Зенитная установка

Зенитная установка

Иллюстрации

Показать все

Реферат

Заявляемое изобретение относится к военной технике, в частности к зенитным установкам (ЗУ) и вообще к техническим средствам, содержащим поворотную часть, вращаемую силовым следящим приводом с датчиком угла (ДУ) горизонтального наведения (ГН), а также вращающееся электроконтактное устройство (ВКУ), расположенное под центром поворотной части ЗУ.

Известна зенитная самоходная установка 2С6М [1], содержащая неподвижную часть, поворотную часть, погон и силовой следящий привод ГН.

В этой зенитной установке ДУ ГН с вращающимся трансформатором установлен на редукторе обкатки и связан с шестерней погона кинематической цепью, содержащей зубчатые передачи. Такое техническое решение порождено ошибочным представлением о невозможности конструктивной совместимости механизма привода ДУ ГН с ВКУ в центре поворотной части установки.

Передаточное отношение кинематической цепи этого механизма не является строго постоянным в процессе вращения поворотной части и изменяется без определенной закономерности в пределах погрешностей кинематической цепи, обусловленных отклонениями размеров и формы зубьев и зубчатых венцов всех шестерен в пределах допусков, назначаемых по ГОСТ 1643-81. Влияют также радиальные люфты в опорах валов, в погоне и податливость погона при стрельбе.

Таким образом, ДУ отслеживает не действительные угловые перемещения поворотной части (оружия), а неоднозначные, незакономерно изменяющиеся угловые перемещения выходного вала редуктора обкатки относительно неподвижной части. В результате теоретически и практически невозможно никакими мерами полностью исправить погрешности ГН оружия, привносимые неточным механизмом привода ДУ ГН. Точность механизма, приемлемая в общем машиностроении, недостаточна для наведения оружия ЗУ. В этом состоит существенный недостаток установки 2С6М, обусловливающий необходимость стрельбы длинными очередями с целью достижения приемлемой вероятности поражения цели.

Неточный механизм привода ДУ ГН отбрасывает установку 2С6М на пониженный уровень техники.

Известна боевая установка по описанию изобретения к патенту РФ 2180089, действующему с 24.02.2000 г. [2], содержащая неподвижную часть, поворотную (вращающуюся) часть, силовой следящий привод ГН с ДУ (принимающим прибором), установленным на поворотной части установки по геометрической оси ее вращения.

Изобретение предлагает одно исполнение конструкции механизма привода ДУГИ.

Задача конструктивной совместимости механизма привода ДУ ГН с ВКУ в изобретении по патенту 2180089 не рассматривается.

Механический привод ДУ ГН в этом изобретении осуществляется напрямую от неподвижной части установки с помощью центральной вертикальной штанги, промежуточного вала, названного в описании обоймой, и трех муфт. Кроме верхней, две другие муфты оригинальны по конструкции и их полумуфты в описании названы также оригинально: стакан и опора, опора и обойма.

Методами теоретической механики можно убедительно показать, что эти две оригинальные муфты не могут без люфта передавать угловое положение от ведущей полумуфты к ведомой. Передаваемый крутящий момент (определяемый сопротивлением вращению вала вращающегося трансформатора принимающего прибора), изменяющий свое направление действия с каждым изменением направления вращения, полностью выбирает люфты в обеих оригинальных муфтах. Просуммированные люфты двух оригинальных муфт составляют существенную долю общей погрешности механизма привода ДУ ГН и соответственно понижается точность наведения оружия установки.

Неточный механизм привода ДУ ГН не позволяет боевой установке по патенту 2180089 претендовать на высший уровень техники.

Известна ЗУ по заявке 2003109767/02 (010376), по которой получено из ФИПС сообщение от 27.10.2004 г. о принятом решении о выдаче патента на изобретение с установленным приоритетом с 07.04.2003 г. [3].

Это изобретение предлагает всего десять конструктивных исполнений механизма привода ДУ ГН и решает задачу повышения точности наведения оружия ЗУ за счет достижения прецизионного уровня точности этих механизмов, а также задачу конструктивной совместимости двух исполнений механизма с ВКУ независимо от наличия центрального сквозного отверстия в ВКУ; остальные восемь исполнений механизма совместимы с ВКУ при наличии в ВКУ центрального сквозного отверстия, в которое с зазором вставляется центральная вертикальная штанга - составная часть механизма.

Принимая во внимание эти наиболее существенные признаки и обозначенный в заявке 2003109767/02 (010376) множественный технический и экономический результат, обеспечиваемый изобретением, ЗУ по этой заявке можно признать наиболее близким прототипом.

Ниже, прежде всего, изложено теоретическое и логическое обоснование технических решений, примененных в заявляемом изобретении, и даны основные характеристики выбранных для механизма привода ДУ ГН кинематических пар и составных частей.

В заявляемом изобретении точное ГН оружия обеспечено прецизионным или суперпрецизионным уровнем точности отслеживания угловых перемещений (положений) оружия с помощью ДУ ГН. Если статор ДУ жестко закреплен, например, на поворотной части установки, угловое положение ротора ДУ всегда неизменно относительно неподвижной части установки. Однако жесткая связь между неподвижной частью и ротором ДУ по многим причинам невозможна и, следовательно, в заявляемом изобретении применена кинематическая связь между ними с постоянным передаточным отношением, равным точно единице. Это условие выражается равенством:

Здесь i₀ - общее передаточное отношение участка кинематической цепи, связывающего неподвижную часть установки с валом ротора ДУ ГН;

i₁, i₂, ..., i_n - передаточные отношения каждой из n кинематических пар, влияющих на угловое положение ротора ДУ и на точность механизма привода ДУ.

Условие (1) можно назвать условием прецизионного или суперпрецизионного уровня точности механизма привода ДУ ГН.

Для частного случая кинематической цепи, соответствующего условию (1), очевидными и простейшими в математическом отношении и в конструкции заявляемого изобретения являются такие решения, когда каждая из всех n кинематических пар, влияющих на угловое положение ротора ДУ, не нарушает условия (1) при постоянном передаточном отношении каждой кинематической пары, равном точно единице:

Условие (2) обеспечивает соблюдение условия (1).

Заявляемый механизм привода ДУ ГН, содержащий рассматриваемую кинематическую цепь, является реверсируемым и безлюфтовым, то есть условия (2) и (1) соблюдаются независимо от направления вращения поворотной части установки.

Далее во всех случаях, когда речь пойдет о точности кинематических пар, о соблюдении условий (2) и (1), кинематические пары рассматриваются в проекциях на горизонтальные плоскости, параллельные плоскости вращения погона.

Изложенные особенности частного случая кинематической цепи в заявляемом изобретении, в числе всех кинематических пар, влияющих на угловое положение ротора ДУ, побудили отказаться от сочленений звеньев по кривым поверхностям, так как движение ведомого звена относительно ведущего вдоль кривой поверхности изменяет их взаимное угловое положение и приводит к нарушению условий (2) и (1).

Можно сказать, что подвижные криволинейные сочленения звеньев испортили бы кинематическую цепь механизма привода ДУ ГН, вероятность нарушения условий (2) и (1) от применения любого криволинейного сочленения очевидна, и они все совместно явились бы причиной погрешностей наведения оружия установки.

В заявляемом изобретении криволинейные кинематические пары, в частности вращательные, применяются только при полном отсутствии их влияния на угловое положение ротора ДУ ГН, а все кинематические пары, влияющие на угловое положение ротора ДУ, применяются только двух видов, сравнимых по точности и наиболее точно выдерживающих условия (2) и (1):

- низшая плоскостная кинематическая пара, являющаяся безлюфтовым подвижным сочленением вертикальных плоских граней ведущего и ведомого звеньев;

- высшая прямолинейная кинематическая пара, являющаяся безлюфтовым подвижным контактным сочленением вертикальной плоской контактной грани одного звена с горизонтальной прямой образующей цилиндрического контактного выступа другого звена.

Кроме указанных подвижных сочленений применяется и неподвижное соединение пар деталей, позволяющее абсолютно точно выдержать условие (2), как это выполнено в муфте с упругой пластиной (фиг.13), где полумуфты неподвижно, жестко соединены с упругой пластиной. (А относительная подвижность полумуфт при перекосе плавающей штанги обеспечена за счет упругой деформации волнообразного изгиба упругой пластины.)

Все звенья кинематической цепи механизма привода ДУ ГН от неподвижной части установки до ротора ДУ обладают достаточной жесткостью при слабом нагружении незначительным крутящим моментом от сопротивления вращению ротора ДУ. Соответстенно суммарная упругая деформация кручения жестких звеньев, являющаяся частью угловой погрешности механизма, незначительна. Поэтому, рассуждая о точности механизма привода ДУ ГН, остается в первую очередь учитывать вероятные угловые погрешности, вызываемые подвижностью применяемых низших, плоскостных и высших прямолинейных кинематических пар, а также перекосами звеньев механизма.

Некоторая вероятность нарушений условий (2) и (1) в местах применения низших плоскостных и высших прямолинейных кинематических пар из-за подвижности сочленений все же существует. Факторов влияния много: вибрации и динамическое воздействие на сочленение, длина сочленения, направление и величина относительных перемещений сочленяемых звеньев, отклонения от плоскостности и прямолинейности сочленяемых (контактных) поверхностей, неравномерность их шероховатости и толщины слоя смазки, степень загрязнения смазки, неравномерность распределения удельного давления по длине сочленения, скорость скольжения и т.п. Все эти факторы влияния определяют совокупное качество сочленений в кинематических парах.

Этот совокупный фактор влияет на точность соблюдения условий (2) и (1) значительно меньше, чем перекосы вертикальных плоских контактных граней относительно геометрической оси вращения погона и горизонтальных цилиндрических контактных выступов относительно плоскости вращения погона.

Нет смысла доверяться аналитическим исследованиям влияния качества сочленений в кинематических парах. Его можно учесть в результате лабораторных исследований точности механизма привода ДУ ГН в целом, а в классификации уровней точности различных исполнений механизмов привода ДУ ГН качество сочленений далее учитывается косвенно общим числом n кинематических пар, влияющих на точность механизма и являющихся местами вероятного нарушения условий (2) и (1).

Влияние перекосов на точность механизма далее учитывается аналитически с оценкой суммарной величины привносимых ими угловых погрешностей передачи угловых перемещений (положений).

Для сравнения достоинств различных заявляемых исполнений механизмов привода ДУ ГН предлагается их классификация:

- Класс механизма определяется числом n низших плоскостных и высших прямолинейных кинематических пар, влияющих на точность механизма. Номер класса механизма показывает, сколько мест n вероятного нарушения условий (2) и (1) содержится в механизме.

- Прецизионный механизм, точность которого обеспечена соблюдением условий (2) и (1) при качестве сочленений в кинематических парах, гарантированном обработкой на точном неизношенном оборудовании всех сочленяемых поверхностей низших и высших кинематических пар, влияющих на точность механизма.

- Суперпрецизионный механизм - то же самое с дополнительным обеспечением полной автоматической компенсации угловых погрешностей передачи угловых перемещений, появляющихся в одной части механизма, соответствующими равными и противоположно направленными угловыми погрешностями в другой части механизма. Взаимно компенсируются угловые погрешности, вызываемые допускаемыми перекосами плавающего звена механизма. Без автоматической компенсации угловых погрешностей - уровень точности механизма прецизионный. С компенсацией - осуществляется попытка получения точности передачи угловых перемещений (положений), предельно достижимой механическим способом, и механизм становится суперпрецизионным.

Ориентировочно принятые конкретные нормы предельно допускаемых угловых погрешностей для кинематических пар, для прецизионного и суперпрецизионного механизмов привода ДУ ГН приведены ниже при рассмотрении первого исполнения механизма.

В заявляемом изобретении применяются два вида промежуточных плавающих звеньев, опирающихся на сопряженные - ведущее и ведомое - звенья:

- плавающая крестовина в составе точной безлюфтовой муфты, сочленяющаяся с ведущей и ведомой полумуфтами с помощью двух накрест расположенных прямолинейных кинематических пар;

- вертикальная плавающая штанга, расположенная в отверстии в ВКУ и опирающаяся своими концами на нижнюю и верхнюю механические муфты.

Влияние перекоса плавающей штанги и жестко связанных с ней двух полумуфт рассмотрено ниже.

Влияние перекоса крестовины рассматривается здесь на примере известной механической безлюфтовой крестовой компенсирующей муфты, содержащей плавающую крестовину и две связанные с ней накрест расположенные безлюфтовые прямолинейные возвратно-поступательные кинематические пары. Крестовина помещается с необходимым зазором s между внутренними торцами ступиц обеих полумуфт. В пределах зазора s возможен произвольный перекос крестовины на максимальный угол γ с ее поворотом относительно горизонтальной оси, направленной под углом 45° к ее накрест расположенным вертикальным плоским контактным граням.

При указанном перекосе крестовины на угол γ прямой угол между ее плоскими контактными гранями проектируется на горизонтальную плоскость с искажением. И следовательно, передача углового положения от нижней полумуфты к верхней происходит с угловой погрешностью δ. Тем самым перекос крестовины приводит к нарушению точности механизма привода ДУ ГН.

При размерах крестовой муфты, изображенных в масштабе 1:1 на фиг.40 и 43, и при зазоре s=1 мм угол произвольного перекоса крестовины может достигать γ=0,0565 рад. Соответствующая вычисленная угловая погрешность крестовой муфты из-за перекоса крестовины получается совершенно неприемлемой величины δ=0,0022 рад. (22 м на дальности наведения 10000 м). Иметь такую погрешность наведения оружия установки по вине только одной муфты совершенно недопустимо. Конструкторы, к сожалению, часто пренебрегают пагубным влиянием перекоса крестовины. Но надо использовать все возможности повышения точности наведения оружия.

Так, при перекосе крестовины на максимально допустимую величину s=0,1 мм имеем γ=0,00565 рад., и вычисления дают максимальную угловую погрешность от перекоса крестовины лишь в пятом знаке после запятой: δ=0,000022 рад.

Влияют также и перекосы обеих полумуфт. По этой причине максимальная суммарная угловая погрешность крестовой муфты удваивается: δ_к=0,000044 рад. (0,44 м на дальности наведения 10000 м), что вполне приемлемо.

В крестовой муфте минимизировать возможный перекос крестовины можно, например, прижатием крестовины к внутреннему плоскому торцу ступицы одной из полумуфт с помощью пластинчатой пружины. При таком конструктивном улучшении, нейтрализующем пагубное влияние перекоса плавающей крестовины, величины γ и δ близки к нулю, и при ограничении перекосов осей полумуфт, а также при наличии необходимых люфтовыбирающих пружин в кинематических парах такая муфта полностью оправдывает свое полное название - точная (прецизионная) безлюфтовая крестовая компенсирующая муфта. Она допускает в процессе вращения ограниченные перемещения ведомой полумуфты относительно ведущей по пяти степеням свободы, и лишь одна степень свободы полностью стеснена: люфты и вращение ведомой полумуфты относительно ведущей вокруг центральной вертикальной оси невозможны. Формальная полная характеристика этой муфты - муфта равных скоростей вращения полумуфт с пятью степенями свободы.

Крестовая муфта имеет две накрест расположенные поступательные кинематические пары, число n=2. Эта точная муфта пригодна для прецизионных механизмов привода ДУ ГН и применяется в заявляемом изобретении.

Следует отметить, что в заявке 2003109767/02 (010376) девять из десяти исполнений механизмов привода ДУ ГН имеют короткую кинематическую цепь, содержащую только одну плавающую крестовину с двумя накрест расположенными прямолинейными кинематическими парами. (Из них в восьми исполнениях механизмов плавающая крестовина содержится в составе крестовой муфты.) Все девять упомянутых механизмов привода ДУ ГН являются прецизионными механизмами второго класса. В каждом число n=2.

Безлюфтовая крестовая компенсирующая муфта по точности передачи угловых перемещений (положений) от ведущей полумуфты к ведомой уступает только жестким (глухим) соединениям валов и предлагаемым в заявляемом изобретении муфтам с упругими пластинами, не содержащим ни одной кинематической пары (число n=0), и муфте прямолинейно-контактной, содержащей всего одну высшую прямолинейную кинематическую пару (число n=1).

Выше все понятия и рассуждения изложены для таких заявляемых конструктивных исполнений механизма привода ДУ ГН, в которых статор ДУ крепится на поворотной части установки, а ротору ДУ при ее вращении передается неизменное угловое положение относительно неподвижной части установки с помощью механизма, выдерживающего условия (2) и (1).

Все вышеизложенные понятия и рассуждения аналогично применимы и для тех заявляемых исполнений механизма привода ДУ ГН, когда статор ДУ крепится на неподвижной части установки, а ротор ДУ приводится во вращение от поворотной части установки с помощью механизма, выдерживающего условия (2) и (1).

Любое ухудшение класса механизма, то есть увеличение числа кинематических пар n, влияющих на его точность, может быть оправдано только необходимостью достижения какого-либо нового полезного признака.

При условии тщательного конструирования с учетом вышеизложенных понятий можно получить механизмы привода ДУ ГН, обладающие прецизионным и суперпрецизионным уровнем точности с числом низших плоскостных и высших прямолинейных кинематических пар от n=0 до n=4 (механизмы от нулевого до четвертого класса).

Это условие не выдержано в двух названных ранее аналогах - в боевой установке по патенту 2180089 и в зенитной установке 2С6М. Механизмы привода ДУ ГН этих установок содержат криволинейные кинематические пары, нарушающие их точность, не способны удовлетворять условиям (2) и (1) и вообще выпадают за пределы предложенной здесь классификации механизмов и соответственно не способствуют достижению технических результатов на уровне тех, которые достигаются прототипом по заявке 2003109767/02 (010376) и тем более заявляемым изобретением.

Заявляемое изобретение решает задачу дальнейшего повышения точности наведения оружия установки за счет дальнейшего совершенствования прецизионного механизма привода ДУ ГН с повышением его точности до суперпрецизионного уровня при обеспечении конструктивной совместимости с ВКУ как при наличии центрального сквозного отверстия в ВКУ, так и при его отсутствии.

В заявляемом изобретении на основе простейших теоретических рассуждений дано исчерпывающее решение задачи конструирования механизма привода ДУ ГН. С целью расширения избирательных возможностей многократно увеличено по сравнению с прототипом по заявке 2003109767/02 (010376) число предлагаемых вариантов и конструктивных исполнений механизма.

За счет достижения суперпрецизионного уровня точности механизма привода ДУ ГН заявляемое изобретение обеспечивает множественный технический и экономический результат с превышением или не ниже, чем по заявке 2003109767/02 (010376), по всем позициям:

- Отсутствие потребности исправлять погрешности наведения оружия, привносимые механизмом привода ДУ ГН, путем введения в электронную систему установки соответствующих компенсирующих поправок.

- Повышение точности ГН оружия и вероятности поражения атакуемой цели.

- Возможность стрелять укороченными очередями, уменьшение расхода выстрелов, уменьшение объема и массы магазина, момента инерции поворотной части установки и времени ГН.

- Улучшение режима работы силового следящего электропривода ГН установки.

- Уменьшение перегрева стволов оружия, увеличение их общей наработки и количества выстрелов между заменами изношенных стволов.

- Уменьшение эксплуатационных расходов и получение общего положительного экономического эффекта.

- Повышение в целом качества и конкурентоспособности установки.

Разрабатываемые новые и модернизируемые старые установки должны обязательно иметь механизм привода ДУ ГН не ниже прецизионного уровня точности. Выдержав это требование, можно повысить эффективность эксплуатации установок, обеспечить наибольшую их пригодность для встраивания в кибернетическую систему, объединяющую несколько установок на охране стационарного объекта, способную мобильно, в порядке приближения последовательно поражать многие цели, корректируя баллистику с учетом поправок, поступающих от многих размещенных вокруг охраняемого объекта чувствительных метеорологических пунктов, оперативно и подробно следящих за направлением и силой ветров.

Заявляемые прецизионный и суперпрецизионный механизмы привода ДУ ГН должны отодвинуть в будущем моральное устарение и обеспечить выживание ЗУ как вида вооружения.

На фиг.1, фиг.10-28 изображены фрагменты ЗУ с различными исполнениями механизмов привода ДУ ГН к п.2-17 формулы. Эти исполнения механизмов являются суперпрецизионными или прецизионными, реверсируемыми и конструктивно совместимыми с ВКУ при наличии в последнем центрального сквозного отверстия.

На фиг.1 изображен фрагмент ЗУ с первым исполнением суперпрецизионного механизма привода ДУ ГН к п.2 формулы изобретения.

На фиг.2 - горизонтальный разрез А-А нижней механической безлюфтовой прямолинейно-контактной муфты.

На фиг.3 - вариант полумуфт, изготовленных за одно целое с вертикальной штангой.

На фиг.4 - вариант отъемных полумуфт в сборе с вертикальной штангой.

На фиг.5 - то же, еще один вариант.

На фиг.6 - два варианта отъемных полумуфт.

На фиг.7 - вариант полумуфт, изготовленных за одно целое с вертикальной штангой.

На фиг.8 - вариант полумуфт в виде защемленных на концах вертикальной штанги двух поперечно ориентированных цилиндрических штифтов.

На фиг.9 - вариант нижней ведущей полумуфты.

На фиг.10 - фрагмент ЗУ со вторым исполнением суперпрецизионного механизма привода ДУ ГН к п.3 формулы.

На фиг.11 - фрагмент ЗУ с третьим исполнением механизма к п.4 формулы.

На фиг.12 - фрагмент ЗУ с четвертым исполнением механизма к п.5.

На фиг.13 - фрагмент ЗУ с пятым исполнением суперпрецизионного механизма к п.6.

На фиг.14 - фрагмент ЗУ с шестым исполнением суперпрецизионного механизма к п.7.

На фиг.15 - фрагмент ЗУ с седьмым исполнением механизма к п.8.

На фиг.16 - фрагмент ЗУ с восьмым исполнением механизма к п.9.

На фиг.17 - фрагмент ЗУ с девятым исполнением механизма к п.10.

На фиг.18 - фрагмент ЗУ с десятым исполнением механизма к п.10.

На фиг.19 - фрагмент ЗУ с одиннадцатым исполнением механизма к п.11.

На фиг.20 - фрагмент ЗУ с двенадцатым исполнением механизма к п.11.

На фиг.21 - фрагмент ЗУ с тринадцатым исполнением механизма к п.12.

На фиг.22 - фрагмент ЗУ с четырнадцатым исполнением механизма к п.12.

На фиг.23 - фрагмент ЗУ с пятнадцатым исполнением механизма к п.13.

На фиг.24 - фрагмент ЗУ с шестнадцатым исполнением механизма к п.13.

На фиг.25 - фрагмент ЗУ с семнадцатым исполнением механизма к п.14.

На фиг.26 - фрагмент ЗУ с восемнадцатым исполнением механизма к п.15.

На фиг.27 - фрагмент ЗУ с девятнадцатым исполнением механизма к п.16.

На фиг.28 - фрагмент ЗУ с двадцатым исполнением механизма к п.17.

На фиг.29 - упрощенная кинематическая схема механизма привода ДУ ГН, совместимого с ВКУ вне зависимости от наличия центрального сквозного отверстия в ВКУ.

На фиг.30 - меньший восьмигранник с продленными сторонами.

На фиг.31 - меньший девятигранник с продленными сторонами.

На фиг.32 - больший и меньший многогранники, показанные в соосном положении при механической обработке граней, обеспечивающей равенство соответственных углов многогранников.

На фиг.33 - фрагмент ЗУ с двадцать первым исполнением механизма привода ДУ ГН - вертикальный радиальный разрез механизма к п.19 формулы.

На фиг.34 - меньший многогранник в двух положениях и больший многогранник к исполнениям механизма с двадцать первого по двадцать восьмое к п.19-22 формулы.

На фиг.35 - горизонтальный ступенчатый разрез В-В исполнений механизма с двадцать первого по двадцать четвертое, вид снизу к п.19 и п.20 формулы.

На фиг.36 - горизонтальный ступенчатый разрез Г-Г механизма двадцать первого исполнения, вид сверху к п.19 формулы.

На фиг.37 - местный вертикальный разрез Д-Д радиальной направляющей верхней части каретки исполнений механизма с двадцать первого по двадцать четвертое, к п.19 и п.20 формулы.

На фиг.38 - местный горизонтальный разрез Е-Е радиальной направляющей нижней части каретки механизма двадцать первого исполнения к п.19 формулы и двадцать третьего исполнения к п.20 формулы.

На фиг.39 - фрагмент ЗУ с двадцать вторым исполнением механизма привода ДУ ГН - вертикальный радиальный разрез механизма к п.19 формулы.

На фиг.40 - местный горизонтальный разрез Ж-Ж радиальной направляющей нижней части каретки механизма двадцать второго исполнения к п.19 формулы и двадцать четвертого исполнения к п.20 формулы.

На фиг.41 - фрагмент ЗУ с двадцать третьим исполнением механизма привода ДУ ГН - местный вертикальный радиальный разрез механизма к п.20 формулы.

На фиг.42 - местный вертикальный ступенчатый разрез И-И по оси ДУ и по оси меньшего многогранника с изображением пластинчатой многолепестковой пружины, выбирающей люфты в подшипниках меньшего многогранника механизма привода ДУ ГН двадцать третьего исполнения к п.20 формулы.

На фиг.43 - фрагмент ЗУ с двадцать четвертым исполнением механизма привода ДУ ГН - местный вертикальный радиальный разрез механизма к п.20 формулы.

На фиг.44 - фрагмент ЗУ с двадцать пятым исполнением механизма привода ДУ ГН - вертикальный радиальный разрез механизма к п.21 формулы.

На фиг.45 - горизонтальный разрез К-К механизма двадцать пятого исполнения, вид сверху к п.21 формулы.

На фиг.46 - поперечный разрез Л-Л радиальной направляющей механизма двадцать пятого исполнения к п.21 формулы.

На фиг.47 - местный поперечный разрез М-М нажимной радиальной направляющей и люфтовыбирающих пластинчатых пружин механизма двадцать пятого исполнения к п.21 формулы.

На фиг.48 - фрагмент ЗУ с двадцать шестым исполнением механизма привода ДУ ГН - вертикальный радиальный разрез механизма к п.21 формулы.

На фиг.49 - местный горизонтальный разрез Н-Н механизма двадцать шестого исполнения, вид снизу к п.21 формулы.

На фиг.50 - фрагмент ЗУ с двадцать седьмым исполнением механизма привода ДУ ГН - вертикальный радиальный разрез механизма к п.22 формулы.

На фиг.51 - местный горизонтальный разрез П-П механизма двадцать седьмого исполнения, вид сверху к п.22 формулы.

На фиг.52 - фрагмент ЗУ с двадцать восьмым исполнением механизма привода ДУ ГН - местный вертикальный радиальный разрез механизма к п.22 формулы.

Ниже предлагаются ЗУ с различными исполнениями механизма привода ДУ ГН. Все исполнения механизма разработаны на основе изложенных выше теоретических рассуждений и по предложенной классификации относятся к прецизионным и суперпрецизионным механизмам от нулевого до четвертого класса.

ЗУ содержит неподвижную часть 1 (фиг.1, 10-52), поворотную часть 2, погон, силовой следящий привод ГН оружия, имеющий ДУ 3, ВКУ 4 и реверсируемый безлюфтовой механизм привода ДУ 3, конструктивно совместимый с ВКУ, а также другие необходимые части, не упоминаемые в контексте изобретения.

Предлагается ЗУ с первым исполнением механизма привода ДУ ГН (фиг.1, п.2 формулы). ДУ 3 закреплен соосно с погоном на поворотной части 2. Суперпрецизионный механизм обеспечивает кинематическую связь и неизменное угловое положение ротора 5 ДУ относительно неподвижной части 1. Передаточное отношение механизма равно точно единице. Кинематическая связь ротора 5 ДУ с неподвижной частью 1 осуществляется с помощью двух предлагаемых механических прямолинейно-контактных муфт - нижней 6, расположенной под ВКУ, и верхней 7, расположенной над ВКУ, и номинально соосной с погоном вертикальной плавающей штанги 8, вставленной с зазором в центральное сквозное отверстие в ВКУ 4 и опирающейся своими концами на муфты 6 и 7.

Нижний конец вертикальной плавающей штанги 8 соединен с неподвижной частью 1 посредством нижней механической муфты 6, а верхний конец вертикальной плавающей штанги 8 соединен с валом ротора 5 ДУ посредством верхней механической муфты 7.

На фиг.2 изображен горизонтальный разрез А-А нижней прямолинейно-контактной муфты 6, в которой ведущей 9 и ведомой 10 полумуфтами без промежуточных элементов образована высшая прямолинейная кинематическая пара в виде безлюфтового подвижного контактного сочленения вертикальной плоской контактной грани одной полумуфты с горизонтальной прямой образующей цилиндрического контактного выступа другой полумуфты с прижатием их друг к другу по горизонтальной прямой контактной линии под действием подпружиненного фиксатора 11.

Возможно эквивалентное с точки зрения кинематики и способствующее повышению точности механизма выполнение горизонтальной прямой контактной линии в обеих механических муфтах в виде двух укороченных прямых контактных отрезков или двух контактных точек.

Конец фиксатора 11 (фиг.2) входит в поперечный паз полумуфты 10, прижимает усилием сжатой пружины 12 полумуфты друг к другу и дополнительно фиксирует полумуфту 10 относительно полумуфты 9 в вертикальном направлении. (См. фиг.1 и фиг.2.)

Корпус 13, выполняющий роль направляющей для фиксатора 11, жестко соединен с полумуфтой 9.

Поступательная степень свободы полумуфты 10 в горизонтальном направлении по поверхности вертикальной плоской контактной грани ограничена посадкой (или иной посадкой с гарантированным зазором) полумуфты 10 в корпусе 13.

Нижняя муфта 6 допускает всего две вращательные степени свободы (при малых величинах перемещений) - повороты ведомой полумуфты 10 относительно двух центральных горизонтальных пересекающихся геометрических осей. (Соответственно возможны перекосы вертикальной штанги 8.) Остальные четыре степени свободы ведомой полумуфты 10 отняты ведущей полумуфтой 9 посредством корпуса 13, фиксатора 11 и пружины 12.

Такая механическая муфта далее называется точной прямолинейно-контактной муфтой с двумя степенями свободы.

Верхняя муфта 7 (фиг.1) устроена так же, как нижняя муфта 6, но с единственным отличием: фиксатор 14 лишь прижимает полумуфты друг к другу, допуская третью степень свободы - поступательные вертикальные перемещения ведомой полумуфты. Таким образом, муфта 7 допускает всего три степени свободы ведомой полумуфты при отнятых остальных трех степенях свободы. Такая механическая муфта далее называется точной прямолинейно-контактной муфтой с тремя степенями свободы.

Поступательная степень свободы в муфте 7 компенсирует вертикальные перемещения ДУ 3 при стрельбе и транспортировке ЗУ.

Обе охарактеризованные точные прямолинейно-контактные муфты с двумя и тремя степенями свободы обладают важнейшим признаком, состоящим в том, что относительно вертикальной геометрической оси вращательная степень свободы каждой ведомой полумуфты относительно ведущей полностью стеснена, благодаря чему обе муфты обеспечивают отсутствие вращательных люфтов и реверсирование с соблюдением условий (2) и (1), как минимум, на прецизионном уровне точности.

Во всех предлагаемых исполнениях механизма с первого по двадцатое (фиг.1-28, пп.1-17 формулы) в условиях оговоренного состава допущенных и отнятых степеней свободы обеих ведомых полумуфт, переменных по величине и направлению перекосов плавающей штанги и вертикальных колебаниий поворотной части установки, реализована одна потребная для привода ДУ степень подвижности данного пространственного механизма. Полностью исключено влияние любых люфтов на точность механизма как в самом механизме, так и вне его, в том числе в погоне и в редукторе силового привода ГН и кинематических погрешностей в последнем. Тем самым созданы все условия, способствующие повышению точности передачи угловых перемещений (положений).

На фиг.3 изображен упрощенный вариант конструкции полумуфт, изготовленных за одно целое с вертикальной штангой 8 и имеющих плоские контактные грани, лежащие в одной вертикальной плоскости.

На фиг.4 изображен вариант конструкции отъемных полумуфт 15 и 16 в сборе с вертикальной штангой 8. Плоские контактные грани также лежат в одной плоскости и обеспечивают большие длины сочленения в высших прямолинейных кинематических парах. (Сравн. размеры b и d на фиг.4 и 3.)

На фиг.5 изображен еще один вариант конструкции отъемных полумуфт 17 и 18 в сборе с вертикальной штангой 8, имеющих плоские контактные грани, лежащие в одной плоскости.

Допускаются иные варианты жестких соединений отъемных полумуфт со штангой 8.

На фиг.6 изображены два варианта конструкции отъемных полумуфт, аналогичных полумуфтам 16 (фиг.4) и 18 (фиг.5), но имеющих вместо плоских контактных граней горизонтальные цилиндрические контактные выступы радиуса R_ц.

На фиг.7 изображен упрощенный вариант конструкции полумуфт, изготовленных за одно целое с вертикальной штангой 8 и имеющих параллельные между собой горизонтальные цилиндрические контактные выступы, каждый из которых состоит из двух укороченных частей.

На фиг.8 изображен вариант конструкции полумуфт с защемленными на концах вертикальной штанги 8 двумя цилиндрическими штифтами 19, выполняющими роль горизонтальных цилиндрических контактных выступов.

На фиг.9 изображен вариант конструкции нижней ведущей полумуфты, имеющей вертикальную плоскую контактную грань 20, параллельную геометрической оси вращения погона.

При одновременном применении прямолинейно-контактных муфт 6 и 7 необходимо выдерживать условие: обе полумуфты, жестко связанные или изготовленные за одно целое с концами вертикальной плавающей штанги (две средние полумуфты механизма), должны иметь одинаковые контактные элементы - либо лежащие в одной плоскости (допускаются параллельные) вертикальные плоские контактные грани, либо параллельные между собой горизонтальные цилиндрические контактные выступы. Это условие технически легко достижимо и является чрезвычайно полезным для уменьшения угловых погрешностей, привносимых механизмом.

Для двух других (крайних) полумуфт механизма необходимым условием является соответственно либо параллельность горизонтальных цилиндрических контактных выступов относительно плоскости вращения погона, либо параллельность вертикальных плоских контактных граней относительно геометрической оси вращения погона.

При переменных по величине и направлению допускаемых перекосах плавающей штанги оговоренные выше условия позволяют получить параллельность прямых контактных линий в нижней и верхней муфтах механизма.

От перекоса любой из четырех полумуфт механизма появляется максимальная угловая погрешность β_i передачи угловых перемещений, когда перекос полумуфты на максимально допустимый угол α_i направлен в вертикальной плоскости под углом 45° к вертикальной плоской контактной грани этой полумуфты (или контактирующей с ней полумуфты). Величину β_i можно определить по предлагаемой формуле:

При большом угле перекоса полумуфты α_i=0,01 рад. и