способ стрельбы боевой машины по цели и система для его реализации

Формула изобретения

1. Способ стрельбы боевой машины (БМ) по цели, включающий обнаружение и распознавание цели, сопровождение с определением координат и параметров цели, определение угловых поправок: кинематических на движение цели и носителя, баллистических: угол прицеливания ₀ и деривации ₀, на скорость бокового W_z и продольного W_x баллистического ветра, на параллакс прицела и пушечной установки (ПУ) из математических выражений, суммирование их соответственно по горизонтальному и вертикальному каналам с учетом угла крена и постоянное отклонение во время стрельбы с учетом выработанных угловых поправок стволов ПУ относительно линии визирования, отличающийся тем, что предварительно перед стрельбами, исходя из таблиц стрельбы, определяют зависимость от дальности стрельбы обобщенного параметра функции сопротивления A(D) для каждого типа снаряда для всего возможного диапазона углов места цели , а после определения баллистических поправок до их суммирования дополнительно определяют дифферент БМ , определяют суммарный угол места цели с учетом дифферента БМ , и угол прицеливания определяют с учетом угла места из соотношения

где ₀ - угол прицеливания при нулевом угле места =0 с учетом сопротивления воздуха;

х - горизонтальная дальность цели, x=Dcos;

D - дальность до цели;

А₀, А - обобщенный параметр, характеризующий функцию сопротивления снаряда соответственно при нулевом - =0 и ненулевом -0 угле места,

и суммарную угловую поправку в вертикальном канале определяют с учетом полученного угла путем его алгебраического суммирования с остальными поправками.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что угол прицеливания ₀ определяется из выражения

где g - ускорение свободного падения;

V₀ - начальная скорость снаряда;

А₀ - обобщенный параметр, характеризующий функцию сопротивления снаряда при =0.

3. Система стрельбы БМ по цели, содержащая обзорно-прицельную, навигационную систему, блок данных о внешней среде, силовые привода установки и пулеметную или пушечную установку, бортовую вычислительную систему (ВС), включающую в свой состав, в частности, блок выработки углов прицеливания ₀ и деривации ₀, устройство формирования углов упреждения, входы которых соединены через соответствующие входы бортовой ВС со входами обзорно-прицельной, навигационной систем и блока данных о внешней среде, а выходы устройства формирования углов упреждения - с входами блока учета угла крена ВС, выходы которого соединены со входами силовых приводов, отличающаяся тем, что в ВС дополнительно введен блок учета угла места цели, причем первый его вход соединен со вторым выходом обзорно-прицельной системы, второй - с выходом навигационной системы, третий и четвертый - с выходами блока выработки угла прицеливания ₀ и деривации ₀, а выходы блока учета угла места соединены со входами блока учета угла крена ВС.

4. Система по п.2, отличающаяся тем, что блок учета угла места содержит последовательно соединенные первый синусный преобразователь (sin1), первое множительное устройство (МУ1), первый сумматор (СУМ1), второй функциональный преобразователь (ФП2), третий сумматор (СУМ3), второе множительное устройство (МУ2), выход которого, а также выход третьего функционального преобразователя ФП3 соединены со входами блока учета угла крена, причем второй вход МУ1 соединен с выходом первого функционального преобразователя (ФП1), вход которого, а также второй вход ФП3 соединены с выходом косинусного преобразователя, вход которого, а также вход второго синусного преобразователя (sin2) и инверсный второй вход СУМ3 соединены с выходом второго сумматора, первый вход которого соединен со вторым входом обзорно-прицельной системы, а второй его вход соединен с выходом навигационной системы, выход второго синусного преобразователя соединен со вторым входом СУМ1, а входы первого синусного преобразователя и ФП3 соединены с выходами блока выработки угла прицеливания ₀ и деривации ₀.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к области вооружения и военной техники, в частности к защите боевой машины (БМ) от средств воздушного нападения (СВН), а также к стрельбе, например, в горных условиях при превышениях (принижениях) расположения цели по отношению к пусковой установке.

Известен способ стрельбы БМ, заключающийся в обнаружении и опознавании цели, захвате цели на сопровождение, сопровождении цели прицельно-навигационной системой с выдачей необходимых параметров в бортовой вычислитель, определении угловых поправок стрельбы соответственно в вертикальном и горизонтальном каналах и из соотношений

где - угол прицеливания;

- угол крена;

- полетное время снаряда на дальность;

_ц - относительная угловая скорость движения цели в горизонтальной плоскости;

D_у, D - соответственно упрежденная и текущая дальность до цели;

- отклонение соответственно температуры воздуха и заряда, давления воздуха от нормального;

v ₀ - отклонение начальной скорости снаряда от номинального значения, отработке этих поправок силовыми приводами пулеметной (пушечной) установки (ПУ) и стрельбе по цели /1/.

Для реализации этого способа на БМ существует подсистема, включающая прицельно-навигационную систему, бортовой аналоговый вычислитель, силовые привода, пулеметную (пушечную) установку /2/.

Недостатком этого способа и реализующей его системы является большая систематическая ошибка, обусловленная, в частности, неучетом угла места цели при определении угла прицеливания при стрельбе по воздушным целям малокалиберной пушкой, а в горных условиях при превышениях (принижениях) местоположения цели относительного ПУ при стрельбе 100 мм орудия, см. фиг.3.

Существует также способ стрельбы БМ снарядами умеренной баллистики /3/, заключающийся в обнаружении и опознавании цели, определении установок стрельбы из математических соотношений, в частности, поправка установки прицела на угол места цели рассчитывается по зависимости

где - угол места цели (имеет знак “плюс”, если цель выше огневой позиции (ОП), “минус”, если цель ниже ОП),

к_п - коэффициент поправок угла прицеливания на угол места цели (учитывает угол прицеливания ₀, высоту расположения цели и относительное расположение цели: выше или ниже орудия),

отработке установок стрельбы силовыми приводами орудия и стрельбе по цели /2/.

Как показали исследования, заключающиеся в расчете внешнебаллистических характеристик, в частности угла прицеливания с помощью полной стандартизованной модели полета снаряда /7/ для всего диапазона баллистик снарядов, используемых в БМ, зависимость угла прицеливания от дальности и угла места (, D) является существенно нелинейной по обоим аргументам. Из вышеприведенной зависимости (1) и таблиц к_п ( ₀) видно, что эта нелинейность учитывается только по дальности, а по углу места делается допущение о линейной зависимости от .

Таким образом, недостатком этого способа и реализующей его системы является неучет нелинейной зависимости угла прицеливания от угла места , что в конечном счете приводит к большим систематическим ошибкам в угле прицеливания, соизмеримым с ошибками при его неучете.

Кроме того, предлагаемый метод учета является достаточно громоздким, т.к. требует предварительного расчета таблиц для каждой баллистики (снаряда).

Наконец, в предлагаемом способе принципиально не может быть учтена зависимость предельной (максимальной) дальности D_мах от угла места . Необходимо дополнительное ограничивающее условие.

Поэтому наиболее близким техническим решением, выбранным в качестве прототипа, является способ стрельбы БМ по цели, заключающийся в обнаружении и распознавании, сопровождении цели с определением ее координат и параметров, определении угловых поправок: кинематических на движение цели и носителя, баллистических (угол прицеливания ₀ и деривации ₀), на скорость бокового W_Z и продольного W_X баллистического ветра, на параллакс прицела и ПУ из математических выражений, суммировании их соответственно по горизонтальному и вертикальному каналам с учетом угла крена и постоянном отклонении во время стрельбы с учетом выработанных угловых поправок стволов ПУ относительно линии визирования /4/.

Для реализации этого способа на БМ известна система стрельбы БМ по цели, содержащая обзорно-прицельную, навигационную системы, блок данных о внешней среде, силовые привода установки и пулеметную (пушечную) установку, бортовую вычислительную систему (ВС), включающую в свой состав блок выработки углов прицеливания ₀ и деривации ₀, устройство формирования углов упреждения, входы которых соединены через соответствующие входы бортовой ВС со входами обзорно-прицельной, навигационной систем и блока данных о внешней среде, а выходы - со входами блока учета угла крена ВС /4/.

Недостатком приведенного способа стрельбы БМ является неучет угла места цели , что приводит к большим систематическим ошибкам как при стрельбе малокалиберного пушечного вооружения по воздушным целям, особенно в ближней зоне, так и при стрельбе орудия умеренной и низкой баллистики в горных условиях при превышениях (принижениях) расположения цели по отношению к пусковой установке, см. фиг.1, 3.

Это становится недопустимым в условиях повышенных требований к точности стрельбы. С одной стороны, это обусловлено переходом от зенитной стрельбы БМ через ракурсные прицелы к сопроводительной стрельбе с использованием нового прицела командира (наводчика) и цифровой вычислительной системы с полным алгоритмическим обеспечением. С другой стороны, принятый на вооружение новый 100 мм снаряд предназначен для точной прецизионной стрельбы благодаря ужесточению допусков на массу и начальную скорость снаряда.

Задачей предлагаемого способа и реализующей его системы является повышение точности и соответственно эффективности стрельбы БМ, во-первых, при стрельбе малокалиберного пушечного вооружения по воздушным целям, в особенности в ближней зоне, а также при пролете цели на больших высотах; во-вторых, при стрельбе орудия умеренной и низкой баллистики в горных условиях, при превышениях (принижениях) цели над месторасположением орудия (пусковой установки).

Для решения поставленной задачи целесообразно иметь универсальную зависимость и имеющую наглядный физический смысл для широкого диапазона калибров (d=30, 100 мм).

Поставленная задача решается тем, что в известном способе стрельбы БМ по цели, включающем обнаружение и распознавание цели, сопровождение с определением координат и параметров цели, определение угловых поправок: кинематических на движение цели и носителя, баллистических (угол прицеливания ₀ и деривации ₀), на скорость бокового W_Z и продольного W_X баллистического ветра, на параллакс прицела и ПУ из математических выражений, суммирование их соответственно по горизонтальному и вертикальному каналам с учетом угла крена и постоянное отклонение во время стрельбы с учетом выработанных угловых поправок стволов ПУ относительно линии визирования, согласно изобретению предварительно перед стрельбами исходя из таблиц стрельбы определяют зависимость от дальности стрельбы обобщенного параметра функции сопротивления A(D) для каждого типа снаряда для всего возможного диапазона углов места цели , а после определения баллистических поправок до их суммирования дополнительно определяют дифферент БМ , определяют суммарный угол места цели с учетом дифферента БМ и угол прицеливания определяют с учетом угла места из соотношения

где ₀ - угол прицеливания при нулевом угле места =0 с учетом сопротивления воздуха,

х - горизонтальная дальность цели, х=Dcos,

D - дальность до цели,

А₀, А - обобщенный параметр, характеризующий функцию сопротивления снаряда соответственно при нулевом - =0 и ненулевом - 0 угле места

и суммарную угловую поправку в вертикальном канале определяют с учетом полученного угла путем его алгебраического суммирования с остальными поправками.

Поставленная задача решается также тем, что согласно изобретению угол прицеливания ₀ определяется из выражения

где g - ускорение свободного падения,

V₀ - начальная скорость снаряда,

А₀ - обобщенный параметр, характеризующий функцию сопротивления снаряда при =0.

Поставленная задача решается также тем, что в известную систему стрельбы БМ по цели, содержащую обзорно-прицельную, навигационную систему, блок данных о внешней среде, силовые привода установки и пулеметную или пушечную установку, бортовую вычислительную систему (ВС), включающую в свой состав, в частности, блок выработки углов прицеливания ₀ и деривации ₀, устройство формирования углов упреждения, входы которых соединены через соответствующие входы бортовой ВС со входами обзорно-прицельной, навигационной систем и блока данных о внешней среде, а выходы устройства формирования углов упреждения - с входами блока учета угла крена ВС, выходы которого соединены со входами силовых приводов, согласно изобретению в ВС дополнительно введен блок учета угла места цели, причем первый его вход соединен со вторым выходом обзорно-прицельной системы, второй - с выходом навигационной системы, третий и четвертый - с выходами блока выработки угла прицеливания ₀ и деривации ₀, а выходы блока учета угла места соединены со входами блока учета угла крена ВС.

Поставленная задача решается также тем, что согласно изобретению блок учета угла места содержит последовательно соединенные первый синусный преобразователь (sin1), первое множительное устройство (МУ1), первый сумматор (СУМ1), второй функциональный преобразователь (ФП2), третий сумматор (СУМ3), второе множительное устройство (МУ2), выход которого, а также выход третьего функционального преобразователя ФП3 соединены со входами блока учета угла крена, причем второй вход МУ1 соединен с выходом первого функционального преобразователя (ФП1), вход которого, а также второй вход ФП3 соединены с выходом косинусного преобразователя, вход которого, а также вход второго синусного преобразователя (sin2) и инверсный второй вход СУМ3 соединены с выходом второго сумматора, первый вход которого соединен со вторым входом обзорно-прицельной системы, а второй его вход соединен с выходом навигационной системы, выход второго синусного преобразователя соединен со вторым входом СУМ1, а входы первого синусного преобразователя и ФП3 соединены с выходами блока выработки угла прицеливания ₀ и деривации ₀.

Тем самым достигается цель изобретения. Это позволяет сделать вывод о том, что заявляемые изобретения связаны между собой единым изобретательским замыслом.

Сопоставительный анализ заявленных решений с прототипами показывает, что заявленный способ отличается от известного тем, что после определения баллистических поправок, вычисленных при нулевом угле места, до суммирования их с остальными поправками предварительно перед стрельбами исходя из таблиц стрельбы (ТС) определяют зависимость от дальности стрельбы обобщенного параметра функции сопротивления A(D) для всего возможного диапазона углов места цели , а после определения баллистических поправок до их суммирования дополнительно определяют дифферент БМ , определяют суммарный угол места цели с учетом дифферента БМ , и угол прицеливания определяют с учетом угла места из соотношения

где ₀ - угол прицеливания при нулевом угле места =0 с учетом сопротивления воздуха,

х - горизонтальная дальность цели, х=Dcos,

D - дальность до цели,

А₀, А - обобщенный параметр, характеризующий функцию сопротивления снаряда соответственно при нулевом - =0 и ненулевом - 0 угле места.

Угол прицеливания при нулевом угле места ₀ может быть получен либо непосредственно из ТС, либо из аналитического выражения

где g - ускорение свободного падения,

V₀ - начальная скорость снаряда,

А₀ - обобщенный параметр, характеризующий функцию сопротивления снаряда при =0.

Суммарную угловую поправку в вертикальном канале определяют с учетом полученного угла путем его алгебраического суммирования с остальными поправками.

Анализ литературы /5/ показывает, что в СУО существующих БМ-БМП, БТР, БМД и танков внешнебаллистические расчеты проводятся при допущении о том, что угол места =0. При стрельбе в горных условиях, по низколетящим воздушным целям неучет угла места приводит к систематическим ошибкам, которые существенно снижают эффективность стрельбы.

На фиг.1 и 2 представлены зависимости угла прицеливания и полетного времени Т_пол от дальности стрельбы D и угла места - (D, ) - фиг.1, Т_пол (D, ) - фиг.2, для штатного 30 мм снаряда АО-18 (V₀=980 м/с, ОФЗ). Как видно из графиков, наиболее сильно изменение угла места влияет на угол прицеливания. При этом погрешность нелинейно нарастает при увеличении угла места и дальности стрельбы D.

Например, на дальности D=4 км угол прицеливания составляет при нулевом угле места (=0) ₀=74 мрад, при =20° =70 мрад и при =55° =54 мрад. Другими словами, в зонах поражения цели БМП (0°, D<4 км) систематическая ошибка может достигать десятков метров. Так, на D=2000 м угол прицеливания уменьшается в полтора раза по сравнению с с 18 до 11 мрад, что соответствует систематической ошибке =14 м.

На значения полетного времени значения угла места сказываются значительно меньше, в особенности на малых дальностях до 2000 м: на дальности D=2000 м разница Т_пол при нулевом угле места (=0) и при =55° составляет сотые доли секунды.

Однако неучет угла места при расчете Т_пол при наличии дистанционных взрывателей при стрельбе по фронтально летящей воздушной цели может привести к большим промахам.

На фиг.3 представлены зависимости угла прицеливания от дальности стрельбы D и угла места для 100 мм снаряда (V₀=355 м/с). Как следует из графиков, неучет угла места приводит к большим систематическим ошибкам, доходящим до сотен мрад, в особенности на больших дальностях и углах места.

На фиг.4 представлена схема определения угла прицеливания при ненулевом угле места .

Известна так называемая формула Лендера, полученная в рамках параболической теории.

Для вывода этой зависимости, позволяющей учитывать угол места , разлагают уравнение траектории в ряд Тейлора и, ограничиваясь первыми двумя членами разложения, получают /6/

где х, у - соответственно абсцисса и ордината снаряда,

₀ - производная у по х в момент вылета снаряда,

v₀ - начальная скорость снаряда,

g - ускорение свободного падения.

И после некоторых тригонометрических преобразований при пренебрежении сопротивлением воздуха можно прийти к известной формуле Лендера, позволяющей установить соотношения между и ₀ без учета сопротивления воздуха

где - угол места цели,

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

Следует подчеркнуть, что аргументом здесь является дальность D.

В формуле Лендера угол представлен в неявном виде. Произведя ряд тригонометрических преобразований, получаем зависимость угла прицеливания от угла места в явном виде

Однако зависимость получена в рамках параболической теории стрельбы, т.е. без учета сопротивления воздуха.

Кроме того, по этой зависимости невозможно посчитать угол прицеливания на дальностях, превышающих предельную дальность стрельбы при Такие ситуации могут возникать, например, при стрельбе 100 мм снарядом в горных условиях при отрицательных углах места.

Докажем, что зависимость (2) является более общей по сравнению с формулой Лендера или что формула Лендера следует из (2).

Для этого, во-первых, сделаем первое допущение: разлагаем экспоненту е^2Ax в ряд Лорана (в окрестности точки х=0), ограничиваясь тремя членами

от зависимости (2) приходим к следующей

где ₀ - угол прицеливания при =0.

Таким образом, путем проведенных рассуждений приходим к более простой и удобной зависимости, по структуре подобной формуле Лендера, но имеющей более общий смысл: угол прицеливания при 0 - ₀ определен с учетом сопротивления воздуха.

Полученная аналитическая зависимость позволяет достаточно просто и с приемлемой точностью (и это будет доказано позже) осуществлять переход в стрельбовом алгоритме от базового (приведенного во всех таблицах стрельбы) угла прицеливания при =0 - ₀ к углу прицеливания при реальном угле места цели .

Можно доказать, что при некоторых приемлемых допущениях вместо тригонометрической функции sin 2 ₀ целесообразно записать функцию

где g - ускорение свободного падения,

V₀ - начальная скорость снаряда,

D - дальность стрельбы,

А₀ - обобщенный параметр, характеризующий функцию сопротивления снаряда при =0.

В общем случае обобщенный параметр, характеризующий функцию сопротивления А определяется из аналитического выражения

где с_x(V_r ) - эталонная функция сопротивления воздуха от относительной скорости снаряда,

с - баллистический коэффициент снаряда, кгс/м²,

H₀ - измеренное атмосферное давление, мм рт.ст,

H_0N - нормальное атмосферное давление, равное 750 мм рт.ст.,

T₀ - температура воздуха, К,

T_0N - нормальное значение температуры воздуха, равное 288,9 К,

₀ - угол бросания снаряда.

Однако, вводя допустимые упрощения о том, что для конкретного типа снаряда параметр А не зависит от начальной скорости снаряда и баллистического коэффициента, a cosconst для заданной дальности, параметр А можно считать зависящим только от дальности, А=A(D). Обобщенный параметр А можно определить заранее до стрельб для каждого типа баллистики (снаряда), используемого на БМ, и, в частности, аппроксимировать полиномом n-ой степени от дальности стрельбы.

Определение аппроксимирующей функции A(D) производится методом подбора (расчета) ее значений, при которых углы прицеливания, рассчитанные по предложенному алгоритму, соответствуют углам, полученным в результате численного интегрирования уравнений движения снаряда согласно полной стандартизованной модели (из ТС) /7/.

В случае необходимости без существенной потери точности расчеты можно упростить, заменив экспоненциальную функцию при расчете ₀ квадратичной

после алгебраических преобразований можно получить

На фиг.5-7 представлены зависимости угла прицеливания от наклонной дальности стрельбы при различных значениях угла места , полученные из последних расчетных ТС /10/ для разных типов боеприпасов: осколочно-фугасно-зажигательный (ОФЗ), осколочно-трассирующий (ОТ) и бронебойно-трассирующий (БТ).

Пунктиром на каждой из них нанесены кривые (D), полученные расчетным путем по предложенной зависимости.

Из фиг.5-7 следует, что максимальная ошибка по углу места не превышает 1,0-1,5 мрад, А до D=2,5-3 км при =60° систематическая ошибка в угле прицеливания 0,5-1,0 мрад.

Таким образом, предлагаемая для предотвращения грубых систематических ошибок зависимость угла прицеливания от угла места () (3) вполне отображает как качественную картину явления, так и отвечает потребной точности расчетов.

При этом следует заметить следующее. Анализ внешнебаллистических зависимостей (D), Т_пол (D) из различных источников, в частности, для снаряда АО-18 показывает, что сами таблицы стрельбы постоянно уточняются.

Как отмечается в /6/, для дальностей стрельбы из автоматического оружия угол прицеливания является достаточно малым, поэтому можно считать, что

Тогда из формулы Лендера можно записать

В некоторой литературе используется еще более упрощенная зависимость

Для оценки границ применимости этой зависимости построены зависимости (D, ) для 30 мм пушки БМП-3 (осколочно-фугасный снаряд) и по приближенной зависимости (4), см. фиг.8.

Сравнение фиг.5 и 8 показывает, что отклонение по составляет в зоне поражения (<60°) не более 2-3 мрад.

Однако ввиду отсутствия ограничений по вычислительной мощности в современных цифровых БВ, например 1В539М, а также в целях универсализации стрельбового алгоритма целесообразно использование полной зависимости (3).

Как отмечалось выше, разрабатываемые до настоящего времени таблицы стрельбы бронированных БМ /5/ не учитывали зависимость внешнебаллистических характеристик и прежде всего угла прицеливания от угла места цели .

В подготавливаемом дополнении к РГ-9 3 ЦНИИ МО предложил учитывать влияние угла места на угол прицеливания для 100 мм снарядов, вводя зависимость и таблицу коэффициентов поправок угла прицеливания К_п на угол места /3/.

Поправку установки прицела на угол места цели предлагается рассчитывать по зависимости 1

где _ц - угол места цели (имеет знак “плюс”, если цель выше ОП, “минус”, если цель ниже ОТ, тыс.,

К_п - коэффициент поправок угла прицеливания на угол места цели (учитывает угол прицеливания, высоту ОП и расположения цели).

Проведено сравнение предлагаемых 3 ЦНИИ значений , рассчитанных по предлагаемой зависимости (и приведенным там же в /3/ коэффициентам) и по предлагаемой согласно изобретению со значениями из расчетных таблиц стрельбы, полученных путем решения полной стандартизованной системы дифференциальных уравнений (и подтвержденных экспериментальным отстрелом).

На фиг.9 (а-д) приведены зависимости угла прицеливания от дальности стрельбы для углов места =0, 10, 20, 30 и -10°. Интервал углов места выбран исходя из ограничений системы управления огнем (СУО) перспективных БМ по углу прокачки линии визирования в вертикальной плоскости -1060, т.е. на 60° вверх и на 10° вниз при стрельбе прямой наводкой.

На фиг.10 (а и б) дополнительно приведены зависимости абсолютной погрешности в угле прицеливания (10а) и погрешности в дальности D (10б) от дальности для 100 мм снаряда. Погрешность представляет собой разность угла прицеливания, вычисляемого по предлагаемой зависимости (3) и угла прицеливания, получаемого путем решения полной стандартизованной системы уравнений внешней баллистики /7/ для данного типа снаряда.

Погрешность D получена исходя из с учетом коэффициента чувствительности Х_тыс.

На фиг.11 приведены зависимости абсолютной погрешности в угле прицеливания от дальности для 100 мм снаряда, рассчитанные по зависимости (1) (3 ЦНИИ).

Анализ приведенных графиков (фиг.9-11) позволяет сделать следующие выводы:

1. Максимальная систематическая ошибка (погрешность) в угле прицеливания при расчете его по предложенной зависимости (3) не превышает 2-3 мрад при изменении угла места от -10 до +30° за исключением последних 200-300 м траектории.

Максимальная систематическая ошибка по дальности при этом на всей траектории не превышает 20-30 м, что составляет менее одного вероятного отклонения по дальности (1 Вд) на соответствующей дальности.

Учитывая, что чувствительность изменения дальности к изменению угла прицеливания для рассматриваемых 100 мм снарядов низкой и умеренной баллистики на предельных дальностях резко уменьшается (и это отражено на графиках фиг.10а и 10б, во-вторых, стрельба на предельных (больших) дальностях ведется, как правило, по площадным целям, а, в-третьих, что частота боевых ситуаций стрельбы 100 мм снарядом на больших (предельных) углах места невелика, можно сделать вывод о приемлемости использования зависимости (3) при учете угла места при реализуемой в настоящее время точности исходных данных.

2. Предлагаемый способ учета по зависимости (1) с помощью предварительно рассчитываемых таблиц поправочных коэффициентов 3 ЦНИИ дает существенную (до 30 мрад при =30°) систематическую ошибку в угле прицеливания , причем резко увеличивающуюся с увеличением угла места. Это объясняется принятым допущением о линейной зависимости угловой поправки от величины угла места .

Кроме того, эта зависимость (1), как всякая аппроксимирующая зависимость, утрачивает по сравнению с аналитической зависимостью (2) или (3), полученной на базе формулы Лендера, наглядный физический смысл, а также требует дополнительных расчетов по определению коэффициентов для каждого типа снаряда, т.е. неуниверсальна.

Выше доказано, что при стрельбе перспективной БМ как из 30 мм автоматической пушки, так и 100 мм орудия необходимо учитывать угол мета цели и предложена зависимость для его учета.

Однако используемые при учете угла места угол тангажа БМ и угол наклона линии визирования относительно плоскости башни определяются (измеряются) с некоторыми погрешностями, следовательно, необходимо учесть влияние точности исходных данных на точность определения угла прицеливания (далее ), т.е. случайную составляющую этой ошибки.

Оценим ошибку, вносимую в угол прицеливания при учете угла места по (3) для 30 мм снаряда.

Используя метод линеаризации /8/ и предполагая независимыми переменными угол прицеливания при нулевом угле места ₀ и угол места (равный сумме угла тангажа БМ и угла наклона линии визирования к плоскости башни), можно записать среднеквадратическое отклонение (СКО) угла прицеливания с учетом угла места

- при расчете по предлагаемой зависимости (3)

- при расчете по упрощенной зависимости (4)

-

На фиг.12 (а и б) приведены зависимости СКО определения для 30 мм ОФЗ снаряда от наклонной дальности до цели для углов места =10, 20...60° при двух значениях СКО определения угла места =3' и =20' (соответствуют существующему и перспективному их уровню).

Как следует из графиков фиг.12, СКО определения угла прицеливания нелинейно возрастает по дальности. По предлагаемой нами зависимости (2) и случайные ошибки ниже, в особенно на больших дальностях стрельбы, чем по упрощенной (4). При этом относительная погрешность не превышает соответственно сотых (при =3') и десятых долей процента (при =20').

На фиг.13 (а и б) и 14 (а и б) приведены зависимости СКО определения от дальности для двух типов 100 мм снарядов (фиг.13 - V₀ =355 м/с, фиг.14 - V₀=250 м/с) при двух значениях СКО определения угла места =3' и =20' для углов места =-10, 0, 10, 20 и 30°.

Как следует из графиков фиг.13-14, СКО определения угла прицеливания не превышает соответственно 0,5 мрад при =3' и 1,5 мрад при =20', а на большей части траектории составляет соответственно сотые и десятые доли мрад.

Некоторый всплеск на последнем участке траектории объясняется резким возрастанием угла прицеливания при приближении к предельным дальностям стрельбы. И, следовательно, относительная погрешность при этом практически не возрастает и не превышает на всех дальностях стрельбы соответственно сотых (=3') и десятых (=20') долей процента.

Таким образом, сказанное выше должно снять первоначальные опасения разработчиков по поводу внесения дополнительной ошибки в угол прицеливания при учете угла места цели: даже при существующем уровне точности навигационного оборудования (датчик тангажа) и при стрельбе сходу угол прицеливания не будет “зашумлен” ошибками первичной информации, естественно, при исправности аппаратуры.

Анализ известных способов стрельбы в данной области техники не позволил выявить в них совокупность признаков, отличающих заявляемые решения от прототипов.

Отдельные операции, входящие в заявляемый способ, широко известны. Однако при их введении в способ в указанной последовательности (связи) по предлагаемым соотношениям достигается желаемый эффект - повышение эффективности стрельбы БМ по скоростной воздушной цели.

При изучении технических решений в других областях техники признаки, отличающие заявляемое изобретение - систему стрельбы БМ по цели от прототипа, также не были выявлены.

Это позволяет сделать вывод о соответствии предлагаемых решений критериям новизны и изобретательского уровня.

На фиг.1 представлена зависимость угла прицеливания от дальности стрельбы D при различных углах места для штатного 30 мм снаряда АО-18 (V₀=980 м/с, ОФЗ).

На фиг.2 представлена зависимость полетного времени Т _пол от дальности стрельбы D при различных углах места для штатного 30 мм снаряда АО-18 (V₀=980 м/с, ОФЗ) /9/.

На фиг.3 представлена зависимость угла прицеливания от дальности стрельбы D при различных углах места для штатного 100 мм снаряда (V₀ =355 м/с) /9/.

На фиг.4 представлена схема определения угла прицеливания при ненулевом угле места .

На фиг.5 представлены зависимости угла прицеливания от дальности стрельбы D при различных значениях угла места для 30 мм осколочно-фугасно-зажигательного снаряда /10/.

На фиг.6 представлены зависимости угла прицеливания от дальности стрельбы D при различных значениях угла места для 30 мм осколочно-трассирующего снаряда /10/.

На фиг.7 представлены зависимости угла прицеливания от дальности стрельбы D при различных значениях угла места для 30 мм бронебойно-трассирующего снаряда /10/.

На фиг.8 приведены зависимости угла прицеливания от дальности стрельбы D при различных углах места для 30 мм ОФЗ снаряда, построенные по ТС и по упрощенной зависимости (4).

На фиг.9 (а-д) приведены зависимости угла прицеливания от дальности стрельбы D для углов места =0, 10, 20, 30 и -10° для штатного 100 мм снаряда (V₀ =355 м/с).

На фиг.10 (а и б) приведены зависимости абсолютной погрешности - систематической ошибки в угле прицеливания и в дальности D от дальности стрельбы D для штатного 100 мм снаряда (V₀ =355 м/с), получаемой при расчете по предлагаемой зависимости (2), (3).

На фиг.11 приведены зависимости абсолютной погрешности - систематической ошибки в угле прицеливания от дальности стрельбы D для штатного 100 мм снаряда (V₀ =355 м/с), получаемой при расчете по зависимости (1).

На фиг.12 (а и б) приведены зависимости СКО угла прицеливания для 30 мм ОФЗ снаряда от дальности до цели D для углов места =10, 20...60° для двух значений СКО определения угла места =3' (фиг.12а) и =20' (фиг.12б) при расчете по зависимости (3) и (4).

На фиг.13 (а и б) приведены зависимости СКО угла прицеливания для 100 мм снаряда (v₀=355 м/с) от дальности до цели D для углов места =-10, 0, 10, 20 и 30° для двух значений СКО угла места =3' (фиг.13а) и =20' (фиг.13б).

На фиг.14 (а и б) приведены зависимости СКО угла прицеливания для 100 мм снаряда (V₀=250 м/с) от дальности до цели D для углов места =-10, 0, 10, 20 и 30° для двух значений СКО угла места =3' (фиг.14а) и =20' (фиг.14б).

На фиг.15 представлена функциональная схема системы стрельбы БМ по цели и место в ней заявляемого блока учета угла места.

На фиг.16 представлена структурная схема блока учета угла места.

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

После взятия на сопровождение атакующей воздушной цели типа самолета (или вертолета) из обзорно-прицельной системы в вычислительную систему (ВС) поступают непрерывно сигналы об углах визирования цели и и угловых скоростях соответственно в двух плоскостях системы координат, связанной с носителем X_HY_HZ_H, а также дискретные замеры дальности D. С навигационной системы в ВС поступают также данные о носителе: скорость носителя, углы тангажа, крена и т.д.

Предварительно в ВС введены данные об оружии (баллистический коэффициент, относительная начальная скорость снаряда), а также данные о внешней среде.

На основании полученной информации в устройстве формирования углов упреждения и рассчитываются кинематические поправки, обусловленные движением цели и носителя - и - соответственно в горизонтальной и вертикальной плоскостях прицельной системы координат X_DY_DZ_D.

Для этого предварительно определяется скорость сближения цели с носителем в блоке формирования скорости сближения , вычисляется абсолютная начальная скорость снаряда v₀₁ в блоке формирования абсолютной начальной скорости снаряда из математического выражения, например,

где v₀ - относительная начальная скорость снаряда, м/с,

v_н - скорость носителя (БМ), м/с,

, - угол визирования цели соответственно в горизонтальной и вертикальной плоскости в связанной с носителем системе координат, рад

после чего находят время полета снаряда t_пол и упрежденную дальность D_у

где с - баллистический коэффициент снаряда, м² /кгс,

Н(Н) - относительная плотность воздуха,

D, D_y - соответственно текущая и упрежденная дальность до цели, м,

- скорость сближения цели и носителя, м/с,

- угловая скорость линии визирования относительно соответственно вертикальной (OY_D) и горизонтальной (OZ_D ) оси прицельной с. к. X_DY_DZ_D , 1/c,

t_З - время задержки (время между последним замером координат и параметров цели и выстрелом), с.

Кроме того, в ВС вычисляются остальные поправки, в частности, на базу (параллакс), понижение снаряда под действием силы тяжести (угол прицеливания), деривацию и т.п.

Вычисленные в блоке выработки угла прицеливания ₀ и деривации ₀ значения ₀ и ₀ при нулевом угле места (=0) дали корректируются в блоке учета угла места и только после этого поступают на соответствующие входы блока учета угла крена.

Достаточно подробно их вычисление приведено в обширной литературе, в частности /3, 5/.

Далее комбинация выработанных поправок (с учетом угла крена) по каждому из каналов поступает на вход силового привода.

Силовые приводы, отрабатывая управляющие сигналы с учетом сигнала обратной связи, в каждый момент времени разворачивают стволы ПУ в нужном направлении.

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

1. Повышается точность и соответственно эффективность стрельбы за счет предотвращения систематических ошибок при углах места, отличных от нуля.

2. Расширяется диапазон условий боевого применения как 30 мм автоматической пушки в качестве зенитного вооружения, так и 100 мм орудия в связи с возможностью точной стрельбы в горных условиях при превышении (принижении) места цели по сравнению с месторасположением орудия. Появляется возможность использования артиллерийского оружия БМ типа БМП-3 в городских условиях, в частности обстрела верхних этажей зданий.

3. По сравнению с традиционной формулой Лендера предлагаемые зависимости позволяют рассчитывать угол прицеливания и на дальностях, превышающих предельную баллистическую дальность стрельбы (при =0).

Источники информации

1. Изделие 1В539. Техническое описание ПВА 3.031.039 ТО Тула, КБП, 1985, стр.12-16.

2. Комплекс вооружения 2К23 боевой машины пехоты БМП-3. Техническое описание и инструкция по эксплуатации. Тула, КБП, 1991, стр.1-10.

3. Табулированная база данных для расчета установок при стрельбе в равнинных и горных условиях из 100 мм орудия - пусковой установки 2А70, установленной в боевой машине пехоты БМП-3. Осколочно-фугасный снаряд 3ОФ70, РПЛА, 90004-01, Москва, 3ЦНИИ МО РФ, 2000.

4. Патент России №2172463, МПК7 F 41 H 7/02, F 41 G 5/14 (прототип).

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. ТС РГ №9, М., Воениздат, 1992.

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

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

8. Е.С.Вентцель. Теория вероятностей. Госиздат физматлитературы, М., 1962.

9. Техническая справка. Основные и поправочные таблицы стрельбы снарядом ОФ32 с углами места цели от -10 до 30°. Тула, КБП, 2001.

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