Следящий координатор цели (СКЦ) (4/4 ч)

1.

Переносные зенитные ракетные комплексы
Контроль знания студентов
по Теме 1/4 (с проставлением оценок):
1. Назначение и состав головного отсека
ракеты.
2. Характерные особенности
отсека различных видов ПЗРК.
головного
3. Структурная схема ТГСН ПЗРК Игла-1.
1

2.

Военная кафедра КГУ имени Коркыт Ата
ВУС-041900
Учебный предмет
«Устройство зенитных комплексов»
Тема 1. Устройство ЗРК ближнего действия
ПВО сухопутных войск.
Занятие 5. Следящий координатор цели
(СКЦ) (4/4 ч).
2

3.

Переносные зенитные ракетные комплексы
Учебные вопросы:
1. Устройство и принцип работы координатора цели
(КЦ).
2. Схема построения СКЦ.
3. Принцип работы СКЦ.
4. Основные свойства гироскопа и применение их
на ЗРК.
5. Упражнения по устройству и работе СКЦ и КЦ.
3

4.

Переносные зенитные ракетные комплексы
Руководства и пособия:
- «Учебник КВ ПЗРК», (стр.184, 192-196).
-Правила СиБР на ЗРК войсковой ПВО.
Часть 5. ПЗРК «Стрела-2М» («Стрела-3»),
(стр.51-52).
4

5.

Переносные зенитные ракетные комплексы
1-й учебный вопрос - 60 мин.
Устройство и принцип работы координатора
цели (КЦ).
КЦ
является
измерительным
устройством СКЦ, предназначенным для
преобразования теплового излучения от цели
в электрический сигнал, несущий информацию
о
величине
и
направлении
угла
рассогласования ∆Е между линией
визирования
и
продольной
осью
координатора (см. слайд на стр. 6 и показать
5
по макету ракеты).

6.

Переносные зенитные ракетные комплексы
6

7.

Переносные зенитные ракетные комплексы
КЦ включает следующие элементы:
-оптическую систему;
-анализатор изображения (АИ);
-приемник лучистой энергии (ПЛЭ).
Координатор цели ракеты 9М39 “Игла”:
1-орағытқыш (обтекатель); 2-негізгі айна (главное зеркало); 3-екіншілік айна
(вторичное зеркало); 4-түзеткіш линза (корректирующая линза); 5-бейне талдауышы
(анализатор изображения); 6-сүзгіштер (фильтры); 7-сәулелі энергия қабылдағышы
7
(ПЛЭ)

8.

Переносные зенитные ракетные комплексы
Координатор цели (ПЗРК “Стрела-3”)
8

9.

Переносные зенитные ракетные комплексы
Оптическая система КЦ
является зеркально-
линзовой и предназначена для приема лучистой энергии
от цели и фокусирования ее в пятно небольших размеров.
Поток лучистой энергии от цели и фона проходит через
обтекатель и поступает на главное зеркало (см. на рис. ниже
и макеты ракет).
9

10.

Переносные зенитные ракетные комплексы
Для того чтобы обтекатель пропускал
лучистую энергию от цели и фона с минимальными
потерями лучистой энергии, он должен обладать
высокой теплопроводностью, теплоемкостью и
излучательной
способностью,
чтобы
при
аэродинамическом обтекании нагрев обтекателя был
минимальным и равномерным, а его теплоотдача во
внешнюю среду и корпус ракеты была максимальна.
В противном случае обтекатель нагревается до
очень высокой температуры и мощность его
собственного излучения в направлении приемника
лучистой энергии (ПЛЭ) создает существенные
помехи.
10

11.

Переносные зенитные ракетные комплексы
Главное
зеркало-2
представляет
собой
сферическую поверхность, фокусирующую отраженную
лучистую энергию на вторичное зеркало-3. После вторичного
отражения лучи попадают на корректирующую линзу-4, где
происходят исправление искажений оптического потока
лучистой энергии и фокусировка его на АИ-5.
Все элементы оптической системы, кроме обтекателя,
выполнены на роторе гироскопа и вращаются вместе с
гироскопом.
11

12.

Переносные зенитные ракетные комплексы
АИ (модулирующий диск или растр)-5
предназначен
для выделения полезного сигнала в общем
потоке лучистой энергии, проходящей через оптическую
систему КЦ и определения в полярной системе координат
величины и направления угла рассогласования ∆Е между
оптической осью КЦ и линией визирования цели.
12

13.

Переносные зенитные ракетные комплексы
В
оптических
ГСН
находят
применение
работающие на следующих видах
(преобразования) лучистого потока:
-Амплитудно-фазовая
АИ,
модуляции
модуляция
(АФМ)
лучистого потока. (На ПЗРК не применяется).
-Широтно-импульсная
модуляция
(ШИМ)
лучистого потока. (На ПЗРК "Стрела-2м").
-Частотная модуляция (ЧМ) лучистого потока
(На ПЗРК "Стрела-3", "Игла-1").
АИ с АФМ и ШИМ - двухчастотные и с ЧМ секторный АИ.
13

14.

Переносные зенитные ракетные комплексы
Приемник лучистой энергий (ПЛЭ)-7
представляет собой фоторезистор (фотоприемник),
преобразующий
поток
лучистой
энергии
в
электрический сигнал той же формы.
Оптическая система принимает энергию от
цели и фокусирует ее на модулирующем диске
(растре,
анализаторе
изображения)
в
виде
небольшого пятна.
14

15.

Переносные зенитные ракетные комплексы
Модулирующий
диск
(АИ)-5
модулирует поток лучистой энергии
цели,
который
поступает
в
фотосопротивление (ПЛЭ).
Модулирующий диск (МД) разделен на
2 половины:
-одна половина выполнена в виде
прозрачных и непрозрачных секторов.
-вторая половина - полупрозрачная
15
для лучистого потока

16.

Переносные зенитные ракетные комплексы
Диск (АИ) вращается вместе с оптической
системой КЦ с частотой ротора гироскопа fr
называемой управляющей частотой.
В ПЛЭ поток энергии преобразуется в
электрический сигнал, параметры которого
зависят от взаимного положения цели и
ракеты.
Для обеспечения работы ГСН в ИК канале
фотоприемник
охлаждается
микрохолодильником,
работающем
на
сжатом азоте, охлажденном до - 200° С.
16

17.

Широтно-импульсная модуляция
потока лучистой энергии в
«Стрела-2 (2М)»
Растр вращается вместе с ротором
гироскопа. Центр модулирующего
диска представляет собой мертвую
зону, так как при попадании в него
пятна рассеивания модуляции не
происходит. Радиальные прозрачные
и не прозрачные полосы
криволинейные примерно одинаковой
ширины, равной диаметру пятна от
цели. Ширина концентрических полос
равна примерно половине диаметра
пятна от цели. Часть диска с
концентрическими полосами
модуляции потока лучистой энергии
не производит.
17

18.

Переносные зенитные ракетные комплексы
Из сравнения рисунков ШИМ видно:
-глубина модуляции не зависит от величины
угла рассогласования;
-информация
о
направлении
угла
рассогласования
заложена
в
сдвиге
пачки
относительно оси OYr;
-информация о величине угла рассогласования
заложена
в
длительности
разрыва
между
колебаниями на несущей частоте;
-линейная
зависимость
между
величиной
углового рассогласования и длиной разрыва между
колебаниями
обеспечиваются
с
помощью
полуокружностей врезанных в полупрозрачную
18
часть диска.

19.

Частотная модуляция
потока лучистой энергии в
ПЗРК типа «Игла»
В отличие от вращающихся МД при
ШИМ секторный модулирующий диск не
вращается вместе с ротором гироскопа, а
лишь покачивается в карданном подвесе.
Для обеспечения модуляции с помощью
неподвижного секторного растра поток
лучистой энергии сканирует по секторам
диска на управляющей частоте.
Информация о величине и направлении угла
рассогласования между оптической осью
КЦ и линией визирования цели заложена в
частоте следования импульсов
Если оптическая ось КЦ совпадает с
линией визирования цели, то поток
лучистой энергии сканирует по
окружности. При этом частота следования
импульсов будет постоянной.
19

20.

Переносные зенитные ракетные комплексы
Т.о. преимуществом анализатора изображения с ЧМ перед
АИ с АФМ и ШИМ является отсутствие "мертвой зоны",
т.е. зоны нечувствительности.
Если оптическая ось КЦ не совпадает с линией
визирования цели, то центр окружности сканирования
пятна рассеивания будет смешен относительно центра
диска.
При постоянной скорости вращения по окружности
поток лучистой энергии будет пробегать секторы на
различных участках МД за различные промежутки времени
(Ц2, Ц3).
Для всех типов МД поток лучистой энергии,
модулированный по одному из рассмотренных способов,
падает
на
ПЛЭ,
который
представляет
собой
фоторезистор (фотоприемник), преобразующий поток
20
лучистой энергии в электрический сигнал той же формы.

21.

Переносные зенитные ракетные комплексы
2-й учебный вопрос-20 мин.
Схема построения СКЦ.
Для формирования сигнала управления, обеспечивающего
самонаведение
ракеты
на
цель
по
методу
пропорционального сближения, ГСН (головка самонаведения)
должна поддерживать непрерывный информационный
контакт с целью вдоль линии визирования и обеспечивать:
-выделение
сигнала,
пропорционального
углу
рассогласования между оптической осью ГСН и линией
визирования цели (ошибки слежения ГСН), необходимой для
нормальной работы системы ГСН.
-выделение
сигнала, пропорционального
скорости линии визирования (ошибки наведения).
угловой
21

22.

Переносные зенитные ракетные комплексы
Основу оптических ГСН составляет следящий координатор цели
(СКЦ), предназначенный:
-для
непрерывного
и
автоматического
определения
угла
рассогласования ∆Е между оптической осью координатора и направлением
на цель;
-для сведения угла рассогласования ∆Е к нулю.
22

23.

Переносные зенитные ракетные комплексы
Функционально необходимыми элементами
существующих СКЦ являются:
-координатор цели (КЦ);
-гироскоп;
-электронный блок;
-система коррекции гироскопа.
Для обеспечения работы СКЦ в оптическую ГСН входит
также ряд автономных систем, а именно:
-система разгона ротора гироскопа;
-система стабилизации оборотов ротора гироскопа;
-система электрического арретирования ротора гироскопа.
Следящий координатор цели представляет собой
следящую автоматическую систему построенную по схеме,
23
которая указана ниже.

24.

Переносные зенитные ракетные комплексы
Блок-схема следящего координатора цели (СКЦ)
В автопилот
Теполовое
излучение
Объектив
Растр
Фотосопротивление
Электронный
Блок
координатора
Система
Коррекции
гироскопа
Гироскоп
Координатор
24

25.

Переносные зенитные ракетные комплексы
Роль
измерительного
выполняет координатор цели.
устройства
Электронный блок (ЭБ) предназначен для
выработки управляющего напряжения.
Состав и принцип действия элементов ЭБ
определяются типом модуляции лучистого
потока
и
устройством
анализатора
изображения.
25

26.

Переносные зенитные ракетные комплексы
3-й учебный вопрос-40 мин.
Принцип работы СКЦ.
Амплитудный детектор выделяет огибающую пачек,
представляющую собой пульсации прямоугольной формы.
Амплитуда
пульсаций
пропорциональна
амплитуде
колебаний несущей частоты.
В результате фильтрации прямоугольных пульсаций в
электронном
блоке
выделяется
первая
гармоника
(косинусоида) огибающей пачек.
Амплитуда косинусоиды пропорциональна величине угла
рассогласования между оптической осью и линией
визирования.
Фаза
косинусоиды
отображает
направление
26
рассогласования (см. рис. на стр. 27).

27.

Переносные зенитные ракетные комплексы
27

28.

Переносные зенитные ракетные комплексы
При широтно-импульсной модуляции
лучистого потока преобразование пачек импульсов
осуществляется также с помощью амплитудного
детектора и фильтра, выделяющего первую
гармонику на управляющей частоте.
С
амплитудного
детектора
снимаются
пульсации прямоугольной формы. Так как амплитуда
колебаний в пачке постоянна, то и амплитуда
пульсаций тоже постоянна. Амплитуда первой
гармоники огибающей пачек импульсов зависит от
длительности пачек импульсов, а следовательно,
пропорциональна
величине
ошибки
между
оптической осью КЦ и линией визирования ∆Е28 (см.
рис. на стр. 29).

29.

Переносные зенитные ракетные комплексы
29

30.

Переносные зенитные ракетные комплексы
При частотной модуляции потока лучистой
энергии в состав электронного блока вместо амплитудного
детектора включается частотный детектор (ЧД).
Таким образом, независимо от способа модуляции потока
лучистой
энергии
электронный
блок
формирует
управляющее синусоидальное напряжение на частоте
вращения гироскопа. Амплитуда управляющего напряжения
пропорциональна величине угла рассогласования между
оптической осью и линией визирования.
Фаза управляющего напряжения несет информацию о
направлении рассогласования.
Управляющее напряжение после усиления в электронном
блоке по мощности поступает на систему коррекции
гироскопа.
30

31.

Переносные зенитные ракетные комплексы
4-й учебный вопрос-20 мин.
Основные свойства гироскопа и применение их на
ЗРК.
Исполнительным элементом следящего координатора
цели является свободный трехстепенной гироскоп.
Основную массу ротора гироскопа составляет постоянный
магнит (гироскоп).
31

32.

Переносные зенитные ракетные комплексы
Гироскоп подвешен в кардановом подвесе,
позволяющем
ему
отклоняться
от
продольной оси на 400 в любом направлении
и вращаться вокруг продольной оси с
частотой порядка 100 Гц.
40°
0°
ГСН
40°
32

33.

Переносные зенитные ракетные комплексы
Координатор цели закреплен на
гироскопе и вращается вместе с
гироскопом.
КЦ и гироскоп вместе составляет
ротор гироскопа.
Оптическая ось КЦ совпадает с осью
вращения гироскопа.
33

34.

Переносные зенитные ракетные комплексы
Первое
свойство
трёхстепенного
(свободного) гироскопа заключается в том, что
ось собственного вращения ротора гироскопа
стремится сохранить неизменным своё
направление в пространстве.
Следовательно, при всех наклонах и
поворотах корпуса ракеты поле зрения
объектива остаётся стабилизированным в
пространстве.
34

35.

Переносные зенитные ракетные комплексы
Второе свойство свободного
гироскопа – прецессия. Она
заключается
в
том,
что
при
приложении внешнего момента к
ротору гироскопа ось собственного
вращения ротора поворачивается
(прецессирует).
35

36.

Переносные зенитные ракетные комплексы
В оптических СКЦ создание внешнего
момента,
прикладываемого
к
ротору
гироскопа,
осуществляется
за
счет
взаимодействия двух магнитных полей:
магнитного поля, создаваемого постоянными
магнитами ротора гироскопа и магнитного
поля системы коррекции гироскопа.
Основу системы коррекции составляют
катушки коррекции, магнитное поле в которых
создаётся
за
счет
протекания
в
них
управляющего синусоидального напряжения
36
на частоте вращения гироскопа.

37.

Переносные зенитные ракетные комплексы
Таким образом:
-при отклонении оптической оси координатора от
направления на цель координатор цели измеряет величину и
направление отклонения;
-электронный
блок
преобразовывает
информацию,
снимаемую с КЦ и вырабатывает управляющее напряжение,
поступающее в катушки коррекции;
-в катушках коррекции создается магнитное поле,
взаимодействующее с
магнитным полем постоянных
магнитов ротора гироскопа и создающее момент силы,
вызывающей прецессию гироскопа;
-ротор
гироскопа
прецессирует
в
направлении
уменьшения угла рассогласования между оптической осью и
линией визирования.
37

38.

Переносные зенитные ракетные комплексы
5-й учебный вопрос-25 мин.
Упражнения по устройству и работе СКЦ и КЦ.
Преподаватель проводит упражнения для повтора
и закрепления материалов по вопросам:
-показать и объяснить назначение, устройство,
работу КЦ;
-показать и объяснить назначение, устройство,
работу СКЦ.
-оценивает знания студентов и проставляет в
журнал.
38

39.

Переносные зенитные ракетные комплексы
Студентам!
1.В конспектах иметь «Схему построения СКЦ».
2.Следующее занятие:
Тема 1, занятие 6.«УВК (ФСУР) и АП».
3. Место: учебный класс.
Майор в отставке: Б. Ердигаликов. 14.02.2016 г.
39