Автономные системы управления

Системы управления движением торпед

Реактивные ЭСУ торпед

Реактивные ЭСУ подразделяются:

- на ракетные;

- гидрореактивные.

Источниками энергии реактивных ЭСУ являются вещества, приведённые на рис. 2.7.

Они представляют собой топливные заряды, выполненные в виде цилиндрических шашек или стержней, состоящих из смеси комбинаций представленных веществ (горючего, окислителя и добавок). Эти смеси обладают свойствами пороха. Реактивные двигатели не имеют промежуточных элементов – механизмов и гребных винтов. Основные части такого двигателя – камера сгорания и реактивное сопло. В конце 80-х годов в некоторых торпедах начали использовать гидрореагирующие топлива – сложные по составу твёрдые вещества на основе алюминия, магния или лития. Подогретые до температуры плавления, они бурно реагируют с водой, выделяя большое количество энергии.

Движущаяся торпеда совместно с окружающей её морской средой образует сложную гидродинамическую систему. Во время движения на торпеду действуют:

- сила тяжести и выталкивающая сила;

- тяга двигателя и сопротивление воды;

- внешние воздействующие факторы (волнение моря, изменение плотности воды и др.). Первые два фактора известны и могут быть учтены. Последние – имеют случайный характер. Они нарушают динамическое равновесие сил, отклоняют торпеду от расчётной траектории.

Системы управления (рис. 2.8) обеспечивают:

- устойчивость движения торпеды на траектории;

- изменение траектории движения торпеды в соответствии с заданной программой;

- изменение траектории движения при воздействии на торпеду физического поля цели.

Системы управления подразделются:

- на автономные;

- телеуправления;

- самонаведения.

Осуществляют автоматическую стабилизацию и программное регулирование движения торпеды на траектории.

Приборы управления движением торпеды по глубине (h_т)

и дифференту (q)

В качестве примера рассмотрим структуру и принцип действия сильфонно - маятникового автомата глубины, изображенного на рис. 2.9.

Основой прибора является гидростатический аппарат на базе сильфона (гофрированная труба с пружиной) в комбинации с физическим маятником. Давление воды воспринимается крышкой сильфона. Оно уравновешивается пружиной, упругость которой устанавливается перед выстрелом в зависимости от заданной глубины движения торпеды.

Действие прибора осуществляется в следующей последовательности:

- изменение глубины торпеды относительно заданной;

- сжатие (или растяжение) пружины сильфона;

- перемещение зубчатой рейки;

- вращение шестерни;

- поворот эксцентрика;

- смещение балансира;

- движение клапанов золотника;

- перемещение поршня рулевой машинки;

- перекладка горизонтальных рулей;

- возврат торпеды на установленную глубину.

В случае появления дифферента торпеды происходит отклонение маятника от вертикального положения. При этом аналогично предыдущему перемещается балансир, что приводит к перекладке тех же рулей.

Приборы управления движением торпеды по курсу (K_Т)

Принцип построения и действия прибора может быть пояснён схемой, изображённой на рис. 2.10.

Основой прибора является гироскоп с тремя степенями свободы. Он представляет собой массивный диск с лунками (углублениями). Сам диск подвижно укреплён в рамках, образующих так называемый кардановый подвес.

В момент выстрела торпеды воздух высокого давления из воздушного резервуара поступает на лунки ротора гироскопа. За 0.3…0,4 с ротор набирает до 20000 оборотов в минуту. Дальнейшее увеличение числа оборотов до 40000 и поддержание их на дистанции производится путем подачи напряжения на ротор гироскопа, являющегося якорем асинхронного ЭД переменного тока частотой 500 Гц. При этом гироскоп приобретает свойство сохранять неизменным направление своей оси в пространстве. Эта ось устанавливается в положение, параллельное продольной оси торпеды. В таком случае токосъёмник диска с полукольцами находится на изолированном зазоре между полукольцами. Цепь питания реле разомкнута, контакты реле K_P тоже разомкнуты. Положение клапанов золотника определяется пружиной.

При отклонении торпеды от заданного направления (курса) поворачивается диск, связанный с корпусом торпеды. Токосъёмник оказывается на полукольце. Через обмотку реле начинает протекать ток. Замыкаются контакты K_p. Электромагнит получает питание, его стержень опускается вниз. Клапаны золотника смещаются, рулевая машинка перекладывает вертикальные рули. Торпеда возвращается к установленному курсу.

Если на корабле установлен неподвижный торпедный аппарат, то при торпедной стрельбе к углу упреждения j (см.рис.1.5) должен быть алгебрарически приплюсован курсовой угол, под которым находится цель в момент залпа (q₃). Полученный угол (ω), называемый углом гироскопического прибора, или углом первого поворота торпеды, может быть введён в торпеду перед выстрелом путём поворота диска с полукольцами. Таким образом исключается необходимость изменения курса корабля.

Приборы управления торпедой по крену (γ)

Крен торпеды – это поворот её вокруг продольной оси. Причинами крена являются циркуляция торпеды, перегребание одного из винтов и др. Крен приводит к отклонению торпеды от заданного курса и смещениям зон реагирования системы самонаведения и неконтактного взрывателя.

Креновыравнивающий прибор представляет собой сочетание гировертикали (вертикально установленного гироскопа) с маятником, перемещающимся в перпендикулярной плоскости, продольной оси торпеды. Прибор обеспечивает перекладку органов управления γ – элеронов в разные стороны – «враздрай» и, таким образом, возвращение торпеды к значению крена, близкому к нулю.

Приборы маневрирования

Предназначены для программного маневрирования торпеды по курсу на траектории движения. Так, например, в случае промаха торпеда начинает циркуляцию или зигзаг, обеспечивая неоднократное пересечение курса цели (рис. 2.11).

Прибор связан с наружным гребным валом торпеды. По числу оборотов вала определяется пройденное расстояние. В момент достижения установленной дистанции начинается маневрирование. Дистанция и вид траектории маневрирования вводятся в торпеду перед выстрелом.

Точность стабилизации движения торпеды по курсу приборами автономного управления, имея погрешность ~1% от пройденной дистанции, обеспечивает эффективную стрельбу по целям, идущим постоянным курсом и скоростью на дистанции до 3,5…4 км. На больших дистанциях эффективность стрельбы падает. При движении цели переменными курсом и скоростью точность стрельбы становится неприемлемой даже и на меньших расстояниях.

Стремление повысить вероятность поражения надводной цели, а также обеспечить возможность поражения ПЛ в подводном положении на неизвестной глубине, привели к появлению в 40-х годах торпед с системами самонаведения.