17.05.2008
Закончены работы по модернизации двух 12-ти метровых антенн ТНА-57М ЦЗССС АССК «Материк» в г. Дубна МО

17 мая 2008 г. ООО «Саткомсервис» закончены работы по восстановлению и модернизации систем автосопровождения двух 12-ти метровых антенн ТНА-57М. Антенны входят в состав Центральной земной станции спутниковой связи Автоматизированной системы сейсмического контроля (АССК) «Материк» Министерства Обороны РФ. Станция находится в г. Дубне Московской области, рядом с антенным полем ГПКС. На ЦЗССС замыкаются выделенные каналы передачи данных от подразделений, разбросанных по СНГ от Поволжья до Камчатки. Поэтому для связи используются «восточные» спутники. А они, как известно, заменяются новыми медленнее, чем «западные», и зачастую военным приходится работать с «качающимися» спутниками. Поскольку ширина диаграммы направленности 12-метровой антенны на уровне половинного усиления в С-диапазоне составляет всего 0,44 градуса, даже незначительная «болтанка» спутника сказывается на качестве связи, и необходимо круглосуточно подстраивать антенну. Однако из-за интенсивной эксплуатации к 2004 году аппаратура автосопровождения износилась и вышла из строя, а восстановить ее в первозданном виде не представлялось возможным, поскольку производство этой техники давно прекращено. Цель модернизации - восстановление систем автоматического позиционирования антенн путем замены неисправного, морально и физически устаревшего оборудования современным. Эти работы были начаты еще в 2004 г компанией САТПРО, где в то время работали будущие основатели «Саткомсервиса». Однако в силу ряда причин они не были закончены. Антенна приводится в движение четырьмя двигателями постоянного тока ДПМ - 11 (по два на ось азимута и ось угла места) мощностью 2,5 кВт с независимым возбуждением и дисковыми электромагнитными тормозами. Два двигателя одной оси кинематически жестко связаны с антенной и друг с другом. Номинальное напряжение двигателей - 110В, но они попарно включены последовательно по всем обмоткам - якоря, возбуждения и тормоза. Поэтому два двигателя одной оси работают как один двигатель на 220В. Двигатели питаются от трехфазной сети переменного тока 380Вх50Гц через управляемые тиристорные выпрямители (реверсивные тиристорные электроприводы).

«Родная» советская система автосопровождения устроена очень интересно. Автоматика управляла не непосредственно поворотом антенны, а маленьким шаговым электродвигателем, размещенным в помещении станции, в приборной стойке. В качестве датчиков положения антенны использовались сельсины, работающие в так называемом трансформаторном режиме. Сельсины-датчики соединены электрической линией синхронной связи с сельсинами-приемниками. Сельсины-датчики находятся на антенне и валы их кинематически связаны с осями антенны. Сельсины-приемники размещаются в приборной стойке и их валы связаны с валами шаговых двигателей. Если угловое положение валов сельсина-датчика и сельсина-приемника не совпадают, на статорной обмотке сельсина-приемника выделяется сигнал ошибки - напряжение переменного тока, фаза и амплитуда которого соответствуют направлению и величине рассогласования. Этот сигнал используется для управления тиристорными электроприводами, а те, в свою очередь, заставляют мощные двигатели вращать антенну, уменьшая рассогласование сельсинов.

Таким образом, система была «двухступенчатой». Некий автомат по сигналу спутника изменял положение валов шаговых двигателей. Другой автомат поворачивал большую антенну вслед за шаговыми двигателями. Упрощенная функциональная схема одного канала изображена на рисунке.

В результате первой модернизации, в 2004 году, следящая автоматика была заменена относительно простым и недорогим контролером RC2000C-Az/El фирмы Research Concepts Inc. Контроллер рассчитан на управление обычными актюаторами на напряжение 24…42В постоянного тока с герконовыми или оптическими импульсными датчиками. Для привязки контроллера к штатным электроприводам была разработана и изготовлена плата согласования, а на двигатели установлены импульсные датчики.

Модернизированная система автосопровождения работает по иному принципу. Контроллер по сигналу спутника через плату-адаптер и тиристорные приводы управляет двигателями самой антенны. В системе используются импульсные (инкрементальные) датчики. Они не дают информацию о текущем положении антенны, а только выдают импульсы при ее движении. В контроллере имеются счетчики, которые суммируют или вычитают импульсы в зависимости от того, в какую сторону движется антенна. Состояние счетчиков сохраняется в энергонезависимой памяти контроллера, даже если он выключен. Таким образом, состояние счетчиков всегда соответствует положению антенны по азимуту и углу места. Управление происходит не по пропорциональному, а по релейному закону: двигатели либо включаются, либо выключаются. После модернизации и перевода станции в режим автоматического слежения и без того старые и ненадежные приводы стали использоваться гораздо интенсивнее и вскоре вышли из строя.

В марте 2006 года ООО «Саткомсервис» совместно с ООО «Центр энергосбережения Уральского Государственного горного университета» проведен второй этап модернизации, который заключался в замене штатных тиристорных электроприводов антенны на современные реверсивные тиристорные электроприводы постоянного тока ЭПУ1М-2, которые выпускаются серийно для станков с ЧПУ. Произведен монтаж самих электроприводов, сопутствующей электроарматуры, а также демонтаж неиспользуемой штатной аппаратуры автосопровождения и кабельных трасс. В результате система управления антенными постами ЦЗССС стала намного компактнее. Автоматика в виде контроллеров вместо трех огромных стоек с сельсинами и двигателями заняла небольшую часть одного 19-дюймового шкафа. Новые тиристорные приводы разместились не в аппаратном зале, как старые, а в электрощитовой, рядом с трансформаторами питания.

 

На фото: аппаратный зал ЦЗССС с системой управления двумя антеннами ТНА-57М, слева - до модернизации, справа - после модернизации.

 

На фото: слева - 19-дюймовый шкаф со следящими контроллерами RC2000C, справа - шкаф с двумя тиристорными электроприводами ЭПУ1М-2, платой согласования и вспомогательной электроарматурой

На фото: главный инженер «Саткомсервис» В.Г. Голендухин и ведущий специалист «Центра энергосбережения УГГУ» П.П.Зайцев подключают новые тиристорные электроприводы к двигателям антенны.

 

На фото: слева - В. Голендухин монтирует экспериментальный оптический импульсный датчик, справа - антенна переведена в зенитное положение для проверки срабатывания конечного выключателя угла места.

В 2008 г. военные сочли возможным профинансировать завершающий этап модернизации ЦЗССС. В ходе этого этапа ООО «Саткомсервис» была проведена окончательная доработка импульсных оптоэлектронных датчиков, контроллеры RC2000C перенесены из отдельной стойки в стойку с остальным оборудованием ЦЗССС. Кроме того, изменена схема получения информации о силе принимаемого сигнала - раньше для этой цели использовались выходы АРУ отдельных аналоговых телевизионных приемников DRAKE ESR-1255, которые работали в качестве beacon receiver-ов - приемников сигнала маяка. Теперь используются выходы АРУ «боевых» модемов станции. В результате система выглядит так:

 

На фото: слева - аппаратный зал станции после модернизации, справа - стойка с модемами и работающими контроллерами автосопровождения.