3. Автоматизовані системи управління технічними засобами

(Студенти по кресленнях, описах та матеріальної частині самостійно вивчають загальну будову автоматизованих систем управління ТЗ кораблів ВМС, задають запитання у ході вивчення матеріалу, викладач дає відповіді на запитання. Після 6-8 хвилин роботи робить контрольне опитування найбільш важливих положень).

Десятки років на кораблях ВМФ існували пристрої, що автоматично забезпечували роботу технічних засобів у різних режимах експлуатації. У 30-х рр. це різного роду й призначення клапани, що автоматично підтримують заданий тиск у парових магістралях, селективні автомати в електросистемах, автомати живлення парових котлів, регулятори частоти обертання турбогенераторів, захисні пристрої по граничній частоті обертання деяких механізмів.

Управління кораблем у цілому й корабельними технічними засобами (КТЗ) здійснювалося безпосередньо людиною, для чого використовувалися як місцеві органи управління, так і управління з дистанційним приводом різного роду.

Автоматизація процесів виявила необхідність корінної зміни в конструкції й принципу дії засобів контролю й сигналізації. Прилади в той період часу були механічного типу (манометри із трубкою Бурдона, відцентрові тахометри, рідинні - ртутні й спиртові - і біметалічні термометри) забезпечували тільки місцевий контроль за роботою механізмів і агрегатів КТЗ. Вони мали малу точність (± 2-4%) і значну інерційність, принципово не могли забезпечити контроль за роботою головної енергетичної установки , що складає з ізольованих приміщень. Застосування нових типів ГЕУ також зажадало введення дистанційного контролю.

У період з 1944 по 1956 рік вітчизняною промисловістю було створено чимало систем автоматичного й дистанційного управління КТЗ. Так, системи автоматичного управління котельними установками РГ-56, РГ-50 і РГ-1134 і дистанційного управління головними турбінами і їх допоміжними механізмами забезпечили можливість управління котлотурбінною установкою одного ешелону силами тільки чотирьох операторів з ізольованого поста дистанційного управління.

У першій половині 50-х років була розроблена й випробувана на одному з кораблів електромеханічна система автоматичного регулювання горіння (САРГ) конструкції ЦКТІ ім. И.И. Ползунова. У той же період були розроблені й регулятори конденсатно-живильної системи, що діють на струминних принципах. Вони дозволили автоматизувати ряд робочих операцій при експлуатації технічних засобів цілого покоління кораблів і суден з паросиловими енергетичними установками. Були створені системи дистанційного управління дизельними установками “Лот” і “Лінія”, а потім більш досконалі - “Пасат” і “Оріон”. Ці системи використовувалися на кораблях, що мали гвинти регульованого кроку. Проблема підвищення скритності ПЧ висунула вимогу створення енергетики, що працює по замкнутому циклу, створення систем автоматичного регулювання (САР) для енергетичних установок ПЧ із єдиним двигуном: дизелем, що працює по замкнутому циклу, і парогазової турбінної установки. Була розроблена принципово нова система автоматичного дозування АРД-617, у якій точність підтримки заданих витрат рідин і їх співвідношень забезпечувалася за рахунок підтримки постійних перепадів тиску на синхронно переміщуваних клапанах, що мають лінійні видаткові характеристики. Але з появою атомних енергетичних установок (АЕУ) парогазотурбінні установки (ПГТУ) подальшого розвитку не одержали, однак застосований в АДГ-617 принцип дозування витрат ліг в основу створення системи регулювання витрат живильної води в АЕУ АПЧ першого-третього поколінь. У системі АРД-617 був застосован електрогідравлічний регулятор температури газу, що послужив прообразом електрогідравлічних САР АЕУ.

Впровадження газотурбінних установок (ГТУ) для швидкохідних кораблів поставило складну проблему їх автоматизації, тому що теплова напруженість, швидкоплинність процесів, що протікають, не допускали можливості ручного керування. У середині 50-х років почалися роботи зі створення систем керування газотурбінними двигунами. На початку як самі газотурбінні двигуни (ГТД), так і їх САР створювалися на базі рішень, застосовуваних в авіаційній техніці. Однак вони не повністю задовольняли корабельним умовам по ресурсу, стійкості до механічних і кліматичних впливів. Оригінальні корабельні САР ГТД були створені до 1960 р.

Після війни вирішувався комплекс питань розробки авторульових і заспокоювачів хитавиці надводних кораблів (НК). Були розроблені теоретичні й практичні питання стабілізації корабля на хвилюванні за допомогою заспокоювачів хитавиці, проведені їх модельні й натурні випробування.

Розробка авторульових для кораблів і катерів з використанням елементної бази нового покоління (“Альбатрос”) і систем керування заспокоювачами хитавиці більших НК, а потім впровадження цих систем дозволили забезпечити високу мореплавність кораблів.

В області створення засобів виміру почався перехід від приладів механічного типу до електронних, що забезпечують дистанційний контроль за роботою технічних засобів (ТЗ). Першим таким приладом був багатоканальний самописний потенціометр ЭПК-090, успішно випробуваний в 1950 р. Найбільша кількість завдань по автоматизації технічних засобів з’явилась з будівництвом атомних підводних човнів. Їх енергетичні установки по своїй фізичній сутності не могли обійтися без ряду спеціальних автоматичних пристроїв, що виконують функції управління, контролю й сигналізації, регулювання, блокування й захисту.

Збільшення обсягу й ступеню автоматизації КТЗ (зокрема АЕУ) привело до зростання значимості систем керування технічними засобами на кораблі й збільшенню впливу на тактико-технічні елементи АПЧ і її техніко-економічні характеристики. Системи керування є одним із засобів, які забезпечують реалізацію характеристик АПЧ, як час набору максимальної й малошумної швидкості, дальність і тривалість автономного походу, живучість корабля, кількість обслуговуючого особового складу, точність стабілізації на курсі при використанні зброї й ін. Повнота використання технічних можливостей КТЗ за допомогою їх систем керування, у значній мірі обумовлюють боєздатність, скритність і безпеку плавання корабля.

Великий обсяг роботи був виконаний по автоматизації ЕЕС кораблів. Був визначений комплексний підхід до автоматизації засобів генерування, перетворення й розподілу електроенергії. Уперше в практиці дистанційно-автоматизоване управління ЕЕС корабля було передбачено за допомогою системи. “Терек” і “Оріон” були прийняті на протичовневому крейсері пр. 1123 і на ВПК пр. 1134.

З 60-х років почалися роботи зі створення СУД для кораблів з динамічними принципами підтримки (КДПП). Це було нове, складне завдання, що не мало прецедентів у світовій практиці. Велика швидкість кораблів вимагала більшої точності підтримки параметрів руху, а їх мала водотоннажність - жорсткі вимоги до масогабаритних характеристик апаратури СУД. У зв'язку із цим було поставлене завдання комплексної автоматизації КДПП і створення СУД нового класу.

Розвиток комплексної автоматизації КТЗ послужило поштовхом до розгортання на початку 60-х років робіт зі створення широкої номенклатури датчиків параметрів. Перший великий комплекс датчиків з уніфікованими вихідними сигналами для роботи із системою “Ритм” створений в 1960-1965 рр. Цей комплекс містив у собі датчики теплотехнічних параметрів: тиску й різниці тисків, рівня, витрати, температури; датчики параметрів електричних мереж і прилади газового состава. Комплекс успішно пройшов експлуатацію на флоті й послужив базисом, на основі якого в останні 30 років здійснювалося вдосконалювання датчиків і створення принципово нових і надійних приладів.

На НК було успішно вирішене завдання комплексної автоматизації газотурбінних і дизельних ЕУ, що забезпечує управління швидкістю корабля з ходової рубки. Створено системи управління технічними засобами “Сияние-540” для НК пр. 11540, а також КСУ ТС “Фиорд” для НК із АЕУ проекту 1144 і “Фиорд-41” для ВРЗК із АЕУ проекту 1941. Системи будуються на безконтактній елементній базі із застосуванням мікросхем малої й середньої інтеграції. Значно зріс технічний рівень засобів автоматизації: їх безпека, ремонтопридатність, довговічність, ступінь стандартизації й уніфікації, стійкість до кліматичних і бойових впливів, діагностування несправностей.

Останнім часом, з урахуванням досягнень в області комп'ютерної техніки й обмеженого фінансування нових розробок, пріоритет у створенні електронних тренажерів від традиційних операторських, що включають у свій состав реальні пульти управління КТЗ або їхні імітаторі, зміщається на понятійні або інтелектуальні, побудовані на основі локальних мереж ПЕОМ зі стандартною периферією.

Досягнутий до початку 80-х років рівень розвитку засобів автоматизації дозволив вирішити завдання проектування й створення корабельних цифрових систем керування. В 1990 р. була розроблена й поставлена на стенд перша цифрова система керування ГЕУ “Андромеда-2” у складі КСУ ТЗ “Ковар-2”. Крім мікропроцесорів-компонентів, у системі застосований мікро-еом “Луч”, “Лада” розробки НПЗ “Агат”. Крім того, у СУ АЕУ “Ураган-Бсм-З”, встановленої на АПЧ проекту 971 в 1994 р., програмно-логічне управління реалізоване на базі мікропроцесорних комплексів.

Наприкінці 80-х - початку 90-х років у корабельні системи керування почали впроваджуватися нові інформаційні технології на базі методів моделювання, теорії експертних систем і штучного інтелекту. Такі технології реалізуються в новому класі інформаційно-керуючих систем - системах інтелектуальної (інформаційної) підтримки (СИП) операторів при управлінні ТЗ і командного состава при веденні боротьби за живучість