Сигнализатор как он есть
В прошлом выпуске мы рассказали вам о датчиках, а в этом расскажем про сигнализаторы. Так что же представляют собой эти сигнализаторы, без которых не может обойтись ни одна корабельная САУ?
Сигнализаторы положения
Больше всех на кораблях представлены именно они. Казалось бы, что может быть проще? Так бы и было, если бы эти приборы разрабатывались не для кораблей, а «для дома, для семьи», то есть для условий, когда приборам никто и ничто не угрожает и не мешает делать свое дело. Увы, на кораблях, особенно подводных, приборы подвергаются воздействию изменяющихся в широком диапазоне температуры и влажности воздуха, морского тумана, магнитных полей, вибрации разных частот и амплитуд, ударным сотрясениям с ускорением до 1000g. В аварийной ситуации приборы могут подвергаться обливанию струями морской воды под значительном напором, а сигнализаторы в герметичном исполнении должны нормально функционировать при значениях гидростатического давления морской воды, соответствующих максимальной глубине погружения ПЛ. В условиях транспортировки и длительного хранения приборы обязаны выдерживать температуру воздуха до минус 40 градусов Цельсия.
Кроме всех упомянутых напастей на сигнализаторы воздействуют перегрузки, заключающиеся в том, что зачастую контролируемый параметр после срабатывания сигнализатора продолжает расти. Например, после срабатывания контактов сигнализатора перемещение воздействующего на его шток контролируемого объекта не прекращается.
Нельзя забывать, что сигнализаторы (как любой прибор) имеют и обязаны сохранять в течение срока службы оговоренный техническими условиями класс точности, определяемый значением основной погрешности, подтверждаемый в нормальных условиях, то есть при отсутствии внешних воздействий. Для сигнализаторов положения погрешность задается в миллиметрах хода их приводных элементов, а для сигнализаторов параметров – в процентах от предела измерения данного сигнализатора.
Проблемы, требующие решения
На пути создания даже таких, казалось бы, несложных приборов, как сигнализаторы положения, возникали проблемы, без решения которых было невозможно обеспечить соответствие разрабатываемых приборов всем требованиям технического задания.
Прежде всего, следует учитывать, что эти сигнализаторы предназначены для электрических измерений (контроля) неэлектрических параметров (применительно к сигнализаторам положения это перемещение подвижных элементов различного рода механизмов). Такое предназначение прибора определяет его разделение на входной и выходной узлы. Первый из них связан непосредственно с подвижной частью контролируемого объекта. Это чисто механический узел, подверженный воздействию окружающей среды, защитой от которой служит соответствующий выбор материалов и покрытий.
Выходной узел имеет в своем составе то или иное электрическое устройство, которое по кабелю, вводимому через сальник, соединяется с САУ, получая оттуда электропитание. По этому же кабелю в САУ передается выходной сигнал, соответствующий значению контролируемого параметра. Подвижный элемент электрического устройства кинематически связан с подвижным звеном входного узла.
Таким образом, сигнализатор положения разделен на две полости, одна из которых (входной узел) имеет открытое исполнение, а вторая (выходной узел) имеет защищенное исполнение. Кинематическая связь между подвижными элементами входного и выходного узлов осуществляется через промежуточный эластично деформируемый элемент, благодаря чему сохраняется защищенность выходного узла.
Для сигнализатора положения в случаях, когда его шток не имеет жесткой связи с подвижным элементом контролируемого объекта, возможность его движения под воздействием повышения давления воздуха в окружающем помещении (что привело бы к ложному срабатыванию сигнализатора) исключается. Поскольку внутренняя полость входного узла сигнализатора имеет открытое исполнение, усилие давления на шток с внешней стороны компенсируется усилием от того же давления из внутренней полости. Незначительная разница этих усилий, возникающая за счет неравенства подверженных давлению площадей ступенчатого штока, компенсируется усилием установленной во входном узле сигнализатора возвратной пружины, обеспечивающей выдвинутое положение штока.
Хода и пережимы
Очевидно, что для получения объективной информации об истинном состоянии контролируемого механизма, необходимо тем или иным способом связать шток сигнализатора с подвижным элементом механизма. При этом сначала необходимо привести в соответствие значения хода штока (согласно ТЗ, это 2–2,5 мм) со значением перемещения воздействующей непосредственно на кнопку микропереключателя (МП) детали, необходимого для переключения контактов последнего (порядка 0,5 мм). Подобное несовпадение этих значений исключает возможность прямого воздействия на кнопки МП штоком. Для приведения их в соответствие в конструкции сигнализатора используется рычажный (рис. 1) либо клиновой (рис. 2) механизм. При этом направление вектора воздействующего на кнопки МП усилия становится перпендикулярным по отношению к оси штока, а соотношение плеч рычажного механизма или угол наклона клиновой поверхности обеспечивают такое передаточное отношение, что рабочему ходу штока сигнализатора соответствует необходимое для переключения МП перемещение его кнопки.
В ходе разработки сигнализаторов положения, как бесконтактных (датчики ДБП), так и (особенно) контактных, было немало дискуссий с разработчиками корабельной арматуры, для которой предназначались сигнализаторы. Проблема заключалась в том, что подлежащая автоматизации арматура имела массу вариантов исполнения, отличающихся друг от друга габаритами, условными диаметрами проходов и видами привода (возможны электромагнитный, пневматический или гидравлический). По этой причине значения хода связанных с сигнализатором подвижных деталей у различных исполнений арматуры оказывалось разным, в то время как сигнализатор положения должен был быть универсальным, то есть единым для любого исполнения арматуры. С большим трудом разработчикам сигнализаторов в союзе с ЦКБ – проектантами АПЛ – удалось добиться решения, обязывающего разработчиков арматуры включать в свои конструкции специальные узлы стыковки с сигнализатором. В этих узлах связанная со штоком сигнализатора подвижная деталь независимо от исполнения самой арматуры должна иметь ход, соответствующий указанному в техническом задании на сигнализатор. Таким образом, был создан своего рода адаптер, приводящий в соответствие выходные параметры арматуры с входными параметрами универсального сигнализатора положения.