способ стрельбы неуправляемыми снарядами с закрытых огневых позиций
Классы МПК: | F41G3/16 прицелы, предназначенные для ведения огня с закрытых огневых позиций |
Автор(ы): | Шипунов А.Г. (RU), Березин С.М. (RU), Морозов В.И. (RU), Голомидов Б.А. (RU), Шамин М.С. (RU), Сальников С.С. (RU), Крыльцов А.В. (RU) |
Патентообладатель(и): | Государственное унитарное предприятие "Конструкторское бюро приборостроения" (RU) |
Приоритеты: |
подача заявки:
2002-08-20 публикация патента:
20.09.2004 |
Изобретение относится к области техники вооружения, в частности к стрельбе неуправляемыми снарядами с закрытых огневых позиций. Изобретение может быть использовано для повышения точности стрельбы самоходных и буксируемых артиллерийских систем, а также комплексов артиллерийского вооружения БМП и танков. Техническим результатом является уменьшение ошибок метеобаллистической подготовки по дальности. Для достижения данного технического результата в самоходных и буксируемых артиллерийских системах, а также в комплексах артиллерийского вооружения БМП и танков необходимо использовать баллистическую станцию, способную определять падение скорости снаряда на участке траектории. Зная баллистические и аэродинамические характеристики снаряда, а также падение его скорости после первого выстрела, методом наименьших квадратов определяется начальная скорость вылета снаряда и коэффициент торможения, учитывающий изменение влияния встречного или попутного ветра, изменение плотности воздуха и атмосферного давления. Далее производится корректировка угла прицеливания по таблицам стрельбы в зависимости от полученных результатов для начальной скорости и коэффициента торможения. 1 ил.
Формула изобретения
Способ стрельбы неуправляемыми снарядами с закрытых огневых позиций, включающий определение отклонения начальной скорости снаряда V0 от заданной табличной и корректировку угла возвышения ствола орудия с учетом полученного отклонения для дальнейшей стрельбы, отличающийся тем, что дополнительно замеряют значения радиальной скорости снаряда в нескольких точках на участке траектории, по результатам замеров определяют коэффициент К, учитывающий отклонение метеоусловий от стандартных, а корректировку угла возвышения орудия производят в соответствии с формулой
= 0+ 1 К+ 2 V0;
Bj,i - элементы матрицы В=(АТ А)-1 АТ,
i - значение радиальной скорости, замеренное в i-ый момент времени;
расчi - расчетные значения скорости при нормальных условиях Стандартной атмосферы;
- табулированные значения частных производных при К=0;
i=1... N - номер измерения скорости i, j=1, 2;
0 - угол возвышения, соответствующий топографической дальности;
- табулированные значения частных производных;
V0 - начальная скорость снаряда;
Х - дальность полета;
V0 - отклонение начальной скорости снаряда.
Описание изобретения к патенту
Предлагаемое изобретение относится к области техники вооружения, в частности к стрельбе неуправляемыми снарядами с закрытых огневых позиций. Изобретение может быть использовано для повышения точности стрельбы самоходных и буксируемых артиллерийских систем, а также комплексов артиллерийского вооружения БМП и танков.
Известен способ стрельбы артиллерийским снарядом с закрытых огневых позиций на основе полной подготовки, включающий:
- определение метеоусловий (температуры и плотности воздуха, скорости и направления ветра) в слое атмосферы вплоть до максимальной высоты траектории полета снаряда путем запуска метеозонда [1] (стр. 48-54);
- определение суммарного отклонения начальной скорости при помощи обмеров зарядной каморы орудий [1] (стр. 55-57), а также определения уточняющих поправок при помощи измерения 0 основным орудием дивизиона баллистической станции и сострела всех орудий дивизиона с основным;
- уточнение углов наведения орудия по таблицам стрельбы на основании метеорологических данных и суммарного отклонения начальной скорости V0.
Недостатками данного способа являются: низкая точность стрельбы, обусловленная погрешностями определения V0 ( V0 0,74% [3], стр. 225), а также ошибками определения метеоусловий из-за инструментальных погрешностей зондирования и пространственно-временной изменчивости атмосферы. Согласно данным [4] (стр. 234), вероятное отклонение ошибок по дальности полной метеобаллистической подготовки составляют 1,0-1,1%, вследствие чего стрельба на поражение возможна лишь при помощи корректировки огня по данным визуального наблюдения разрывов.
Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому изобретению является способ стрельбы с закрытых огневых позиций [2], включающий:
- измерение начальной скорости V0 снаряда, выстреливаемого из каждого орудия, радаром, использующим эффект Доплера непосредственно в процессе стрельбы;
- определение отклонения начальной скорости V0 относительно табличного значения скорости;
- уточнение угла возвышения орудия по замеренному значению V0.
В данном случае проведение сострелов не требуется, но при этом вероятное отклонение ошибки по дальности уменьшается незначительно (до 0,9-1,0%), т.е. достигается несущественное повышение точности метеобаллистической подготовки (МБП) в сравнении с [1].
Задачей предлагаемого изобретения при стрельбе с закрытых огневых позиций является уменьшение ошибок метеобаллистической подготовки по дальности за счет уменьшения метеорологической составляющей.
Поставленная задача достигается за счет того, что в способе стрельбы неуправляемыми снарядами с закрытых огневых позиций, включающем определение отклонения начальной скорости снаряда V0 от заданной табличной и корректировку угла возвышения ствола орудия с учетом полученного отклонения для дальнейшей стрельбы, дополнительно замеряют значения радиальной скорости снаряда в нескольких точках на участке траектории, по результатам замеров определяют коэффициент K, учитывающий отклонение метеоусловий от стандартных, а корректировку угла возвышения орудия производят в соответствии с формулой
= 0+ 1 К+ 2 V0,
где
Bj, i - элементы матрицы B=(AT А)-1 AT,
i - значение радиальной скорости, замеренное в i-й момент времени,
- расчетные значения скорости при нормальных условиях стандартной атмосферы (ТВ=15 С, Р=10332,3 кгс/м2 и W=0),
- табулированные значения частных производных при К=0,
i=1... N - номер измерения скорости i,j=1, 2,
0 - угол возвышения, соответствующий топографической дальности,
- табулированные значения частных производных,
V0 - начальная скорость снаряда,
Х - дальность полета,
V0 - отклонение начальной скорости снаряда.
Сущность способа состоит в следующем. С помощью радара, использующего эффект Доплера, производят серию замеров радиальной скорости полета артиллерийского снаряда i= (ti) в моменты времени ti на участке траектории. По результатам измерений, используя математическую модель движения снаряда, идентифицируют метеобаллистические условия стрельбы (V0, К). Результаты идентификации используют для уточнения угла в последующих выстрелах.
Как следует из уравнений движения неуправляемого снаряда [5] (стр. 237-242), его траектория в вертикальной плоскости при заданном угле возвышения 0 определяется начальной скоростью V0 и ускорением силы лобового сопротивления J, которое зависит от метеоусловий - плотности и температуры воздуха, продольного ветра. Поэтому при идентификации метеобаллистических условий стрельбы за искомую величину принят вектор
где V0 - отклонение начальной скорости от табличного значения VОТ;
К - коэффициент, учитывающий отклонение метеоусловий от стандартных (при ТВ=15 С, Р=10332,3 кгс/м2) на участке измерений.
где СХ - коэффициент сопротивления;
SM - площадь миделя;
V - текущая скорость;
m - масса снаряда;
- угол наклона траектории;
- плотность воздуха;
Н - высота над уровнем моря;
М - число Маха.
Вектор определяем по измеренным значениям i, например, методом наименьших квадратов (МНК) [6] (стр. 195)
где А - матрица чувствительностей скорости к параметрам вектора ;
т.е.
где i - значение радиальной скорости, замеренное в i-й момент времени,
i=1... N - номер измерения скорости i,j=1, 2.
Зависимости i(K, V0) являются нелинейными, поэтому линеаризованные соотношения (4) и (5) справедливы лишь в малой окрестности значения при котором находятся частные производные (5). Чтобы исключить методическую погрешность, связанную с линеаризацией, применен метод последовательных приближений. Стартовой точкой являются значения K=0, V0=0; V0=VОТ.
В первом приближении производные (5) соответствуют точке старта. В последующих приближениях они вычисляются при идентифицированных значениях K, V0, соответствующих предыдущему приближению. В q-м приближении определяются отклонения вектора искомых параметров от предыдущего приближения [6] (стр. 195)
где
Kq-1, Vq-10 - значения искомых параметров, определенных в предыдущем приближении. В q-м приближении вектор искомых параметров вычисляется по формуле
где p=1... q - номера последовательных приближений.
Как показали расчеты, для обеспечения необходимой точности достаточно 5 приближений, т.е. q=5.
Используя идентифицированные значения K, V0, уточняем угол возвышения орудия в соответствии с зависимостью
где
Bj,i - элементы матрицы В=(АT А)-1 АT,
0 - угол возвышения, соответствующий топографической дальности,
где - табулированные значения частных производных,
Х - дальность полета.
Для оценки погрешностей предлагаемого способа МБП в реальных условиях эксплуатации проведено статистическое моделирование с учетом высотной изменчивости метеоэлементов. В качестве базы данных для статистического моделирования были использованы результаты высотного зондирования атмосферы, полученные в различное время года. Для каждой реализации метеоусловий с номером n моделировался полет снаряда в этих условиях, в соответствии с алгоритмом (4)-(8) производилась идентификация K и V0 и корректировка угла возвышения . Затем рассчитывается траектория со скорректированным углом возвышения, определяется дальность падения снаряда Дn и ошибка стрельбы
где Ду - дальность до цели.
В результате моделирования методом статистических испытаний определяется вероятное отклонение ошибок МБП по дальности Вд. Величина Вд зависит от дальности стрельбы и длины участка регистрации (базы). Результаты оценок Вд для различных баз и дальностей стрельбы приведены на чертеже.
Таким образом, уменьшение ошибок МБП по дальности за счет уменьшения метеорологической составляющей при использовании предлагаемого изобретения в зависимости от условий стрельбы и базы достигает 10 раз.
Источники информации
1. Пособие по изучению правил стрельбы и управлению огнем артиллерии. М.: Воениздат, 1985.
2. ЕР патент №0512856 В1, МПК 6 F 41 G 3/12, F 41 G 3/32. Система оружия.
3. Правила стрельбы и управления огнем артиллерии. - М.: Воениздат, 1984.
4. Стрельба наземной артиллерии. - М.: Воениздат, 1960.
5. Байдуков В.Б., Клумов А.С. Аэродинамика и динамика полета летательных аппаратов. - М.: Машиностроение, 1979.
6. Эльясберг П.Е. Определение движения по результатам измерений. М., 1976.
Класс F41G3/16 прицелы, предназначенные для ведения огня с закрытых огневых позиций