balancing on accuracy and ensure high accuracy of target tracking and guidance missiles in a wide range of pumping angles when working both from a place and in motion. The execution of the motor shafts hollow and laying inside them the branches of the waveguide system with rotating transitions and cable assemblies, which are simultaneously assembled in spiral bundles and laid in flange transitions and in a pallet made of material with a low coefficient of friction, as well as fixing the movable branch of the waveguide system in the groove vertical guidance shaft allowed to ensure not only reliable transmission of electrical signals from rotating blocks to non-rotating in the range of wide pumping angles in all conditions operation and high accuracy of guidance by minimizing the friction moment, reducing it to practically zero, but also reduce the weight and dimensions of the optical post, eliminating from the design additional elements associated with laying cable assemblies, transmitting signals through rotating contact devices and protecting them from external influences.
Реализация всей совокупности указанных технических решений позволила создать высокоточную малогабаритную оптико-электронную систему управления для зенитного ракетного комплекса. The implementation of the totality of these technical solutions allowed us to create a high-precision small-sized optical-electronic control system for an anti-aircraft missile system.
Сравнение указанного технического решения с прототипом позволяет установить его соответствие критерию "новизна". Comparison of the specified technical solution with the prototype allows you to establish its compliance with the criterion of "novelty."
Сравнение заявленного технического решения с другими техническими решениями в данном классе МКИ не позволило выявить в них признаки, отличающие заявляемое решение от прототипа, что позволяет сделать вывод о соответствии критерия "изобретательский уровень". Comparison of the claimed technical solution with other technical solutions in this class of MKI did not allow them to identify the features that distinguish the claimed solution from the prototype, which allows us to conclude that the criterion of "inventive step".
Изобретение поясняется графическим материалом, приведенным на фиг. 1 и фиг. 2, на которых представлен общий вид и состав ОЭС, вид оптического поста ОЭС в разрезе. The invention is illustrated by the graphic material shown in FIG. 1 and FIG. 2, which shows the general view and composition of the ECO, a sectional view of the optical post of the ECO.
На фиг. 1 и фиг. 2 приняты следующие обозначения:
1 - оптический пост;
2 - бесконтактный моментный двигатель горизонтального наведения (МДГН);
3 - несущая стойка (корпус);
4 - оптико-электронный датчик (ОЭД) инфракрасного пеленгатора;
5 - бесконтактный моментный двигатель вертикального наведения (МДВН);
6 - тепловизионный прибор (ТПВП);
7 - телевизионный автомат (ТА);
8 - основание оптического поста;
9 - блок выделения команд (БВК) инфракрасного пеленгатора;
10 - блок управления (БУ) приводов наведения оптического поста;
11 - выходные герметичные разъемы;
12 - передатчик команд на ракету;
13 - неподвижная ветвь волноводной системы;
14 - подвижная ветвь волноводной системы;
15 - антенна передатчика команд;
16 - вал ротора моментного двигателя вертикального наведения с фланцами;
17 - жгут спиральный правый по вертикальному наведению;
18 - ротор моментного двигателя вертикального наведения;
19 - статор моментного двигателя вертикального наведения;
20 - жгут спиральный левый по вертикальному наведению;
21 - гироскопический датчик углов (ГДУ);
22 - неподвижная ветвь волноводной системы;
23 - жгуты внутренние;
24 - высокоточный подшипник оптического поста;
25 - статор моментного двигателя горизонтального наведения;
26 - ротор моментного двигателя горизонтального наведения;
27 - корпус для жгута спирального по горизонтальному наведению и размещения выходных разъемов (11);
28 - жгут спиральный по горизонтальному наведению;
29 - поддон с малым коэффициентом трения для жгута;
30 - вращающийся волноводный переход (сочленение);
31 - вал ротора моментного двигателя горизонтального наведения;
32 - поддерживающий подшипник.In FIG. 1 and FIG. 2 adopted the following notation:
1 - optical post;
2 - non-contact torque motor horizontal guidance (MDGN);
3 - support rack (housing);
4 - optical-electronic sensor (OED) infrared direction finder;
5 - non-contact torque motor vertical guidance (MDVN);
6 - thermal imaging device (TPVP);
7 - a television machine (TA);
8 - the base of the optical post;
9 - block selection commands (BVK) infrared direction finder;
10 - control unit (BU) of the optical pointing guidance drives;
11 - output sealed connectors;
12 - transmitter commands to the rocket;
13 - fixed branch of the waveguide system;
14 - a movable branch of the waveguide system;
15 - antenna transmitter command;
16 - rotor shaft of a vertical guidance motor with flanges;
17 - spiral tourniquet along vertical guidance;
18 - rotor of the vertical guidance motor;
19 is a stator of a vertical guidance torque motor;
20 - spiral left tourniquet along vertical guidance;
21 - gyroscopic angle sensor (GDU);
22 - fixed branch of the waveguide system;
23 - inner harnesses;
24 - high-precision bearing of the optical post;
25 - stator of a horizontal directional torque motor;
26 - rotor of a horizontal directional torque motor;
27 - a case for a horizontal tourniquet and placement of output connectors (11);
28 - spiral tourniquet in horizontal guidance;
29 - a pallet with a low coefficient of friction for the harness;
30 - rotating waveguide transition (joint);
31 - rotor shaft of a horizontal directional torque motor;
32 - supporting bearing.
Оптический пост представляет собой конструктивно законченный оптико-электронный прибор, содержащий стойку и основание, на которых размещены оптико-электронные приборы и антенна передатчика команд с волноводной системой и моментные двигатели. Так на валу ротора МДВН через фланцевые переходы установлены ОЭД ИК-пеленгатора (справа по ходу движения) и ТПВП (слева). На элементах стойки через промежуточный кронштейн между ОЭД и ТПВП закреплена антенна передатчика команд с подвижной ветвью волноводной системы, которая зафиксирована в пазу вала ротора МДВН. An optical post is a structurally complete optical-electronic device containing a rack and a base, on which optical-electronic devices and an antenna of a command transmitter with a waveguide system and torque motors are placed. So on the shaft of the rotor MDVN through the flange transitions installed OED IR direction finder (right along the way) and TPVP (left). The antenna of the command transmitter with the movable branch of the waveguide system, which is fixed in the groove of the shaft of the rotor of the MDVN, is fixed on the rack elements through an intermediate bracket between the OED and TPVP.
Во фланцевых переходах вала МДВН смонтированы подвижные спиральные плоские кабельные сборки, обеспечивающие поворот системы в вертикальной плоскости в пределах рабочих углов от минус 15 до 85o.In the flanged transitions of the MDVN shaft, movable spiral flat cable assemblies are mounted, ensuring the rotation of the system in a vertical plane within the working angles from minus 15 to 85 o .
Вал ротора МДГН, размещенного в основании, закреплен в подвижной по горизонтальной плоскости части высокоточного подшипника. Статор этого МДГН неподвижно закреплен в основании, которое соответственно закреплено на неподвижной части высокоточного подшипника. Высокоточный подшипник представляет собой сборку, состоящую из подвижной внутренней и неподвижной наружной частей. Во внутреннюю полость, образованную внешним и двумя внутренними кольцами засыпаются калиброванные с точностью до 2 мкм стальные шары диаметром 10 мм с соответствующей смазкой. Кольца изготовлены из специальной стали с высокой точностью обработки и шероховатости беговых дорожек с торцевыми биениями не более 0,01 мм. Люфт в подшипнике выбирается регулировочными кольцами, которые закладываются в промежуток между верхним и нижним внутренним кольцом подшипника. The rotor shaft of the MDGN located at the base is fixed in the horizontal part of the high-precision bearing that is movable on the horizontal plane. The stator of this MDGN is fixedly fixed in the base, which is respectively fixed on the fixed part of a high-precision bearing. A high-precision bearing is an assembly consisting of a movable inner and a fixed outer part. Steel balls calibrated with an accuracy of 2 μm with a diameter of 10 mm and the corresponding lubricant are poured into the internal cavity formed by the outer and two inner rings. The rings are made of special steel with high precision machining and roughness of the treadmills with end beats of no more than 0.01 mm. Backlash in the bearing is selected by adjusting rings, which are laid in the gap between the upper and lower inner ring of the bearing.
Бесконтактные моментные двигатели (МД) горизонтального и вертикального наведения идентичны и представляют собой каждый синхронную электрическую машину, замкнутую по положению ротора. Ротор выполнен на постоянном магните. С ротором соединен датчик положения ротора типа синусно-косинусного вращающегося трансформатора, с которого сигнал подается на фазные обмотки статора МД, ток которых в зависимости от входного сигнала создает магнитодвижущие силы, вызывающие вращение ротора. При этом взаимное положение ротора МД и датчика угла выбрано так, чтобы создать максимальный вращающий момент (θ= 90o) и при разнополярных входных сигналах, одинаковых по амплитуде, соблюдалось равенство угловых скоростей при правом и левом вращении. Частота вращения МД пропорциональна амплитуде входного сигнала.Horizontal and vertical non-contact torque motors (MD) are identical and represent each synchronous electric machine, closed by the position of the rotor. The rotor is made on a permanent magnet. A rotor position sensor of the sine-cosine rotary transformer type is connected to the rotor, from which the signal is fed to the phase windings of the MD stator, the current of which, depending on the input signal, creates magnetomotive forces that cause the rotor to rotate. In this case, the relative position of the rotor MD and the angle sensor is chosen so as to create the maximum torque (θ = 90 o ) and with opposite-polarity input signals of the same amplitude, the equality of angular velocities is observed for right and left rotation. The rotational speed of the MD is proportional to the amplitude of the input signal.
Валы роторов МДВН и МДГН выполнены пустотелыми и в них проложены кабельные сборки, подвижные, неподвижные ветви и вращающиеся переходы волноводной системы. The shafts of the rotors MDVN and MDGN are hollow and cable assemblies, moving, fixed branches and rotating transitions of the waveguide system are laid in them.
Гироскопический датчик углов (ГДУ) представляет собой трехстепенной гироскопический прибор, который жестко закреплен своим корпусом на тепловизионном приборе и измеряет отклонения ТПВП от вертикальной оси по двум плоскостям в широкой полосе частот. ГДУ является непосредственным датчиком сигналов для наведения и стабилизации. Погрешность измерения углов не превышает 0,05 Мрад. ГДУ обладает широким динамическим диапазоном и измеряет скорости от 0 до 60o/с.The gyroscopic angle sensor (GDU) is a three-stage gyroscopic device that is rigidly fixed by its body to a thermal imaging device and measures the deviations of the TVET from the vertical axis along two planes in a wide frequency band. GDU is a direct sensor of signals for guidance and stabilization. The error in measuring angles does not exceed 0.05 Mrad. GDU has a wide dynamic range and measures speeds from 0 to 60 o / s.
Тепловизионный прибор (типа 1ПН80) работает в диапазоне 8-14 мкм и имеет на выходе стандартный телевизионный видеосигнал, который поступает на вход телеавтомата (ТА). A thermal imaging device (type 1PN80) operates in the range of 8-14 microns and has a standard television video signal that is fed to the input of a telecommand (TA).
Телеавтомат (типа 1ТТС1) представляет собой быстродействующую специализированную вычислительную систему, реализующую корреляционно-контрастный алгоритм обработки и определения координат цели относительно центра тепловизионного растра видеосигнала с использованием запомненного образа цели и ее текущего изображения на основании видеосигнала, принимаемого с ТПВП
Инфракрасный пеленгатор (типа 1ИКП1) автоматически измеряет координаты ЗУР, имеет в составе оптико-электронный датчик, представляющий собой систему с растровым анализатором, фотоприемником и усилителем фототока и координатор, который выделяет координаты ЗУР - соответственно угол места и азимут по сигналам фотоприемного устройства, реагирующего на световой сигнал, создаваемый источником излучения ракеты (например, стартовым двигателем на стартовом участке полета ЗУР и лампой-фарой на маршевом участке).A teleautomaton (type 1TTS1) is a high-speed specialized computer system that implements a correlation-contrast algorithm for processing and determining the coordinates of a target relative to the center of a thermal imaging raster of a video signal using a stored image of the target and its current image based on the video signal received from the TVET
An infrared direction finder (type 1IKP1) automatically measures the coordinates of missiles, includes an optical-electronic sensor, which is a system with a raster analyzer, photodetector and photo-current amplifier and a coordinator that selects coordinates of missiles, respectively, the elevation angle and azimuth from the signals of a photodetector that responds to the light signal generated by the radiation source of the rocket (for example, a starting engine at the launch site of a missile launcher flight and a headlight lamp on the marching section).
Передатчик команд с антенной обеспечивает кодирование и передачу команд на борт ЗУР. A command transmitter with an antenna provides encoding and transmission of commands on board missiles.
Плоский спиральный жгут, передающий сигналы из вращающейся части по горизонту в неподвижную часть уложен в поддон основания, поддон выполнен из фторопласта и обеспечивает поворот оптического поста в пределах углов ±90o практически без трения.A flat spiral rope transmitting signals from the rotating part horizontally to the fixed part is laid in the base tray, the tray is made of fluoroplastic and provides rotation of the optical post within angles of ± 90 o with virtually no friction.
Электронные блоки, а именно: телеавтомат, передатчик команд, блок управления приводов и блок выделения координат ИК-пеленгатора размещены вне оптического поста и не создают нагрузку на приводы поста. Electronic units, namely: a tele-machine, a command transmitter, a drive control unit and an infrared direction finder coordinate allocation unit, are located outside the optical post and do not create a load on the post drives.
Функционирование оптико-электронной системы по предлагаемому изобретению происходит следующим образом. The operation of the optoelectronic system according to the invention is as follows.
После обнаружения цели в ТПВП видеосигнал с ТПВП поступает на вход телеавтомата, в котором он обрабатывается, и определяются координаты цели относительно центра тепловизионного растра. Одновременно измеряется с помощью ГДУ отклонение ТПВП и жестко с ним связанных ОЭД и антенны передачи команд (так как они закреплены на одной оси) от горизонтальной плоскости. Сигнал управления с ГДУ и координата цели, измеренная телеавтоматом, подаются на вход блока управления приводов наведения оптического поста. С выхода блока управления сигналы через гибкие спиральные жгуты передаются в статорные обмотки моментных двигателей, создавая магнитодвижущие силы, которые вызывают вращение роторов с пустотелыми валами. Это вращение компенсирует рассогласование между положением цели в ТВ растре и центром растра и обеспечивается сопровождение цели. After the target is detected in the TVET, the video signal from the TVET is fed to the input of the teleautomaton in which it is processed, and the coordinates of the target relative to the center of the thermal imaging raster are determined. At the same time, with the help of the GDU, the deviation of the TPVP and the rigidly connected OED and the command transmission antenna (since they are fixed on the same axis) from the horizontal plane is measured. The control signal from the GDU and the target coordinate measured by the teleautomatic device are fed to the input of the control unit of the optical drive guidance drives. From the output of the control unit, signals through flexible spiral bundles are transmitted to the stator windings of the torque motors, creating magnetomotive forces that cause rotation of the rotors with hollow shafts. This rotation compensates for the mismatch between the position of the target in the TV raster and the center of the raster and provides target tracking.
Если цель в зоне ЗУР, то принимается решение о пуске ЗУР, после схода она пеленгуется ОЭД ИК-пеленгатора и сигнал рассогласования между целью и ракетой передается в передатчик, с которого высокочастотный сигнал через волноводную систему, содержащую подвижные и неподвижные ветви и вращающиеся переходы, передается на антенну. Антенна передает команды управления на ракету до совмещения ее с целью. If the target is in the missile defense zone, then a decision is made to launch the missile launcher, after the descent, it is detected by the OED of the IR direction finder and the error signal between the target and the missile is transmitted to the transmitter, from which the high-frequency signal is transmitted through the waveguide system containing the moving and fixed branches and rotating transitions to the antenna. The antenna sends control commands to the missile before combining it with the target.
Предлагаемая ОЭС обеспечивает высокую эффективность за счет отработки с высокой точностью при наведении ракеты:
- параметров движения цели, т.е. угловой скорости линии визирования. Для современных целей такие скорости достигают 60o/с;
- параметров возмущений от движения носителя и вибрации от работы тягового двигателя. Для носителей типа танк, БМП такие возмущения составляют до 30o/с и вибрации в полосе до 25-40 Гц. Это стало возможным потому, что предлагаемая конструкция обеспечивает малый момент сухого трения, малый статический дисбаланс, минимальную жесткость жгутов и волноводной системы. Этого удалось достичь благодаря тому, что в предложенной ОЭС выбраны в качестве приводов бескорпусные моментные двигатели, размещенные определенным образом в конструкции, а валы роторов этих двигателей выполнены пустотелыми и в них проложены кабельные сборки и волноводные переходы. Это обеспечило отсутствие редукторных передач и тем самым исключило влияние таких параметров, как недостаточная жесткость кинематической передачи и люфтов. Жесткость кинематической передачи увеличилась в сотни раз и благодаря этому возросла собственная частота колебаний (резонансные частоты) и составила не менее 150 Гц. Это позволило отрабатывать с высокой точностью возмущения в широкой полосе частот, в том числе и при движении самохода.The proposed ECO provides high efficiency due to testing with high accuracy when hovering a rocket:
- parameters of the target’s movement, i.e. angular velocity of the line of sight. For modern purposes, such speeds reach 60 o / s;
- parameters of disturbances from the movement of the carrier and vibration from the operation of the traction engine. For carriers such as tank, BMP, such perturbations are up to 30 o / s and vibration in the band up to 25-40 Hz. This became possible because the proposed design provides a small dry friction moment, a small static imbalance, and minimum rigidity of the bundles and the waveguide system. This was achieved due to the fact that in the proposed ECO, open-frame torque motors, which are placed in a certain way in the structure, were selected as drives, and the rotor shafts of these motors are hollow and cable assemblies and waveguide junctions are laid in them. This ensured the absence of gear drives and thereby eliminated the influence of parameters such as insufficient rigidity of the kinematic transmission and backlash. The rigidity of the kinematic transmission has increased hundreds of times and due to this, the natural oscillation frequency (resonant frequencies) has increased and amounted to at least 150 Hz. This made it possible to work out with high accuracy perturbations in a wide frequency band, including during self-propelled movement.
Кроме того, исполнение жгутов в виде спиральных сборок и укладка жгута ГН в поддоне, выполненном из фторопласта, обеспечили минимальную жесткость и трение кабелей о корпус при передаче электрических сигналов в широком диапазоне углов прокачки оптического поста вокруг вертикальной (-15...85o) и горизонтальной (±90o) осей.In addition, the execution of the harnesses in the form of spiral assemblies and the laying of the GN harness in a fluoroplastic pallet ensured minimal rigidity and friction of the cables against the housing when transmitting electrical signals in a wide range of pumping angles of the optical post around the vertical (-15 ... 85 o ) and horizontal (± 90 o ) axes.
Размещение на одной оси оптических приборов, антенны передачи команд и ГДУ на ТПВП повысило точность согласования осей всех приборов между собой, обеспечило измерение колебаний непосредственно поля зрения ТПВП и повысило точность измерения координат цели, что обеспечило высокую точность при работе в движении, а также позволило создать прибор с углами прокачки в широком диапазоне при минимальных объемах и массе. Масса поста не превышает 120 кг. Предлагаемая ОЭС обеспечивает высокие точности: погрешность сопровождения цели не превышает 0,1 мрад, а среднеквадратическая ошибка наведения ЗУР не превышает 2 м при работе как с места, так и в движении, что обеспечивает вероятность поражения цели типа F-16 не менее 0,75. Таким образом, в предлагаемой оптико-электронной системе реализуется высокая эффективность комплекса за счет повышения точности сопровождения цели и ракеты в широком диапазоне углов наведения при работе как с места, так и в движении, при одновременном снижении массо-габаритных характеристик оптико-электронной системы управления. The placement on one axis of optical instruments, command transmission antennas, and GDUs on TPVP increased the accuracy of matching the axes of all devices with each other, ensured the measurement of variations in the direct field of view of the TPVP, and increased the accuracy of measuring the coordinates of the target, which ensured high accuracy when working in motion, and also allowed creating device with pumping angles in a wide range with minimum volumes and mass. The mass of the post does not exceed 120 kg. The proposed ECO provides high accuracy: the target tracking error does not exceed 0.1 mrad, and the standard deviation of the missile guidance guidance does not exceed 2 m when operating both from a place and in motion, which ensures a probability of hitting a target of type F-16 at least 0.75 . Thus, the proposed optoelectronic system implements the complex’s high efficiency by increasing the accuracy of target and missile tracking in a wide range of guidance angles when operating both from a place and in motion, while reducing the overall dimensions of the optoelectronic control system.
По настоящему предложению разработана конструкторская документация при создании комплекса "Панцирь-С", изготовлен экспериментальный образец, который находится на полевых испытаниях. Предлагаемое изобретение может быть применено при модернизации комплекса "Тунгуска М1", а также при создании морского варианта комплекса "Панцирь-М" и упрощенных недорогих комплексов типа ТКБ-841 с оптической системой управления. According to this proposal, design documentation was developed during the creation of the "Shell-S" complex, an experimental sample was made, which is in field trials. The present invention can be applied in the modernization of the Tunguska M1 complex, as well as in the creation of a marine version of the Shell-M complex and simplified low-cost complexes of the TKB-841 type with an optical control system.
Источники информации
1. Flight International, 1984, 125, N 3903, p.515.Sources of information
1. Flight International, 1984, 125, N 3903, p. 515.
2. Interavia Air Letter, 1983, N 10311. 2. Interavia Air Letter, 1983, N 10311.
3. Jane's Land - Based air defense, Tenth Edition 1997-98, p.p. 293-297. 3. Jane's Land - Based air defense, Tenth Edition 1997-98, p.p. 293-297.
Claims (1)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU99112634A RU2165582C2 (en) | 1999-06-08 | 1999-06-08 | Optoelectronic system of antiaircraft missile complex |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU99112634A RU2165582C2 (en) | 1999-06-08 | 1999-06-08 | Optoelectronic system of antiaircraft missile complex |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2165582C2 true RU2165582C2 (en) | 2001-04-20 |
| RU99112634A RU99112634A (en) | 2001-11-27 |
Family
ID=20221201
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU99112634A RU2165582C2 (en) | 1999-06-08 | 1999-06-08 | Optoelectronic system of antiaircraft missile complex |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2165582C2 (en) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2003069257A1 (en) * | 2002-02-12 | 2003-08-21 | Otkrytoe Aktsionernoe Obschestvo 'oboronitelnye Sistemy' | Mobile air defence missile system, antenna station, optical-electronic system and electro-magnetic interference shielding (emi-shielding) |
| RU2454677C1 (en) * | 2010-10-19 | 2012-06-27 | Открытое акционерное общество "Конструкторское бюро приборостроения" | Method of determining systematic errors in locating missile and target using monopulse system |
| CN106708095A (en) * | 2016-12-15 | 2017-05-24 | 西安现代控制技术研究所 | Seeker dynamic tracing data acquisition system and acquisition method |
| RU173935U1 (en) * | 2017-03-06 | 2017-09-19 | Денис Владимирович ПАВЛОВ | USE LOAD STABILIZATION DEVICE FOR ROBOTIC SYSTEMS |
| RU2767820C1 (en) * | 2021-06-16 | 2022-03-22 | Акционерное общество "Конструкторское бюро приборостроения им. академика А.Г. Шипунова" | Weapons complex optical-electronic system optical post |
-
1999
- 1999-06-08 RU RU99112634A patent/RU2165582C2/en active
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| JANE'S LAND-BASED AIR DEFENSE, TENTH EDITION, 1997-98, pp. 293-297. * |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2003069257A1 (en) * | 2002-02-12 | 2003-08-21 | Otkrytoe Aktsionernoe Obschestvo 'oboronitelnye Sistemy' | Mobile air defence missile system, antenna station, optical-electronic system and electro-magnetic interference shielding (emi-shielding) |
| RU2454677C1 (en) * | 2010-10-19 | 2012-06-27 | Открытое акционерное общество "Конструкторское бюро приборостроения" | Method of determining systematic errors in locating missile and target using monopulse system |
| CN106708095A (en) * | 2016-12-15 | 2017-05-24 | 西安现代控制技术研究所 | Seeker dynamic tracing data acquisition system and acquisition method |
| RU173935U1 (en) * | 2017-03-06 | 2017-09-19 | Денис Владимирович ПАВЛОВ | USE LOAD STABILIZATION DEVICE FOR ROBOTIC SYSTEMS |
| RU2767820C1 (en) * | 2021-06-16 | 2022-03-22 | Акционерное общество "Конструкторское бюро приборостроения им. академика А.Г. Шипунова" | Weapons complex optical-electronic system optical post |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| EP0302108B1 (en) | Triaxis stabilized platform | |
| CN103149948B (en) | Two-freedom-degree heavy-load tracking stabilized platform system | |
| US5413010A (en) | Electric motor having a spherical rotor and its application apparatus | |
| US7679733B2 (en) | Optical tracking device employing a three-axis gimbal | |
| US20070057842A1 (en) | Method and system for automatic pointing stabilization and aiming control device | |
| CN108036801A (en) | Optical axis stable inertia reference data device | |
| CN204028706U (en) | Multi-load vehicular photoelectric stable platform | |
| CA2977832A1 (en) | Modular lidar system | |
| US4520973A (en) | Stabilized gimbal platform | |
| US20080252957A1 (en) | Piezoelectric-Motor-Driven Two-Axis Orientation Turret | |
| US2901208A (en) | Stabilized load | |
| CN102501979B (en) | Airborne navigation nacelle | |
| US5279479A (en) | Advanced seeker with large look angle | |
| RU2165582C2 (en) | Optoelectronic system of antiaircraft missile complex | |
| CN104201458B (en) | Spaceborne radar disturbs real-Time Compensation decoupling method and compensated decoupling system to spacecraft platform | |
| CN112923797B (en) | Small common-path directional infrared counterrotating turret based on reflector stabilization | |
| RU2423658C2 (en) | Method of controlling and stabilising mobile carrier, integrated system, device for turning antenna reflector in two mutually-perpendicular planes and device for actuating differential aerodynamic controllers for realising said method | |
| CA1109537A (en) | Free-gyro seeker | |
| RU2531421C1 (en) | Universal combat module | |
| US3009152A (en) | Lead computing and scanning antenna | |
| US5219132A (en) | Two-axis gimbal arrangement | |
| RU2767820C1 (en) | Weapons complex optical-electronic system optical post | |
| US4199762A (en) | Pedestal and gimbal assembly | |
| US4450451A (en) | Gimbal assembly for monopulse radar antenna | |
| CN110926266A (en) | Damping device for tracking and aiming transmitting turret |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PC43 | Official registration of the transfer of the exclusive right without contract for inventions |
Effective date: 20161130 |