Текст книги "Устройство и эксплуатация зенитной самоходной установки ЗСУ-23-4 «Шилка»"

6.3. Принцип работы РПК-2

Рассмотрим взаимодействие элементов РПК в различных режимах работы ЗСУ.

Первый (основной) режим – РЛС автоматически сопровождает воздушную цель и определяет ее координаты – β, ε и Д, которые поступают в СРП. СРП решает задачу встречи снаряда с целью и определяет координаты упрежденной точки – βу и φ. Эти данные передаются в систему стабилизации, в которой определяются углы продольной и поперечной качки и угол курса самохода. Система стабилизации вырабатывает полные углы вертикального и горизонтального наведения пушки (Ф и Q) и углы доворота антенны (Δq и Δε), которые отрабатываются приводами наведения и следящими приводами стабилизации (рис. 6.1).

В результате этого АЗП-23 автоматически наводится в упрежденную точку, а антенна РЛС – на цель. Открытие огня производится командиром ЗСУ или оператором поиска-наводчиком по сигналу «Есть данные» на СРП.

Рис. 6.1. Работа РПК-2 в первом режиме

Второй режим аналогичен первому, но в СРП угловые координаты цели (β, ε) поступают из визирного устройства, а дальность – от РЛС. Визирное устройство наводится оператором поиска-наводчиком на цель рукоятками блока управления антенной (рис. 6.2).

Этот режим является вспомогательным и применяется при неисправности системы управления антенной РЛС или при подавлении ее помехами.

Рис. 6.2. Работа РПК-2 во втором режиме

Третий режим – режим работы по запомненным установкам (режим ЗУ). В этом режиме РЛС отключается от СРП и углы наведения АЗП-23 вырабатываются в СРП по «запомненным» значениям текущих координат и скорости цели, исходя из гипотезы о равномерном и прямолинейном ее движении в любой плоскости (рис. 6.3). Пушка при этом наводится в упрежденную точку автоматически силовыми приводами.

Перед включением режима ЗУ необходимо, чтобы РПК проработал в первом или во втором режиме не менее 5 секунд для получения текущих координат цели. Время работы в этом режиме ограничено – 8-10 сек. После этого ошибки в определении координат упрежденной точки становятся большими и эффективность стрельбы будет низкой.

Режим применяется при угрозе потери цели радиолокатором при появлении помех, при больших угловых скоростях движения цели или при возникновении неисправностей.

Рис. 6.3. Работа РПК-2 в третьем режиме

Четвертый режим – стрельба по воздушным целям с места с помощью прицела-дублера. Обнаружение и сопровождение целей производится оператором поиска-наводчиком с помощью прицела-дублера. Наведение пушки и прицела-дублера производится силовыми приводами в режиме полуавтоматического наведения с помощью рукояток блока управления антенной. Упреждения при стрельбе вводятся по ракурсным кольцам прицела-дублера (рис. 6.4).

Этот режим применяется при выходе из строя РЛС, счетнорешающего прибора или системы стабилизации.

Рис. 6.4. Работа РПК-2 в четвертом режиме

Пятый режим – стрельба по наземным и надводным целям с места с помощью прицела-дублера по дистанционной шкале дальности, при этом наведение пушки производится в полуавтоматическом или ручном режиме (рис. 6.5).

Рис. 6.5. Работа РПК-2 в пятом режиме

7. ПЕРЕДАЮЩАЯ СИСТЕМА РЛС 1РЛ33

7.1. Назначение, состав и характеристики передающей системы

Передающая система РЛС 1РЛ33 предназначена для формирования мощных высокочастотных импульсов электромагнитной энергии (ЭМЭ), которые излучаются в пространство через антенно-волноводную систему.

Состав передающей системы:

– передатчик – блок Т-З, в который входят генератор поджига, модулятор и магнетронный генератор;

– высоковольтный выпрямитель – блок Т-29;

– механизм перестройки частоты – блок Т-4М.

Характеристики передающей системы:

– количество фиксированных рабочих частот – 2;

– диапазон несущих частот f – 15 000 ± 270 мГц;

– частота повторения импульсов Fп:

– в штатном режиме – 4750 Гц;

– в режиме ВОБУЛЯЦИЯ (изменение частоты повторения) – от 4750 Гц до 3650 Гц;

– длительность зондирующего импульса tи – 0,4-0,6 мкс;

– импульсная мощность Р имп – 90-120 кВт.

7.2. Устройство и размещение элементов передающей системы

Как было сказано, передатчик состоит из генератора поджига, модулятора и магнетронного генератора.

Генератор поджига предназначен для преобразования запускающих импульсов, поступающих из системы дальности, в положительные прямоугольные импульсы, которые управляют работой модулятора.

Модулятор предназначен для преобразования энергии высоковольтного выпрямителя в импульсную энергию амплитудой 13-15 кВ, необходимую для возбуждения магнетрона.

Магнетронный генератор предназначен для генерирования колебаний СВ частоты. Основным его элементом является магнетрон – мощный генератор импульсных колебаний СВЧ сантиметрового диапазона волн, его работа была изучена в теме 5 курса «Принципы построения зенитных комплексов».

Механизм перестройки позволяет перестраивать частоту генерируемых магнетроном колебаний на одну из двух фиксированных частот.

Передатчик и механизм перестройки размещены в шкафу Т-44 (рис. 7.1) сзади оператора поиска-наводчика, высоковольтный выпрямитель – в шкафу Т-43 (приложения 1 и 2) сзади оператора дальности.

Рис. 7.1. Размещение элементов передающей системы

7.3. Работа передающей системы по функциональной схеме

Рис. 7.2. Функциональная схема передающей системы

Запускающие импульсы (ЗИ) вырабатываются в системе измерения дальности (рис. 7.2). Генератор поджига преобразует их в прямоугольные импульсы, необходимые для управления модулятором.

Модулятор управляет работой магнетрона. В модуляторе имеется накопительный элемент – линия формирования, которая в промежутках между поступлениями ЗИ заряжается от высоковольтного выпрямителя. При поступлении очередного ЗИ модулятор подключает заряженную линию к магнетрону, возбуждая в нем колебания СВЧ большой мощности. Время работы магнетрона составляет доли микросекунды. Генерируемый магнетроном зондирующий импульс поступает по волноводу в антенноволноводную систему.

8. АНТЕННО-ВОЛНОВОДНАЯ СИСТЕМА РЛС 1РЛ33

8.1. Назначение, состав и характеристики антенно-волноводной системы

Антенно-волноводная система (АВС) предназначена для передачи колебаний СВЧ от передатчика к антенне, направленного излучения их в пространство, приема отраженных от цели сигналов и передачи их в приемную систему.

АВС состоит из (рис. 8.1): – антенны (блок Т-81); – волноводного устройства в составе переключателя антенна-нагрузка и ферритового переключателя; – устройства настройки высокочастотного тракта в составе эквивалента антенны и контрольного резонатора.

Рис. 8.1. Функциональная схема антенно-волноводной системы

Характеристики АВС:

– ширина диаграммы направленности в вертикальной и горизонтальной плоскостях – 1,5°;

– пределы вращения антенны:

– по углу места – от -9° до +87°; – по азимуту – вкруговую; – сектор поиска по углу места – 15°.

8.2. Устройство и размещение элементов АВС

Антенна предназначена для формирования узкого луча и излучения в пространство импульсов передатчика и приема отраженных сигналов и состоит из: – рефлектора; – контррефлектора; – облучателя; – радиопрозрачного колпака; – заднего кожуха.

В режиме передачи импульсы СВЧ излучаются через облучатель. Отражаясь от контррефлектора и рефлектора, энергия СВЧ формируется в узкий луч (диаграмму направленности шириной 1,5°) и излучается в пространство (рис. 8.2).

В режиме приема импульсы, отраженные от цели, отражаются от рефлектора и контррефлектора, попадают в облучатель и далее в АВС.

Рис. 8.2. Принцип работы антенны

Положение антенны по углу места может изменяться в пределах от -9° до +87°, по азимуту – от 0 до 360°.

При работе РЛС в режиме поиска обзор пространства осуществляется за счет неограниченного вращения антенны по азимуту и электронного сканирования луча антенны в секторе 15° по углу места.

Волноводное устройство предназначено для передачи электромагнитной энергии от передатчика к антенне и от антенны к приемной системе. Оно включает в себя:

–  ферритовый переключатель, который служит для переключения высокочастотного тракта с передачи на прием. Ферритовый переключатель выполняет роль ключа. В режиме передачи ЭМЭ поступает от передатчика в антенну, а в режиме прием – принятые антенной сигналы поступают в приемную систему.

– переключатель антенна – нагрузка, который изменяет направление распространения ЭМЭ к антенне или к эквиваленту.

Устройство настройки высокочастотного тракта предназначено для настройки высокочастотного тракта РЛС без излучения ЭМЭ передатчика в пространство. В его состав входят:

– эквивалент антенны – отрезок прямоугольного волновода, который поглощает энергию СВЧ и рассеивает ее в виде тепла;

–  контрольный резонатор – устройство для измерения частоты излучаемой ЭМЭ.

Антенна размещена на башне ЗСУ, а другие элементы АВС расположены в блоке Т-7 шкафа Т-44 за спиной оператора поиска-наводчика (рис. 8.3).

Рис.8.3. Размещение элементов антенно-волноводной системы

8.3. Работа АВС по функциональной схеме

При работе АВС на передачу импульсы от магнетрона мощностью 90-120 кВт поступают в ферритовый переключатель. С ферритового переключателя ЭМЭ поступает на переключатель антенна – нагрузка и далее в антенну, которая формирует узкий луч (диаграмму направленности) и излучает энергию в пространство.

При работе на прием отраженные от цели сигналы последовательно проходят весь волноводный тракт, но в обратном направлении, до ферритового переключателя, который обеспечивает прохождение эхо-сигналов в приемную систему и блокирует прохождение сигналов к передатчику.

При установке переключателя антенна-нагрузка в положение нагрузка энергия магнетрона попадает на эквивалент, который поглощает энергию СВЧ и рассеивает ее в виде тепла. Часть энергии попадает в контрольный резонатор, который позволяет измерять частоту излучаемой ЭМЭ и осуществлять настройку передатчика без излучения энергии в пространство. Этим самым повышается скрытность работы ЗСУ-23-4.

Все соединительные волноводы АВС выполнены из волновода прямоугольного сечения. Антенная колонка Т-2 с элементами АВС в боевом отсеке башни ЗСУ соединяется гибким волноводом.

Для создания электрической прочности осуществляется подкачка волноводного тракта АВС – в нем создается избыточное давление 0,6 -1,1 кгс/см² (ат). Подкачка осуществляется помпой, расположенной в заднем отсеке башни. Избыточное давление поддерживается автоматически и контролируется по манометру, установленному над шкафом Т-44, сзади оператора поисканаводчика.

9. ПРИЕМНАЯ СИСТЕМА РЛС 1РЛ33

9.1. Назначение, состав и характеристики приемной системы

Приемная система предназначена для преобразования и усиления отраженных от цели сигналов до величины, обеспечивающей нормальную работу других систем РЛС.

Рис. 9.1. Функциональная схема приемной системы

Функционально приемная система состоит из подсистем (рис. 9.1):

– входные устройства;

– канал дальности (КД);

– канал угловой автоматики (КУА);

– канал автоматической подстройки частоты (АПЧ).

Во входные устройства входят:

– смеситель сигнала;

– местный гетеродин с механизмом перестройки;

– предварительный усилитель промежуточной частоты (ПУПЧ).

Канал дальности состоит из:

– УПЧ канала дальности;

– амплитудно-фазового детектора;

– когерентного гетеродина;

– усилителя импульсов.

В канал угловой автоматики входят:

– УПЧ канала угловой автоматики;

– детектор;

– усилитель импульсов;

– детектор огибающей.

Канал АПЧ состоит из:

– смесителя АПЧ и фазирующего импульса;

– УПЧ канала АПЧ;

– частотного дискриминатора;

– усилителя импульсов канала АПЧ.

Основная характеристика приемной системы – промежуточная частота fпр – 60 мГц.

9.2. Устройство и размещение элементов приемной системы

Узлы и блоки приемной системы размещаются в башне ЗСУ (см. приложение 1 и 2):

– смеситель сигнала – размещен в блоке Т-7, который находится в шкафу Т-44 (сзади оператора поиска-наводчика);

– смеситель АПЧ и фазирующего импульса – в блоке Т-7;

– местный гетеродин с механизмом перестройки Т-4Р – в блоке Т-7;

– предварительный усилитель промежуточной частоты Т-34 – крепится к каркасу блока Т-7;

– основной усилитель промежуточной частоты Т-9 – размещен в шкафу Т-43 (сзади оператора дальности);

– когерентный гетеродин Т-8 – в шкафу Т-43;

– блок АПЧ Т-35 – в шкафу Т-43;

– блок фильтров Т-48 – размещается сверху шкафа Т-44.

9.3. Работа приемной системы по функциональной схеме

Отраженные от цели сигналы принимаются антенной и через АВС поступают на смеситель сигнала. Кроме того, на смеситель поступает энергия от местного гетеродина, частота которого отличается от частоты сигнала цели на величину промежуточной частоты.

В смесителе высокая частота отраженных от цели сигналов понижается до промежуточной частоты, на которой осуществляется основное усиление сигналов в РЛС. Работа смесителя подробно была рассмотрена в теме 5 курса «Принципы построения зенитных комплексов».

С выхода смесителя сигналы от цели на промежуточной частоте поступают на предварительный УПЧ, который осуществляет их усиление.

С выхода ПУПЧ сигналы поступают в канал дальности и канал угловой автоматики.

В канале дальности на УПЧ сигналы усиливаются до требуемого уровня, в амплитудо-фазовом детекторе преобразовываются в видеоимпульсы. Работа амплитудно-фазового детектора также была рассмотрена в теме 5 курса «Принципы построения зенитных комплексов».

В амплитудном режиме работает амплитудный детектор. После него сигналы усиливаются в усилителе импульсов канала дальности и поступают в систему измерения дальности.

В режиме СДЦ работает фазовый детектор, на который в качестве опорного подается напряжение с когерентного гетеродина (КГ). Фаза этого напряжения «привязана» к фазе зондирующего импульса. Для этого используется фазирующий импульс, который поступает на КГ с УПЧ АПЧ. С помощью ручки ЧАСТОТА КОМПЕНСАЦИИ производится изменение фазы колебаний КГ в небольших пределах для компенсации скорости движения пассивных помех (скорости ветра).

С фазового детектора сигналы поступают в усилитель импульсов канала дальности и далее в систему СДЦ.

Канал угловой автоматики работает только при автоматическом сопровождении цели. В КУА сигналы усиливаются на УПЧ, в детекторе преобразовываются в видеоимпульсы и усиливаются в усилителе импульсов. На детекторе огибающей происходит выделение огибающей видеосигналов сопровождаемой цели, которая является напряжением сигнала ошибки. С выхода детектора огибающей сигналы поступают в систему управления антенной.

Как было сказано ранее, основное усиление сигналов от цели производится в УПЧ. Исходя из этого, требуется, чтобы промежуточная частота f пр была равна 60 мГц, на которую настроены УПЧ. Если это условие не соблюдается, то усиление УПЧ падает, что ведет к уменьшению дальности действия РЛС. Чтобы постоянно поддерживать f пр, равную 60 мГц, используется канал автоматической подстройки частоты.

На смеситель АПЧ и фазирующего импульса поступает напряжение от местного гетеродина и импульсы от магнетрона. С выхода смесителя импульсы промежуточной частоты усиливаются в УПЧ АПЧ и поступают в частотный дискриминатор.

Дискриминатор точно настроен на промежуточную частоту 60 мгц. Если на вход дискриминатора поступает сигнал, частотой ровно 60 мГц, то на его выходе сигнал ошибки равен нулю. Если же частота сигнала на входе отличается от 60 мГц, то на выходе дискриминатора появляется сигнал ошибки, величина и знак которого пропорциональны величине и направлению ухода частоты от f пр = 60 мГц (рис. 9.2).

Рис. 9.2. Принцип работы частотного дискриминатора

Этот сигнал ошибки усиливается в усилителе импульсов АПЧ и подается на механизм перестройки магнетрона, который изменяет частоту магнетрона так, чтобы промежуточная частота была равна номинальному значению 60 мгц.

10. СИСТЕМА ИЗМЕРЕНИЯ ДАЛЬНОСТИ РЛС 1РЛ33

10.1. Назначение, состав и характеристики системы измерения дальности

Система измерения дальности (СИД) предназначена для измерения дальности до цели, непрерывной передачи этих данных в СРП и синхронизации работы всех систем РЛС.

СИД состоит из (рис. 10.1):

– канала импульсов запуска;

– канала эхо-сигнала;

– канала формирования стробов;

– автодальномера;

– механизма дальности;

– индикатора дальности.

Рис. 10.1. Функциональная схема системы измерения дальности

СИД вырабатывает:

– импульс запуска индикатора дальности;

– импульс запуска индикатора поиска;

– импульс запуска передатчика;

– импульс запуска системы СДЦ;

– импульс запуска тренировочного устройства (ТРУ).

Основные характеристики СИД:

– дальность обнаружения цели – до 20 км;

– дальность автосопровождения цели – до 17 км;

– точность определения дальности до цели при автоматическом сопровождении – 10 м.

10.2. Устройство и размещение элементов СИД

Конструктивно в СИД входят:

– блок дальности Т-21;

– блок механизма дальности Т-22;

– блок индикатора дальности Т-23М;

– осциллографическая приставка – в блоке Т-23А.

Все три блока СИД размещены в шкафу Т-37 перед оператором дальности (рис. 10.2). Осциллографическая приставка расположена в шкафу Т-40 справа от него (см. приложения 1 и 2).

Рис. 10.2. Основные блоки системы измерения дальности

Блок дальности Т-21 предназначен для усиления эхосигнала, выделения сигнала ошибки (для работы канала автодальномера) и формирования импульсов, синхронизирующих работу систем РЛС.

Блок индикатора дальности Т-23М – двухлучевой индикатор дальности, служит для наблюдения отметок от цели и обеспечения режимов наведения и АС цели по дальности. В блоке происходит формирование грубой и точной разверток дальности, других напряжений и импульсов запуска, необходимых для работы СИД.

Блок механизма дальности Т-22 предназначен для ручного и автоматического сопровождения цели по дальности и непрерывной передачи данных в СРП.

Осциллографическая приставка – блок Т-23А служит для контроля и определения неисправностей систем РЛС. Функционально блок связан с блоком индикатора дальности, на экране которого просматриваются контролируемые сигналы.

10.3. Работа СИД по функциональной схеме

С канала дальности приемной системы сигналы от цели поступают в канал эхо-сигнала, в котором они усиливаются и подаются на индикаторы поиска и дальности и автодальномер.

На экране индикатора поиска сигнал от цели наблюдается в виде яркостной отметки.

Индикатор дальности (блок Т-23) позволяет наблюдать отраженные от целей сигналы и осуществлять их сопровождение по дальности.

Индикатор выполнен на двухлучевой трубке. Один луч используется для развертки грубой дальности (ГД) длительностью 20 км, другой – для развертки точной дальности (ТД), длительностью 1 км. Для автоматического сопровождения цели на развертке ТД имеется визир в виде двух темных меток (дырочный визир), а на развертке ГД – визир в виде пьедестала, длительность которого соответствует длительности развертки ТД.

Отметки от целей наблюдаются на индикаторе дальности в виде амплитудных отметок. Когда отметка цели находится на визире развертки ГД, то ее отметка появляется и на развертке ТД.

Кроме отметок от целей на индикаторе дальности, наблюдаются отражения от местных предметов.

Ввиду того, что небольшая часть энергии передатчика просачивается в приемную систему, на развертке ГД виден импульс передатчика. Это свидетельствует о работоспособности передатчика (рис. 10.3).

Рис. 10.3. Вид индикатора дальности

В канале формирования стробов формируются 2 полустроба для сопровождения цели по дальности. Стык полустробов совпадает с серединой визира развертки ТД.

Эти полустробы поступают на автодальномер, на который из канала эхо-сигнала поступают также отраженные от цели сигналы.

При взаимодействии сигнала от цели с полустробами вырабатывается сигнал ошибки (СО). Если сигнал цели совпадает со стыком полустробов, то СО равен нулю. При движении цели отраженный от нее сигнал будет смещаться относительно полустробов. Соответственно, будет вырабатываться сигнал ошибки того или иного знака, который поступает в механизм дальности (рис. 10.4).

Рис. 10.4. Принцип работы полустробов при сопровождении воздушной цели

Механизм дальности отрабатывает сигнал ошибки и выдает напряжение в канал формирования полустробов для перемещения полустробов до совпадения их стыка с серединой сигнала. Этот процесс осуществляется оператором дальности вручную при ручном сопровождении цели или автоматически при АС цели.

С механизма дальности информация о дальности до цели поступает в СРП. Значения дальности считываются по шкалам грубого и точного отсчета механизма дальности.

Канал импульсов запуска согласовывает во времени (синхронизирует) работу всех систем РЛС – передающей системы, системы измерения дальности, селекции движущихся целей, поиска и тренировочное устройство. Он запускается сигналами из блока запуска системы СДЦ.