Реферат: Автоматизированные системы управления техническими средствами
И.Г. Захаров, доктортехническихнаук, профессор, контр-адмирал; Я.Д. Арефьев, доктортехническихнаук, профессор, контр-адмирал; Н.А. Воронович, кандидаттехническихнаук, капитан 1 ранга; О.Ю. Лейкин, кандидаттехническихнаук, капитан 1 ранга
ДесяткилетнакорабляхВМФсуществуютустройства, автоматическиобеспечивающиеработутехническихсредстввразличныхрежимахэксплуатации. В 30-хгодахкнимможнобылоотнестиразличногородаиназначенияклапаны, автоматическиподдерживающиезаданноедавлениевпаровыхмагистралях, селективныеавтоматывэлектросистемах, автоматыпитанияпаровыхкотлов, регуляторычастотывращениятурбогенераторов, защитныеустройствапопредельнойчастотевращениянекоторыхмеханизмов.
Управлениекораблемвцеломикорабельнымитехническимисредствами (КТС) вчастностиосуществлялосьнепосредственночеловеком, длячегоиспользовалиськакместныеорганыуправления, такиуправлениесдистанционнымприводомразличногорода.
Всередине 30-хгодоввпервыебылапоставленазадачаповышенияточностиудержаниякораблянакурсеиснижениякачкикораблядлявозможностипримененияоружиявовремяволнения. Всвязисэтимначалиразрабатыватьсяавторулевыеиуспокоителикачки. В 1936-1943гг. былразработанстабилизаторглубиныпогруженияПЛбезхода“Спрут”, предназначенныйдляулучшенияусловийручногодистанционногоуправленияэтойоперацией.
Потребоваласьавтоматизацияуправлениярядомтехнологическихпроцессоввэнергетическихустановкахкораблей. Автоматизациятехнологическихпроцессовнакораблях, всвоюочередь, выявиланеобходимостькоренногоизменениявконструкцииипринципедействиясредствконтроляисигнализации. Имевшиесявтотпериодвремениприборыбылимеханическоготипа (манометрыструбкойБурдона, центробежныетахометры, жидкостные - ртутныеиспиртовые - ибиметаллическиетермометры) иобеспечивалитолькоместныйконтрользаработоймеханизмовиагрегатовКТС. Крометого, приборыимелималуюточность (±2-4%) ибольшуюинерционность. Приборыэтихтиповпринципиальнонемоглиобеспечитьконтрользаработойглавнойэнергетическойустановки (ГЭУ), состоящейизизолированныхпомещений, которыевводилисьнакорабляхдлязащитыличногосоставаотпоражающихфактороватомногоихимическогооружия. ПрименениеновыхтиповГЭУтакжепотребоваловведениядистанционногоконтролязаихработой.
Впериодс 1944 по 1956годотечественнойпромышленностьюбылосозданонемалоразличныхсистемавтоматическогоидистанционногоуправленияКТС. Так, системыавтоматическогоуправлениякотельнымиустановкамиРГ-56, РГ-50 иРГ-1134 идистанционногоуправленияглавнымитурбинамииихвспомогательнымимеханизмамиобеспечиливозможностьуправлениякотлотурбиннойустановкойодногоэшелонасиламитолькочетырехоператоровизизолированногопостадистанционногоуправления.
Впервойполовине 50-хгодовбыларазработанаииспытананаодномизкораблейэлектромеханическаясистемаавтоматическогорегулированиягорением (САРГ) конструкцииЦКТИим. И.И.Ползунова. Втотжепериодбылиразработаныирегуляторыконденсатно-питательнойсистемы, действующиенаструйныхпринципах. Онипозволилиавтоматизироватьрядрабочихоперацийприэксплуатациитехническихсредствцелогопоколениякораблейисудовспаросиловымиэнергетическимиустановками. Былисозданысистемыдистанционногоуправлениядизельнымиустановками“Лот”и“Линия”, азатемболеесовершенные - “Пассат”и“Орион”. Этисистемыиспользовалисьнакораблях, имевшихвинтырегулируемогошага. ПроблемаповышенияскрытностиПЛвыдвинулатребованиесозданияэнергетики, работающейпозамкнутомуциклу. Вэтойсвязинеобходимоотметитьсозданиесистемавтоматическогорегулирования (САР) дляэнергетическихустановокПЛсединымдвигателем: дизелем, работающимпозамкнутомуциклу, ипарогазовойтурбиннойустановки. БыларазработанапринципиальноноваясистемаавтоматическогодозированияАРД-617, вкоторойточностьподдержаниязаданныхрасходовжидкостейиихсоотношенийобеспечиваласьзасчетподдержанияпостоянныхперепадовдавлениянасинхронноперемещаемыхклапанах, имеющихлинейныерасходныехарактеристики. Новсвязиспоявлениематомныхэнергетическихустановок (АЭУ) парогазотурбинныеустановки (ПГТУ) дальнейшегоразвитиянеполучили, однакопримененныйвАДГ-617 принципдозированиярасходалегвосновусозданиясистемырегулированиярасходапитательнойводывАЭУАЛЛпервого-третьегопоколений. ВсистемеАРД-617 былпримененэлектрогидравлическийрегулятортемпературыгаза, которыйпослужилпрообразомэлектрогидравлическихСАРАЭУ. Большойвкладвработыпосозданиюсистемывнеслиспециалисты 1-гоЦНИИМОА.Н.ЖижиниВ.К.Востоков.
Внедрениегазотурбинныхустановок (ГТУ) длябыстроходныхкораблейпоставилопередразработчикамидостаточносложнуюпроблемуихавтоматизации, таккактепловаянапряженность, быстротечностьпротекающихпроцессовнедопускаливозможностиручногоуправления. Всередине 50-хгодовначалисьработыпосозданиюсистемуправлениягазотурбиннымидвигателями. Впервоевремякаксамигазотурбинныедвигатели (ГТД), такиихСАРсоздавалисьнабазерешений, применяемыхвавиационнойтехнике. Однакоонинеполностьюудовлетворяликорабельнымусловиямпоресурсу, стойкостикмеханическимиклиматическимвоздействиям. ОригинальныекорабельныеСАРГТДбылисозданык 1960г. ОтВМФвэтихработахактивноеучастиепринималВ.Г.Владимиров.
Усложнениезадач, решаемыхПЛ, потребовалодальнейшегосовершенствованиястабилизаторовглубиныпогруженияПЛбезхода“Скат”, “Медуза”, азатемиразработкисистемыавтоматическогоуправленияглубинойпогруженияикурсом - типа“Мрамор”и“Гранит”.
Послевойныпреждевсегорешалсякомплексвопросов, связанныхсразработкойавторулевыхиуспокоителейкачкинадводныхкораблей (НК). В 1-мЦНИИМОбылиразработанытеоретическиеипрактическиевопросыстабилизациикораблянаволненииспомощьюуспокоителейкачки, проведеныихмодельныеинатурныеиспытания.
Разработкаавторулевыхдлякораблейикатеровсиспользованиемэлементнойбазыновогопоколения (“Альбатрос”) исистемуправленияуспокоителямикачкибольшихНК, азатемвнедрениеуказанныхвышесистемпозволилиобеспечитьвысокуюмореходностькораблей.
Вобластисозданиясредствизмеренияначалсяпереходотприборовмеханическоготипакэлектронным, обеспечивающимдистанционныйконтрользаработойтехническихсредств (ТС). ПервымтакимприборомбылмноготочечныйсамопишущийпотенциометрЭПК-090, успешноиспытанныйв 1950г. Наибольшееколичествозадачпоавтоматизациитехническихсредстввозникловсвязисостроительствоматомныхподводныхлодок. Ихэнергетическиеустановкипосвоейфизическойсущностинемоглиобойтисьбезрядаспециальныхавтоматическихустройств, выполняющихфункцииуправления, контроляисигнализации, регулирования, блокировкиизащиты.
УвеличениеобъемаистепениавтоматизацииКТС (вчастностиАЭУ) привелоквозрастаниюзначимостисистемуправлениятехническимисредстваминакораблеиувеличениювлияниянатактико-техническиеэлементыАПЛиеетехнико-экономическиехарактеристики. Этообусловленотем, чтосистемыуправленияявляютсяоднимизсредств, которыеобеспечиваютреализациютакиххарактеристикАПЛ, каквремянаборамаксимальнойималошумнойскорости, дальностьидлительностьавтономногопохода, живучестькорабля, количествообслуживающеголичногосостава, точностьстабилизациинакурсеприиспользованииоружияидр. Вцеломследуетподчеркнуть, насколькополноиспользуютсятехническиевозможностиКТСспомощьюихсистемуправления, взначительнойстепенизависитбоеспособность, скрытностьибезопасностьплаваниякорабля.
НаАПЛпервогопоколенияуправлениеАЭУвелосьспомощью 5 системавтоматикииконтроля, причембольшинствомеханизмовуправлялосьличнымсоставомсместныхпостовилидистанционноспультауправления (ПУ). ВчислоСУАЭУвходили: системауправленияизащитыядерногореактораСУЗ-627 (впоследствииСУЗ“Генератор”), разработчикОКБ-12 МАП, руководительА.С. Абрамов, главныйконструкторС.А.Франкштейн; системарегулированияАТ-627, разработчикЦНИИ-45, руководительработБ.И.Козловский; системауправления, сигнализации, блокировкиизащитыотдельныхмеханизмовиарматурыАЭУУСБЗ-627, разработчикпервоначальноПКБ-12, затемзавод“Краснаязаря”, главныйконструкторА.Ф. Пименов; управлениеманевровымустройствомизащитаглавноготурбозубчатогоагрегата (ГТЗА) разрабатывалисьЛенинградскимКировскимзаводом (ЛКЗ). Данныесистемы, поразнымпричинам, несмогливполноймереобеспечитьуправлениеАЭУ. ДляуправленияЛЭУспультовиспользовалосьбольшоеколичествооргановуправления. Крометого, электрическиесистемыбыливыполненынабазеконтактныхэлементов (электромагнитныереле, ползунковыепотенциометры, радиолапмыит.п.). Этииряддругихнедочетовпривеликтому, чтосистемыбылинедостаточнонадежны, аповыситьихресурссвыше 10000чоказалосьневозможным.
Конструктивныепогрешностисистемавтоматическогорегулирования (АР) иСУЗ, особеннопринципиальныенедостаткипринятойсхемырегулирования, привеликусиленнымпоискампоихпреодолению. Вэтихработахактивноеучастиепринималисотрудники 1-гоЦНИИМО: Б.И.Меламед, Ю.С.Карпенко, Н.В.Колесников, В.А.Кондрашов, Н.А.Ступин, К.В.Белавин, В.К.Востоков, Г.А.Блинов.
Предложения 1-гоЦНИИМОбылиреализованыЦНИИ-45 всистемеАТ-627, вустройствеавтоматическойкоррекциимощностипосреднейтемпературе (АКМСТ). РазработанноеОКБ-12, оновошловсистемууправленияизащиты (СУЗ) “Генератор”. ОдновременноссозданиемАКМСТМорскойнаучно-исследовательскийинститут (МНИИ-1) судостроительнойпромышленности (впоследствииНПО“Агат”) началразработкубесконтактнойСУЗ“Экран” (главныйконструкторЕ.К.Беляков) сминимальноконтролируемогоуровнямощности. РядновыхидейбылреализованпозднеевСУЗ“Бега”ОКБ-12 иРУЗ-АМЦНИИ-45.
НеобходимостьповышенияманевренностиАЭУ, введениеновыхрежимовееиспользования, разгрузкаоператоровпоуправлениюКТСопределилитребованиеосозданииединойСАРАПЛвторогопоколения. ГоловнымразработчикомСАРАЭУАПЛпроекта 671 сталЦНИИ-45. Всистемурегулирования, управленияизащитыАЭУРУЗ-671 входилиСУЗ-671 (Сясь) исистемыуправлениячастотойвращенияГТЗА (гидравлическаячастьСАРГТЗАбыларазработанаЛКЗивошлавсоставГТЗА). СистемаУСБЗ, какипрежде, проектироваласьотдельно. ТакаякооперациябылапринятаидляостальныхАПЛвторогопоколения.
Системарегулированияуправленияизащиты (РУЗ) обеспечивалакаксовместноевзаимосвязанноеуправлениепаропроизводящейустановки (ППУ) иглавнымтурбозубчатымагрегатом, такираздельноеуправлениеими. ПриэтомработаАЭУобеспечиваласькакнаноминальных, такинапониженныхпараметрах, атакжеперекрестныхрежимах. ОсновнымфункциональнымдостоинствомсистемыследуетсчитатьпоявлениевозможностиодномуоператорууправлятьчастотойвращенияГТЗАипроизводительностьюППУспомощьюминимальногоколичестваоргановуправления.
Дляразгрузкиоператораотпостоянногоконтролязаподдержаниемзаданнойчастотывращениявсистемубылвведенрегуляторчастотывращения (РЧВ) ГТЗА, атакжерегулятордавленияпарапередманевровымустройствомГТЗА.
ВходепроектированияииспытанийсистемаРУЗ-671 быламодернизированасцельюунификации (РУЗ-671 У) иувеличенияресурсадо 25000 часовработы (РУЗ-671М).
ФункцииунифицированныхСУЗ“Сясь”, “Бриг”, “Селигер”посравнениюсСУЗ“Экран”дополненыавтоматическимуправлениемразогревомтеплоносителяпервогоконтураиэкстреннымснижениеммощностиреактора. СУАЭУвыполненавдвухканальномварианте. Сцельюповышенияядернойбезопасностиустановокв 1984-1985гг. былиразработаныивнедреныбезламповаяпусковаяаппаратураиимпульснаяпусковаяаппаратура (ИПУ) вСУЗППУКН-З“Альбатрос”наНКсАЭУ.
Большойобъемработыбылвыполненпоавтоматизацииэлектроэнергосистемкораблей. Поставленныевопросыихавтоматизациибылирассмотреныв 1-мЦНИИМОв 1956г., тогдажебылопределенкомплексныйподходкавтоматизациисредствгенерирования, преобразованияираспределенияэлектроэнергии. Впервыевпрактикедистанционно-автоматизированноеуправлениеэлектроэнергетическихсистем (ЭЭС) кораблябылопредусмотреноспомощьюсистемыподобногоназначения. “Терек”и“Орион”былипринятынапротиволодочномкрейсерепроекта 1123 инабольшомпротиволодочномкораблепроекта 1134 (главныйконструкторЛ.С.Майзель).
ДляАПЛэтогопериодахарактерновнедрениенанихпеременноготока. Одновременновнедрялисьисистемыдистанционно-автоматизированногоуправленияЭЭС. Такихсистембылосозданонесколько: “Байкал”дляПЛпроекта 671, “Ока”дляПЛпроекта 670, “Кама”дляПЛпроекта 667.
Особоследуетотметитьсистемуавтоматическогоуправления“Кактус”, созданнуюдляАПЛпроекта 661, сприменениемпринципацентрализованноготелеуправленияителеизмерениясширокимиспользованиембесконтактнойэлементнойбазыисамоконтроляисправности.
Следуетотметить, чтонаАПЛвторогопоколениявпервыеавтоматизированоуправлениеобщекорабельнымисистемами (ОКС) исистемамиобеспеченияобитаемости“Ключ”, “Вольфрам”, “Аргон”. Впериод 1957-1966гг. решаласьпроблемаповышенияавтономностиплавания. СэтойцельюразрабатывалисьавтоматизированныеэлектрохимическиесистемыгенерациивоздухаАПЛ.
ПервыйопытэксплуатацииАПЛиисследованиявобластипространственногоманеврированияпоказалинеобходимостьразработкитакихсистемуправлениядвижением (СУД), которыеобеспечивалибынетолькостабилизациюзаданныхглубиникурса, длячегобылипредназначеныустановленныенапервыхАПЛсистемы“Гранит”и“Мрамор”, ноиманеврированиепоглубинеикурсу, привзаимосвязанномуправленииэтимипараметрами. ЭтузадачурешалаустановленнаянаАПЛвторогопоколениясистема“Шпат”. Висследованиях 1-гоЦНИИМОбылаобосновананеобходимостьсозданиясистем, обеспечивающихуправлениеПЛваварийныхситуациях (заклиниваниегоризонтальныхрулей, поступлениеводывотсекипрочногокорпуса, ошибкиуправляющегооператора). ДляэтогонаАПЛвторогопоколениябылаустановленасистема“Турмалин”ивведенаавтоматическаясвязьэтойсистемысСУАЭУ.
Сначала 60-хгодовначалисьработыпосозданиюСУДдлякораблейсдинамическимипринципамиподдержания (КДПП). Этобыласовершенноновая, неимеющаяпрецедентоввмировойпрактикесложнаязадача. Большаяскоростькораблейтребовалабольшейточностиподдержанияпараметровдвижения, аихмалоеводоизмещениепредъявиложесткиетребованиякмассогабаритнымхарактеристикамаппаратурыСУД. ВсвязисэтимбылапоставленазадачакомплекснойавтоматизацииКДППисозданиеСУДновогокласса.
АналогичныезадачирешалисьиприсозданииСУДкораблей-экранопланов. Всередине 80-хгодовбылиразработаныипоставленынакорабли-экранопланыдваобразцасистем - “Смена-3”, “Смена-4” (главныйконструкторВ.Д.Диамидов). ВсозданииСУДбольшихНКиКДППучаствовалиД.С.Старинкевич, Н.С.Кованцев, Д.А.Скороходовидругие.
Революционнымшагомвразвитииипримененииавтоматическихпринциповуправлениякораблем, еготехническимисредствамиявилосьсозданиекомплекснойсистемыуправления (КСУ) движением“Боксит”и“Тон”малойопытнойАПЛ. Этисистемынадежнообеспечивалиуправлениевсемитехническимисредствамиизцентральногопостауправленияминимальнымчисломоператоровприотсутствииместныхпостовуправления. ВэтихКСУТСпо-новомубылирешенывопросынадежностииремонтазасчетприменениясменныхмодулейидиагностированиясостоянияаппаратурысточностьюдомодуля, обеспечениересурсасиспользованиемждущихрежимовит.п. Всистеметипа“Ритм”впервыевпрактикеотечественногосудостроенияпримененасистемацентрализованногоконтролязаработойтехническихсредств - “Мелодия”.
--> ЧИТАТЬ ПОЛНОСТЬЮ <--