способ стрельбы боевой машины по цели и система для его реализации

Формула изобретения

1. Способ стрельбы боевой машины (БМ) по цели, включающий обнаружение и опознавание цели, взятие ее на сопровождение, сопровождение, затем определение угловых поправок стрельбы из математических выражений, отклонение в соответствии с ними стволов пулеметной или пушечной установки (ПУ) с одновременной проверкой условий нахождения цели в зоне поражения, в частности, по предельной баллистической дальности, и стрельбу по цели при их выполнении, отличающийся тем, что для снарядов низкой баллистики ограничение по предельной баллистической дальности Dmax = D(^max_ε) учитывают путем сравнения определенного для текущей дальности стрельбы угла прицеливания с предельным для данного угла места цели углом прицеливания ^max_ε, определяемым из выражения

^max_ε = ^max|₌₀-0,5,

где ^max|₌₀ - предельный угол прицеливания для данного типа снаряда при угле места =0.

2. Способ стрельбы БМ по цели по п.1, отличающийся тем, что предельную баллистическую дальность Dmax определяют дополнительно и с учетом отклонений от нормальных значений температуры Tв и давления H воздуха, температуры заряда Tз, продольного ветра Wx, отклонения начальной скорости V0 и массы снаряда m

Dmax = D(, Tв, H, Tз, Wx, V0, m)

путем определения текущего утла прицеливания с учетом отклонений от нормальных значений вышеперечисленных параметров.

3. Система стрельбы БМ по цели, содержащая обзорно-прицельную, навигационную системы, блок данных о внешней среде, блок данных об оружии, бортовую вычислительную систему, включающую в свой состав, в частности, блок внешнебаллистических расчетов и устройство разрешения стрельбы, содержащее, в свою очередь, блок контроля дальности, блок контроля угла подъема линии визирования, блок контроля угла подъема ствола пушки, блок контроля угла рассогласования между линией визирования и линией выстрела, блок контроля угловой скорости линии визирования и блок контроля ошибки привода, а также силовые привода установки и пулеметную или пушечную установку (ПУ), отличающаяся тем, что в устройство разрешения стрельбы дополнительно введен блок контроля угла прицеливания, состоящий из последовательно соединенных множительного устройства с инверсным входом, сумматора и элемента сравнения, вход которого соединен с третьим входом ПУ, причем вход множительного устройства соединен с выходом обзорно-прицельной системы, второй вход сумматора соединен с выходом блока данных об оружии, а второй вход элемента сравнения соединен с выходом блока внешнебаллистических расчетов.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к области вооружения и военной техники, в частности к стрельбе боевой машины (БМ) в горных условиях, при значительных превышениях (принижениях) цели, например из орудия крупного калибра низкой баллистики.

Анализ литературы показывает, что существует способ стрельбы по цели истребителя, заключающийся в обнаружении и опознавании цели, прицеливании самолетом, сопровождении цели с одновременным вычислением угловых направок в счетно-решающем приборе и открытии стрельбы при условии нахождения прицельной метки в кольце (трубке) экрана, а дальности до цели - в зоне разрешенных дальностей стрельбы /1/.

Для реализации этого способа на истребителях существует система стрельбы, включающая обзорно-прицельное устройство, вычислитель, измерители параметров условий стрельбы и устройства отработки, вырабатывающие сигналы летчику, по которым он управляет самолетом и осуществляет стрельбу /1/.

Недостатком вышеприведенного способа и реализующей его системы является низкая эффективность стрельбы по воздушной цели, обусловленная большими погрешностями определения параметров условий стрельбы, неточным и неполным определением зоны разрешения стрельбы.

Существует также способ стрельбы БМП по цели, заключающийся в поиске (обнаружении), захвате целей на сопровождение, сопровождении цели и определении угловых поправок стрельбы, стрельбе с учетом их по цели при наличии сигнала разрешения /2/.

Для реализации этого способа на БМП существует подсистема стрельбы, содержащая обзорно-прицельную, навигационную системы, бортовой вычислитель, силовые привода ПУ (стабилизатор вооружения), пулеметную (пушечную) установку /2/.

Недостатком вышеприведенного способа и реализующей его подсистемы является низкая эффективность стрельбы, обусловленная упрощенным алгоритмом стрельбы, в котором, в частности, не учитывается угол места цели, а также упрощенной схемой разрешения выстрела - только по признаку ошибки слежения приводов оружия /2/.

Наиболее близким техническим решениям, выбранным в качестве прототипа, является способ стрельбы БМ по цели, включающий обнаружение и опознавание цели, взятие ее на сопровождение, сопровождение, затем определение угловых поправок стрельбы из математических выражений, отклонение в соответствии с ними стволов пулеметной или пушечной установки (ПУ) с одновременной проверкой условий нахождения цели в зоне поражения, в частности, по предельной баллистической дальности, по допустимому углу подъема линии визирования в вертикальной плоскости, по допустимому углу подъема ствола в вертикальной плоскости, по допустимому угловому рассогласованию между линией визирования и линией выстрела в горизонтальной плоскости, по допустимой угловой скорости соответственно в горизонтальной и вертикальной плоскостях, по ошибке положения стволов пушки в горизонтальной и вертикальной плоскостях, и стрельбу при их выполнении /3/.

Известная система огневой защиты, выбранная в качестве прототипа заявляемой системы, содержит обзорно-прицельную, навигационную системы, бортовую вычислительную систему, включающую в свой состав, в частности, блок внешнебаллистических расчетов и устройство разрешения стрельбы, которое в свою очередь включает блок контроля дальности, блок контроля угла подъема линии визирования, блок контроля угла подъема ствола пушки, блок контроля угла рассогласования между линией визирования и линией выстрела, блок контроля угловой скорости линии визирования и блок контроля ошибки привода, а также силовые привода установки и пулеметную (пушечную) установку ПУ/3/.

Недостатком этого способа и реализующей его системы является то обстоятельство, что при стрельбе БМ, в частности снарядами крупного калибра и низкой баллистики (например, 100-миллиметрового орудия БМП-3), не учитывается уменьшение (увеличение) предельной баллистической дальности при положительных (отрицательных) углах места цели, а также при отклонении от нормальных значений метеобаллистических параметров (температуры Тв и давления Н воздуха) и т.п.

Это приводит к нерациональному расходованию боекомплекта, снижению эргономических характеристик системы, невозможности быстро ориентироваться в боевой обстановке и в конечном счете к снижению эффективности стрельбы.

Задачей предлагаемого способа и реализующей его системы является повышение эффективности стрельбы БМ снарядами низкой баллистики в горных условиях, при значительных превышениях (принижениях) места нахождения цели по отношению к расположению БМ. Это может быть достигнуто путем более рационального расходования боекомплекта, обеспечения более высоких эргономических характеристик системы, повышения информативности и более оперативного управления в сложной боевой обстановке и т.п.

Поставленная задача достигается тем, что в известном способе стрельбы БМ по цели, включающем обнаружение и опознавание цели, взятие ее на сопровождение, сопровождение, затем определение угловых поправок стрельбы из математических выражений, отклонение в соответствии с ними стволов пулеметной или пушечной установки (ПУ) с одновременной проверкой условий нахождения цели в зоне поражения, в частности, по предельной баллистической дальности, по допустимому углу подъема линии визирования в вертикальной плоскости, по допустимому угловому рассогласованию между линией визирования и линией выстрела в горизонтальной плоскости, по допустимой угловой скорости соответственно в горизонтальной и вертикальной плоскостях, по ошибке положения ствола пушки в горизонтальной и вертикальной плоскостях, и стрельбу по цели при их выполнении, для снарядов низкой баллистики ограничение по предельной баллистической дальности D_max = D(^max_ε) учитывают путем сравнения определенного для текущей дальности стрельбы угла прицеливания с предельным для данного угла места цели угла прицеливания ^max_ε, определяемым из выражения

^max_ε = ^max|₌₀-0,5 (*)

где ^max|₌₀ - предельный (максимальный) угол прицеливания для данного типа боеприпаса при нулевом угле места (=0).

Поставленная задача решается также тем, что предельную баллистическую дальность D_max определяют дополнительно и с учетом отклонений от нормальных значений температуры T_в и давления H воздуха, температуры заряда T_з, продольного ветра W_x и отклонения начальной скорости и массы снаряда v₀, m D_max = D(, T_в, H, T_з, W_x, v₀, m) путем определения текущего угла прицеливания с учетом отклонений от нормальных значений вышеперечисленных параметров.

Поставленная задача достигается тем, что в известной системе стрельбы БМ по цели, содержащей обзорно-прицельную, навигационную системы, блок данных о внешней среде, блок данных об оружии, бортовую вычислительную систему, включающую в свой состав, в частности, блок внешнебаллистических расчетов и устройство разрешения стрельбы, содержащее в свою очередь блок контроля дальности, блок контроля угла подъема линии визирования, блок контроля угла подъема ствола пушки, блок контроля угла рассогласования между линией визирования и линией выстрела, блок контроля угловой скорости линии визирования и блок контроля ошибки привода, а также силовые привода установки и пулеметную (пушечную) установку (ПУ), в устройство разрешения стрельбы дополнительно введен блок контроля угла прицеливания, состоящий из последовательно соединенных множительного устройства (МУ) с инверсным входом, сумматора (СУМ) и элемента сравнения выход которого соединен с третьим входом ПУ, причем вход множительного устройства соединен с выходом обзорно-прицельной системы, второй вход сумматора соединен с выходом блока данных об оружии, а второй вход элемента сравнения соединен с выходом блока внешнебаллистических расчетов.

Именно сформированная таким образом с помощью блока контроля угла прицеливания устройства разрешения дальняя граница зоны стрельбы (поражения) обеспечит, согласно способу, повышение эффективности, в частности, за счет более рационального расхода боеприпасов при стрельбе БМ снарядами низкой баллистики в горных условиях, при значительных превышениях (принижениях) места нахождения цели по отношению к расположению БМ при существующей структуре системы управления БМ и тем самым достижение технического результата.

Сопоставительный анализ заявляемых решений с прототипами показывает, что заявляемый способ отличается от известного тем, что предварительно до выхода на боевые стрельбы в ВС БМ заносят, кроме перечисленных предельных характеристик, например, допустимые углы подъема (прокачки) линии визирования и пушки в вертикальной плоскости, допустимое угловое рассогласование между линией визирования и линией выстрела в горизонтальной плоскости, допустимое значение угловой скорости линии визирования соответственно в горизонтальной и вертикальной плоскостях и т.п., для снарядов низкой баллистики дополнительно и максимальный для каждого используемого типа боеприпаса угол прицеливания (при нулевом угле места ) ^max|₌₀ или угол наибольшей дальности, как это определено в /4/. Величина угла наибольшей дальности для снарядов такого типа составляет около ^max = 42-43 /4/ (в отличие от безвоздушного пространства, где ^max = 45).

Например, в соответствии с таблицами стрельбы максимальный угол прицеливания для штатного 100-миллиметрового боеприпаса БМП-3 составляет ^max = 424418 при D_max=5111 м /5/, а для вновь разработанного 100-миллиметрового боеприпаса ^max = 413951 при D_max=42260 м /6/.

Для высокоскоростного снаряда малокалиберной 30-миллиметровой пушки 2А72 БМП-3 предельная баллистическая дальность D_max ^бал не зависит от угла места: D_max ^бал= 4 км /5/, аналогично, например, для корабельной пушки АО-18КД в зенитных таблицах стрельбы D_max ^бал= 5 км /7/. Поэтому и в ВС D_max ^бал для малокалиберной пушки, например 2А72 БМП-3, вводится как постоянная величина в соответствии с таблицами стрельбы /4/.

В отличие от малокалиберной артиллерии с высокоскоростными снарядами (v₀= 850-1000 м/с) для снарядов с навесной траекторией (или гранатометной, мортирной стрельбы, по определению /8/) предельная баллистическая дальность для данного типа боеприпаса зависит от множества факторов, определяющих условия стрельбы и точность изготовления и в первую очередь от угла места цели .

D_max = D(, T_в, H, T_з, W_x, v₀, m),

где - угол места цели,

T_в - отклонение температуры воздуха T_B от нормального (Т_B ^N=15^oС),

H - отклонение давления воздуха H от нормального (H^N=750 мм рт. ст.),

T_з - отклонение температуры заряда T_з от нормального (Т_з ^N=15^oC),

W_x - скорость продольного ветра,

v₀ - отклонение начальной скорости снаряда v₀ от номинального значения,

m - отклонение массы снаряда m от номинального значения.

Наглядной иллюстрацией сказанного являются приведенные на фиг.1-5 графики зависимостей максимальной дальности от метеорологических условий стрельбы и от погрешностей изготовления для 100-миллиметрового штатного снаряда.

Проведенные расчеты по составлению таблиц стрельбы с использованием полной стандартизованной модели полета снаряда /9/ для штатного и разрабатываемого боеприпаса 100-миллиметрового орудия БМП-3 позволяют установить эмпирические зависимости максимального угла прицеливания (или угла максимальной дальности) от угла места цели, см. фиг.6.

Аппроксимация приведенных на фиг.6 графиков зависимостей ^max() позволяет установить линейную зависимость вида

^max_ε = A+B [рад],

с коэффициентами

A = ^max|₌₀, рад.

B = 0.5

Полученные опытным (расчетным) путем зависимости подтверждаются и аналитическими зависимостями, например известной формулой Лендера /10/

sin(+2) = sin2₀cos²+sin,

где ₀, - угол прицеливания соответственно при =0 и при >0.

При учете сопротивления воздуха несколько видоизменяется (уточняется) правая часть формулы : вместо sin2₀ записывается более сложная функция от начальной скорости v₀, дальности D и функции сопротивления воздуха b. Однако структура зависимости остается неизменной

sin(+2) = f(v₀,D,b)cos²+sin.

Поскольку sin(+2) = F - в 1-ой четверти неубывающая функция, то максимальному значению аргумента соответствует максимальное значение правой части. Тогда при F=1 +2 = 90; откуда = 45-/2.

С учетом сопротивления воздуха угол максимальной дальности ₀ = 45 следует уточнить соответствующим данному типу снаряда ^max|₌₀.

Таким образом, с помощью аналитических выкладок и расчетным экспериментальным путем установлены вид и параметры зависимости максимального (для заданного угла места ) угла прицеливания ^max_ε от угла места цели .

Вышеприведенные выводы подтверждаются и теоретическими соображениями, приведенными в теории внешней баллистики, в частности /10/.

В теории внешней баллистики известно уравнение семейства траектории y= y(x), отвечающим различным углам бросания (при отсутствии сопротивления воздуха)



где ₀ = tg₀ - параметр семейства кривых,

₀ - угол бросания, равный сумме углов прицеливания и места , ₀ = +,

v₀ - начальная скорость снаряда.

После дифференцирования уравнения (**) по параметру и исключения его из уравнения семейства получаем формулу огибающей семейства траекторий в виде

.

Огибающая семейства кривых иначе называется параболой безопасности.

Для всех точек, лежащих на огибающей, существует одно значение угла бросания ₀ = +, и этому значению соответствует значение максимальной дальности стрельбы.

Для любой точки x, у пространства внутри огибающей существует два значения ₀



И при этом выполняется условие



И, наконец, для всех точек, лежащих за пределами огибающей , нет для определения ₀ действительных решений и, следовательно, не может быть поражена ни одна точка при любом угле бросания.

Переходя к полярной системе координат, уравнение параболы безопасности для безвоздушного пространства получаем в виде

.

На фиг. 7 построена парабола безопасности - зависимость максимальной дальности D_max от угла места без учета сопротивления воздуха (кривая 1) и с его учетом (кривая 2) для 100-миллиметрового штатного (v₀=250 м/с) и нового (v₀=355 м/с) снарядов.

Анализ графиков показывает следующее. Предельная (максимальная) дальность при изменении угла места цели с =0 (горизонтально расположенная цель) до = 30^o уменьшается для штатного 100-миллиметрового снаряда с D_max=5111 м до D_max=3580 м при учете сопротивления воздуха и с D_max=6371 м до D_max=4247 м без учета сопротивления воздуха.

Для нового 100-миллиметрового снаряда предельная дальность стрельбы уменьшается соответственно с D_max=7260 м до 5370 м при учете сопротивления воздуха и с D_max=13540 м до 8564 м без учета сопротивления воздуха.

При отрицательном угле места =-10^o максимальная дальность D_max увеличивается соответственно для штатного снаряда до 5840 м и для нового 100-миллиметрового снаряда до 8320 м.

Приведенные там же на фиг.7 коэффициенты уменьшения предельной дальности D_max при учете сопротивления воздуха имеют значения 1,18-1,32 для штатного и 1,60-1,86 для нового 100-миллиметрового снаряда при изменении углов места от =-10^o до =30^o.

Таким образом, заявляемые в ТТЗ и таблицах стрельбы значения предельной дальности стрельбы для снарядов низкой баллистики существенно изменяются в зависимости от условий стрельбы и, в частности, от угла места.

Согласно предложенному техническому решению далее вычисляют максимальный угол прицеливания для данного боеприпаса при заданном угле места цели из соотношения

^max_ε = ^max|₌₀-0,5.

При этом значение угла места поступает с выхода прицельно-навигационной системы в БМП-3, например, с датчика угла вертикального наведения (ДУ ВН), при горизонтально расположенном носителе:

= _лв.

В общем случае при наличии разворота корпуса БМ в вертикальной плоскости учитывается и угол тангажа , поступающий с датчика тангажа (крена)

= _лв+.

А максимальный угол прицеливания для заданного типа боеприпаса ^max|₌₀ берется из соответствующих таблиц стрельбы.

В процессе сопровождения и стрельбы постоянно сравнивают вычисляемый в блоке внешнебаллистических расчетов угол прицеливания с максимальным (предельным) его значением ^max_ε и только при выполнении условия <^max_ε осуществляют стрельбу. В противном случае следует запрет на стрельбу и информационное сообщение о недостижимости снарядом цели, находящейся на сопровождении.

В таблицах стрельбы максимальная дальность D_max указывается для нормальных (невозмущенных) условий стрельбы. В реальных условиях D_max отличается от указанных в таблицах.

Наиболее точные значения угла прицеливания дает решение прямой задачи внешней баллистики с использованием полной системы уравнений, например /9/, с последующим нахождением соответствующего заданной дальности угла прицеливания методом итераций.

Ввиду необходимости решать указанную задачу в реальном времени при существующем уровне вычислительной техники приходится использовать упрощенные аналитические методы.

Проведенное исследование с использованием полной системы (дифференциальных и алгебраических) уравнений по учету влияния возмущений-отклонений температуры воздуха Т_в и заряда T_з, давления Н, продольного ветра W_x, отклонения от номинала начальной скорости v₀ показывает весьма слабое влияние указанных факторов на значение максимального угла прицеливания ^max_ε даже при одновременном неблагоприятном действии вышеперечисленных факторов.

При наличии отклонений по каждому из факторов в соответствующем диапазоне изменения каждого из них

-50^oС<Т(Т_в)<+50С

460 мм. рт. ст. <H<800 мм рт. ст.

-2%v₀< v₀ <+2%/v



( соответствует одному весовому знаку) значения максимального угла прицеливания для штатного 100-миллиметрового снаряда (при =0) находятся в диапазоне

0,982<sin2₀<0,985., близких к максимальным углам прицеливания, изменение sin2 на 0,001 соответствует изменению в угле прицеливания на 2" и что, во-вторых, согласно таблицам стрельбы на максимальных дальностях резко снижается чувствительность дальности к углу прицеливания, см. значения /5, 6/, можно пренебречь влиянием на максимальный угол прицеливания ^max_ε исследуемых возмущений.

Таким образом, установлено, что значение ^max_ε инвариантно к вышеперечисленным отклонениям и ограничивающая зависимость (*) остается неизменной.

Заявляемый же в зависимом п.2 формулы изобретения учет отклонений по температуре воздуха T_в и заряда T_з, давлению воздуха H, продольному ветру W_x, отклонению начальной скорости v₀ и массы снаряда m осуществляется автоматически при расчете текущего (соответствующего дальности) угла прицеливания, например, по аналитическому алгоритму.

Согласно этому алгоритму такие параметры, как отклонение температуры и давления воздуха, а также отклонение массы снаряда учитывается при расчете угла прицеливания через функцию сопротивления воздуха A, например, в виде

,

где H₀, Т₀ - измеренные соответственно температура (^oК) и давление воздуха,

T_в, H - соответственно отклонение температуры и давления воздуха, введены для учета нелинейной зависимости от дальности.

- дальность стрельбы, км,

A₀...A₃ - коэффициенты аппроксимации функции сопротивления, рассчитанной для состояния нормальной атмосферы и при номинальном весе снаряда m=0.

Влияние отклонения массы снаряда от номинального m учитывают в алгоритме одновременно и на изменение начальной скорости снаряда

v_m = -0,006678ml_m,

где l_m - коэффициент внутренней баллистики.

Отклонение в начальной скорости снаряда, например на партионный разброс, учитывают как поправку при расчете начальной скорости снаряда, используемой далее в алгоритме при определении угла прицеливания, например, как в /10/, стр.49.

Влияние продольного ветра W_x на угол прицеливания может быть учтено, в частности, по предложенной в /12/ зависимости

,

где W_x - скорость продольного ветра, м/с,

t - полетное время снаряда, с,

- коэффициенты аппроксимации.

Проведенная аппроксимация поправочных таблиц стрельбы /5/ позволяет выявить следующие зависимости

D_max (H, T_в, T_з, W_x, v₀, m), см. фиг.1-6.

Однако следует учитывать нарастающую погрешность этих графических зависимостей при увеличении отклонений от опорной точки(Т_в=Т_з=15^oС, H=750 мм pт.cт., W_x = 0, v₀ = m = 0) ввиду их нелинейного характера.

Таким образом, для снарядов низкой (гаубичной, гранатометной) баллистики с навесной траекторией стрельбы максимальная дальность D_mах может существенно отличаться от приводимой в таблицах стрельбы при изменении, во-первых, угла места цели и, во-вторых, и в меньшей степени, от состояния атмосферы (T_в, H, W_x), условий хранения боеприпасов (Т_з), неточности изготовления (v₀, m).

Современные ВС, реализуемые на цифровых процессорах, создают предпосылки для более полного учета закономерностей и специфики функционирования систем.

Централизованный учет предельных характеристик системы, в частности введение в алгоритм разрешения ВС адаптированной к условиям применения предельной дальности стрельбы для снарядов низкой баллистики, позволяет предотвратить, с одной стороны, нерациональное расходование боекомплекта, связанное с преждевременным открытием огня, а, с другой стороны, более полно реализовать возможности используемого оружия, например увеличить дальность D>D_max при стрельбе в горных условиях по ниже расположенной цели, при низком давлении (H<750 мм рт.ст.), повышенной температуре (T_в>15^oС) и.т.п.

Использование и дальнейшее развитие заявляемого способа позволяет произвести индикацию зоны стрельбы (поражения) на пультах управления командира, наводчика с разметкой ее вероятностью поражения, что приводит к повышению степени автоматизации системы, ее эргономичности и надежности, а в конечном счете к повышению эффективности БМ.

На фиг. 1а, б представлена зависимость максимальной дальности стрельбы D_max от температуры воздуха T_в и температуры заряда T_з.

На фиг. 2 представлена зависимость максимальной дальности стрельбы D_mаx от давления воздуха H.

На фиг. 3 представлена зависимость максимальной дальности стрельбы D_mаx от отклонения массы снаряда от номинала m.

На фиг.4а представлена зависимость максимальной дальности стрельбы D_mаx от отклонения начальной скорости снаряда от номинального значения v₀, на фиг.4б - от скорости продольного ветра W_x.

На фиг. 5 представлена зависимость максимальной дальности стрельбы D_mаx от угла места цели .

На фиг. 6 представлена зависимость максимального угла прицеливания ^max_ε от угла места цели для 100-миллиметрового снаряда а) штатный, б) разрабатываемый.

На фиг. 7 построены зависимости максимальной дальности стрельбы 100-миллиметровых снарядов от углов места от -10 до + 30^o без учета и с учетом сопротивления воздуха (части параболы безопасности).

На фиг. 8 представлена структурная схема контура стрельбы БМ и место в ней устройства разрешения стрельбы, где

1 - обзорно-прицельная система, 2 - оптическая прицельная станция (прибор наводчика, оператор, пульт управления, ГС, ДУВН, ДУГН), 3 - лазерный дальномер, 4 - навигационная система, 5 - бортовая вычислительная система, 6 - блок внешнебаллистических расчетов, 7 - блок формирования кинематических углов упреждения, 8 - устройство разрешения стрельбы, 9 - гиростабилизатор, 10 - силовой привод горизонтального наведения, 11 - силовой привод вертикального наведения, 12 - пушечная (пулеметная) установка

На фиг.9 представлено устройство разрешения стрельбы и место в нем заявляемого блока контроля угла прицеливания, где

1 - блок контроля дальности, 2 - блок контроля угла прицеливания, 3 - блок контроля угла подъема линии визирования, 4 - блок контроля угла подъема ствола пушки, 5 - блок контроля угла рассогласования между линией визирования и линией выстрела, 6 - блок контроля угловой скорости линии визирования, 7 - блок контроля ошибки положения пушки.

На фиг.10 представлен блок контроля угла прицеливания.

Для подтверждения технической реализуемости заявляемого способа (и устройства) ниже приведен пример работы.

После взятия на сопровождение цели из обзорно-прицельной системы 1 в вычислительную систему 5 (ВС) поступают сигналы об углах визирования цели и и угловых скоростях _YD, _ZD соответственно в двух плоскостях системы координат, связанной с носителем (БМ) X_HY_HZ_H, а также дискретные замеры дальности (см. фиг.8). С навигационной системы 4 в ВС поступают также данные о носителе: скорость носителя, углы тангажа, кренаи т.п.

Предварительно в ВС должны быть введены данные об оружии (баллистический коэффициент, относительная начальная скорость, таблицы стрельбы или коэффициенты их аппроксимации), данные о внешней среде (относительная плотность воздуха или давление, его температура, скорость продольного и поперечного ветра), а также данные о предельных характеристиках подсистем БМ (допустимые значения углов подъема линии визирования и пушки в вертикальной плоскости, углового рассогласования между линией визирования и линией выстрела в горизонтальной плоскости, угловой скорости линии визирования, ошибки положения ствола пушки, прицельная дальность, а также баллистическая дальность для малокалиберного высокоскоростного оружия и угол прицеливания для каждого типа снаряда оружия низкой баллистики).

На основании полученной информации в блоке б внешнебаллистических расчетов определяют углы прицеливания и деривации, а в блоке 7 и т.п. остальные поправки, в частности кинематические, обусловленные движением цели и носителя, на параллакс и т.п. Достаточно подробно их вычисление приведено в литературе /1-2, 11-12/.

Далее комбинация выработанных поправок по каждому из каналов поступает на вход силового привода.

Силовые привода башни 10 и оружия 11, отрабатывая управляющие сигналы с учетом обратной связи, разворачивают стволы ПУ 12 в нужном направлении.

Параллельно с вычислением угловых поправок стрельбы и отклонением в соответствии с ними стволов пушечной (пулеметной) установки осуществляется контроль пребывания цели в зоне стрельбы (поражения), для чего осуществляется проверка нескольких ограничений в устройстве разрешения.

Устройство разрешения работает следующим образом.

При сопровождении стволами ПУ расчетной точки встречи анализ пребывания цели в зоне стрельбы (поражения) начинается с анализа относительной дальности, с которой можно начинать стрельбу. Для этого поступающее с лазерного дальномера значение текущей дальности D сравнивают с допустимой прицельной дальностью , а постоянно (с дискретностью счета) рассчитываемое в ВС значение упрежденной дальности D_у (дальность стрельбы) сравнивают с предельной баллистической дальностью D^бал _max, если предполагается стрельба малокалиберной артиллерии, например пушки 2А72 БМП-3.

Для стрельбы из орудия (пушки) низкой баллистики проверка баллистической досягаемости согласно предлагаемому способу осуществляется путем сравнения поступающего из блока внешнебаллистических расчетов угла прицеливания с максимальным углом прицеливания ^max_ε, который определяется также в заявляемом блоке 2 контроля угла прицеливания.

Блок 2 контроля угла прицеливания работает следующим образом. С выхода обзорно-прицельной системы, например с датчика угла вертикального наведения ДУ ВН прицела-прибора наводчика, поступает значение угла места (при отгоризонтированной БМ) на инверсный вход множительного устройства (МУ), где домножается на 0,5. Сигнал с выхода МУ (-0,5) поступает в сумматор (СУМ), суммируясь с поступающим с блока данных об оружии значением максимального угла прицеливания ^max|₌₀. В результате на выходе СУМ получаем значение максимального угла прицеливания для заданного угла места ^max_ε = ^max|₌₀-0,5, с которым происходит сравнение вычисляемого в блоке кинематических поправок угла прицеливания .

При выполнении условия

< ^max_ε

продолжается проверка (контроль) следующих ограничений, в противном случае следуют запрет на стрельбу и выдача информационного сообщения наводчику (командиру) о том, что цель находится вне баллистической досягаемости снаряда.

Запрет на стрельбу реализуется как прерывание (невключение) сигнала с третьего выхода ВС на третий (разрешающий) вход ПУ и, например, загорается синяя лампочка (индикация первого типа). В БМП-3, например, такая блокировка осуществляется отключением: напряжение бортcети не поступает на электромагнит ударно-спускового механизма /2/.

При вхождении цели в зону стрельбы (поражения) синяя лампочка гаснет и начинается проверка: по допустимым углам подъема прибора наведения и пушки _y, по углу рассогласования между линией визирования и линией выстрела в горизонтальной плоскости , по угловым скоростям линии визирования _yD, (_zD) и допустимой ошибке силового привода () соответственно в горизонтальной и вертикальной плоскостях.

При невыполнении любого из вышеперечисленных ограничений сигнал на третий (разрешающий) вход ПУ не поступает, организуя таким образом запрет на стрельбу. При этом, к примеру, загорается красная лампочка (индикация второго типа). И только при прохождении всей цепочки ограничений дается разрешение на стрельбу.

Таким образом работает устройство разрешения стрельбы. Оно может быть построено на известных устройствах типа множительное устройство, сумматор и т. п. , логических элементах (сравнения) типа "и", "или", примеры реализации которых широко приведены в соответствующей специальной литературе, например /13-14/.

Использование заявляемого способа и реализующей его системы обеспечит по сравнению с существующими следующие преимущества:

1. Предотвращение нерационального расходования боекомплекта, связанного с преждевременным открытием огня, и соответственно повышение эффективности стрельбы заданным боезапасом. Такие ситуации могут возникнуть, например, при наличии углов места цели >0, при давлении воздуха H>750 мм рт. ст., а температуры воздуха (заряда) Т_в(T_з)<15С и т.п.

2. Более полная реализация возможности оружия за счет стрельбы на дальностях, превышающих заявленные в ТТЗ, например, в горных условиях по ниже расположенной цели, при давлении воздуха Н<750 мм рт. ст., а температуре воздуха (заряда) Т_в(T_з)>15^oС и т.п.

3. Улучшение эргономических характеристик системы за счет большей визуализации и информативности систем индикации, а в конечном счете автоматизации БМ.

ИСТОЧНИКИ ИНФОРМАЦИИ

1. Р. В. Мубаракшин, В.М. Балуев. "Прицелы воздушной стрельбы", Учебное пособие, М, Издание ВВИА им проф. Н.Е. Жуковского, 1968, стр.85-90.

2. Комплекс вооружения 2К23 боевой машины пехоты БМП-3. Техническое описание и инструкция по эксплуатации. Тула, КБП, 1997, стр.1-10.

3. Патент России 2133432 (прототип), МПК 6 F 41 G 5/14.

4. Наставление по стрельбе из танков. Основы стрельбы из танков. М., Воениздат, 1994.

5. Таблицы стрельбы для равнинных и горных условий 100 мм орудия - пусковой установки 2А70 и 30 мм автоматической пушки 2А72, установленных в боевой машине пехоты БМП-3. РГ ТС. М, Воениздат, 1992, 9.

6. Техническая справка. Основные и поправочные таблицы стрельбы снарядом ОФЗ2 с углами места цели от -10 до 30^o. Тула, КБЦ, 2001.

7. Зенитные таблицы стрельбы 30 мм осколочно-фугасно-зажигательным и осколочно-трассируюшим снарядами для пушки АО-18КД. Тула, КБП, 2001 г.

8. Теория стрельбы из танков. Под ред. Н.И. Романова. Учебное пособие. М, Академия бронетанковых войск им Маршала Малиновского Р.А., 1972, стр.18.

9. ГОСТ 24288-80. Описание модели полета снаряда.

10. А. А. Коновалов, Ю.В. Николаев. Внешняя баллистика. М, ЦНИИ информации, 1979.

11. Патент России 2087831, 20.08.97.

12. Заявка на изобретение. Приор. 99115860 от 19.07.99 г. Бюл. 14 от 20.05.2001 г. "Изобретения. Полезные модели".

13. Е. А. Архангельский, А.А. Знаменский и др. "Моделирование на аналоговых вычислительных машинах", Ленинград, изд. "Энергия", 1972 г.

14. Е. Д. Горбацевич, Ф.Ф. Левинзон. "Аналоговое моделирование систем управления", М, изд. "Наука", 1984 г.