Thiết kế cải tiến khối khuếch đại điện tử trong hệ thống ổn định tháp pháo của xe tăng lội nước PT76B

Bài báo trình bày kết quả nghiên cứu cải tiến khối K1 trên xe tăng lội nước PT76B. Khảo sát và dựng lại đặc tuyến vào/ra của bộ khuếch đại từ, từ đó nghiên cứu, thực hiện thay thế bộ khuếch đại dùng đèn điện tử thế hệ cũ của Nga bằng linh kiện hiện đại trên nền công nghệ số đảm bảo phối ghép được với các thành phần khác còn lại trong hệ thống, thực thi thuật toán điều khiển số để điều khiển tháp pháo ổn định.
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Thiết kế cải tiến khối khuếch đại điện tử trong hệ thống ổn định tháp pháo của xe tăng lội nước PT76B Kỹ thuật điều khiển & Điện tử THIẾT KẾ CẢI TIẾN KHỐI KHUẾCH ĐẠI ĐIỆN TỬ TRONG HỆ THỐNG ỔN ĐỊNH THÁP PHÁO CỦA XE TĂNG LỘI NƯỚC PT76B Trần Xuân Kiên* Tóm tắt: Bài báo trình bày kết quả nghiên cứu cải tiến khối K1 trên xe tăng lội nước PT76B. Khảo sát và dựng lại đặc tuyến vào/ra của bộ khuếch đại từ, từ đó nghiên cứu, thực hiện thay thế bộ khuếch đại dùng đèn điện tử thế hệ cũ của Nga bằng linh kiện hiện đại trên nền công nghệ số đảm bảo phối ghép được với các thành phần khác còn lại trong hệ thống, thực thi thuật toán điều khiển số để điều khiển tháp pháo ổn định. Từ khóa: Bộ khuếch đại từ, Số hóa khối K1, Hệ thống ổn định pháo tăng, Tăng lội nước. I. ĐẶT VẤN ĐỀ Trên xe tăng TP76B hiện có đã được trang bị hệ thống ổn định pháo xe tăng cả về tầm và hướng giúp nâng cao độ chính xác của hỏa lực xe tăng bắn trong hành tiến. Tình trạng kỹ thuật của xe tăng hiện nay còn khá tốt, hệ số sẵn sàng chiến đấu vẫn bảo đảm. Tuy nhiên, do thời gian lâu trong điều kiện khí hậu phức tạp nên dẫn đến các tham số hệ thống không còn ổn định, làm cho hiệu quả bắn mục tiêu cơ động và hiệu quả bắn các loại mục tiêu khi xe tăng hành tiến không cao. Mặt khác, do công nghệ chế tạo các thiết bị điện tử trong hệ thống là công nghệ cũ, nay đã trở nên lạc hậu. Linh kiện trong khối K1 của xe tăng TP76B dùng bóng đèn điện tử của Liên xô cũ trước đây, hiện nay không sản xuất nữa nên nguồn linh kiện trở nên rất khan hiếm. Vì vậy công tác bảo đảm kỹ thuật xe tăng gặp rất nhiều khó khăn do không có vật tư thay thế. Để tăng cường khả năng tác chiến và chủ động trong công tác bảo đảm kỹ thuật cần phải hiện đại hóa, làm chủ hệ thống ổn định pháo trên xe tăng. Trong đó, việc cải tiến khối khuếch đại đèn điện tử K1 là vấn đề nổi lên hàng đầu. Trong thời gian qua, đã có một số đề tài nghiên cứu hiện đại hóa khối khuếch đại điện tử (khối K1) trên xe tăng T54, T55. Nhưng do đặc thù môi trường hoạt động của xe tăng lội nước nên các linh kiện chế tạo khối điện tử cũng có khác với các hệ tăng hoạt động trên bờ. Điển hình là đã thay thế rơ le con rung bằng bộ khuếch đại từ, nhằm tăng độ tin cậy do hạn chế bị ô xi hóa,..v.v, nên hướng nghiên cứu số hóa khối K1 trên tăng lội nước có tính chất đặc thù. Ngoài thiết kế bộ điều khiển ổn định pháo tăng có chất lượng đảm bảo như hệ cũ, còn phải chú ý đến tuổi thọ, tính thích nghi của thiết bị. Trong bài báo phần 2 trình bày về thiết kế cải tiến, số hóa khối K1, phần 3 giới thiệu về bộ khuếch đại từ, trình bày kết quả thí nghiệm, dựng lại đặc tuyến của bộ khuếch đại từ. Phần 4 là kết luận. II. SỐ HÓA KHỐI K1 TRÊN NỀN CÔNG NGHỆ MỚI 2.1. Sơ đồ cấu trúc và nguyên lý hoạt động của khối K1 cải tiến Việc lựa chọn đối tượng cải tiến khối K1 có ý nghĩa quan trọng quyết định tính khả thi và hiệu quả của phương án cải tiến. Do trong khối K1 có những khâu có độ tin cậy còn bảo đảm tốt như modul khuếch đại từ, bó dây, đầu nối điện, các linh kiện rời hàn treo trong mạch rất dễ kiểm tra thay thế, nên không cần phải cải tiến. Ngược lại, những mô đun khuếch đại dùng đèn điện tử, các mạch biến đổi tín hiệu, các khâu điều chỉnh độ tin cậy lại 102 T.X.Kiên, “Thiết kế cải tiến khối khuếch đại điện tử… xe tăng lội nước PT76B.” Nghiên cứu khoa học công nghệ kém, tham số không ổn định. Những khâu này cần phải cải tiến triệt để, thay thế hoàn toàn các đèn điện tử bằng linh kiện mới. Sơ đồ cải tiến khối K1 nêu trên hình 1. Hình 1. Sơ đồ khối K1 cải tiến. Trong sơ đồ hình 1, khối khuếch đại điện tử cải tiến là phần nằm trong hình chữ nhật gạch đứt nét. Hệ thống ổn định sau khi cải tiến hoạt động như sau:  Hoạt động ổn định về tầm: Khi có tác động do ngoại lực làm lệch pháo về tầm so với vị trí đã định hoặc pháo thủ thực hiện thao tác điều khiển pháo về tầm, trên biến áp xoay của con quay góc tầm và con quay tốc độ tầm xuất hiện tín hiệu có biên độ phụ thuộc vào góc lệch và pha phụ thuộc vào chiều lệch. Hai tín hiệu này được đưa tới khối chuyển đổi và so pha tín hiệu để thực hiện chuyển đổi tín hiệu (có biên độ từ vài chục mV tới vài chục V) về dải tín hiệu phù hợp, đồng thời thực hiện so pha để xác định chiều lệch của pháo. Hai tín hiệu sau bộ lọc và khuếch đại được phân chia đưa tới: bộ nắn dòng dùng mạch khuếch đại thuật toán; bộ so pha tín hiệu. Các tín hiệu sau bộ nắn dòng được đưa tới các đầu vào ADC của chip vi xử lý dsPIC33f, tín hiệu sau bộ so pha đưa tới các đầu vào xác định pha của chip vi xử lý. Tùy thuộc vào độ lớn của tín hiệu (tỉ lệ với độ lệch về tầm của pháo) và chiều lệch pháo (được trả về bởi tín hiệu so pha về tầm), chip vi xử lý xác định độ lớn của điện áp sau ADC và chiều lệch thông qua so sánh pha, tạo ra điều chế độ rộng xung tương ứng đưa tới bộ khuếch đại xung công suất tương ứng để đưa vào 2 cuộn dây của van điều khiển bộ khuếch đại thủy lực, từ đó điều khiển cơ cấu xi-lanh thủy lực để điều khiển pháo di chuyển để ổn định về góc tầm.  Hoạt động ổn định về hướng: Hoạt động ổn định về hướng tương tự hoạt động ổn định về tầm. Trong đó, điều khiển thay vì tới van thủy lực của bộ khuếch đại thủy lực sẽ được đưa sang bộ biến đổi PWM/DC, đầu ra đưa tới cuộn dây điều khiển của bộ khuếch Tạp chí Nghiên cứu KH&CN quân sự, Số 43, 06 - 2016 103  Kỹ thuật điều khiển & Điện tử đại từ. Bộ khuếch đại từ khuếch đại đủ lớn tín hiệu để đưa vào cuộn điều khiển của khuếch đại máy điện (EMU). Dòng phát của EMU sẽ điều khiển tốc độ và chiều quay của động cơ chấp hành làm quay pháo về hướng. Để tăng tính ổn định khi pháo quay về hướng, tín hiệu phản hồi sự biến đổi dòng kích từ được đưa về bộ khuếch đại điện tử thông qua biến áp phản hồi. Tín hiệu này được bộ biến đổi biến t ...