ЗСУ-23-4 «Шилка»

1.  Назначение, состав, устройство 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:

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

Магнетрон состоит из катода, который окружен цилиндрическим анодным блоком с отверстиями – объемными резонаторами (рис. 1). Управление электронным потоком осуществляется электрическим и магнитным полями. Для этого магнетрон размещается между полюсами магнитной системы

Высокое импульсное напряжение отрицательной полярности прямоугольной формы подается на катод магнетрона. Высокочастотная энергия выводится из магнетрона с помощью петли связи, помещаемой в одном из резонаторов.

Рис.1. Конструкция магнетрона

Работа магнетрона заключается в следующем (рис. 2). Электроны, вылетевшие из катода, под воздействием электрического и магнитного полей не попадают на анод, как в обычных лампах, а завихряются и, описав кривую в виде лепестка, попадают обратно на катод. Затем электроны снова уходят от катода, описывая все новые и новые петли своей траектории. При непрерывном излучении электронов с катода образуется поток электронов, вращающихся вокруг катода.

Этот поток возбуждает колебания в объемных резонаторах анодного блока, и магнетрон начинает генерировать колебания СВЧ, которые через петлю связи выводятся далее в схему. 

Рис. 2. Принцип работы магнетрона

Частота электромагнитных колебаний определяется объемом резонаторов. Перестройка частоты генерируемых магнетроном колебаний осуществляется путем изменения размеров сразу всех резонаторов.

Исполнительный механизм перестройки и подстройки частоты магнетрона обеспечивает перестройку магнетрона с одной фиксированной частоты на другую и автоподстройку частоты колебаний, генерируемых магнетроном при уходе его частоты от номинальной.

В ходе работы магнетрон сильно нагревается, поэтому наружная поверхность анодного блока делается ребристой и, кроме того, осуществляется его охлаждение  вентилятором.

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

Передатчик и механизм перестройки размещены в шкафу Т-44 (рис. 3) сзади оператора поиска-наводчика, высоковольтный выпрямитель - в шкафу Т-43  сзади оператора дальности.

Рис. 3. Размещение элементов передающей системы

2.  Работа передающей системы

Рис. 4. Функциональная схема передающей системы

Запускающие импульсы (ЗИ) вырабатываются в системе измерения дальности (рис. 4). 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 антенно-волноводную систему.

3. Назначение, состав, устройство 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. 5): 

- 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. 5. Функциональная схема антенно-волноводной систем

Характеристики АВС:

Устройство и размещение элементов антенно-волноводной системы

Антенна предназначена для формирования узкого луча и излучения в пространство импульсов передатчика и приема отраженных сигналов и состоит из (рис. 6):

1 - рефлектора;

2 - контррефлектора;

3 - облучателя;

4 - радиопрозрачного колпака;

5 - заднего кожуха.

Рис. 6. Схема антенны

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. 7).

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

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

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

Рис. 7. Принцип работы антенны

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)

Рис. 8. Размещение элементов антенно-волноводной системы

4.  Работа антенно-волноводной системы

Рис. 9. Функциональная схема антенно-волноводной систем

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 поиска-наводчика.

Тестовое задание