Устройство для прицеливания

 

Изобретение относится к военной технике, а более конкретно - к средствам прицеливания комплексов вооружения боевых машин. Устройство содержит пульт управления 20 наводчика, блок формирования 10 прицельной марки и сопряженную с его первым входом оптическую формирующую систему 12, блок подсветки 7 прицельной марки и источник питания 3. Кроме того, в устройство для прицеливания введены блок изменения яркости 6 прицельной марки, сумматор 8, блок формирования 14 постоянного сигнала, переключатель 28, блок задания угла 27, концевой выключатель 15, датчики схода 25 управляемой ракеты, типа прицела 32, управляемой ракеты 31 и цели 29, блок дальности 21 цели, первый делитель 22, реле 23 времени, последовательно соединенные генератор 4 периодических сигналов, блок регулировки 1 частоты периодического сигнала, блок регулировки 2 амплитуды периодического сигнала, блок ограничения 5. Введены также последовательно соединенные первый блок изменения масштаба 30, второй делитель 26, блок вычитания 24, третий делитель 19, управляемый коммутатор 18, привод 16 и апертурная диафрагма 11, оптически сопряженная вторым входом с выходом оптической формирующей системы, первым выходом с первым входом блока формирования прицельной марки, а вторым выходом механически соединена со вторым входом концевого выключателя 15. 1 ил.

Предлагаемое устройство относится к средствам повышения точности стрельбы, а более конкретно к устройствам для прицеливания.

Для решения задачи поражения цели при стрельбе из танков, различных боевых машин и артиллерийских установок необходимо прежде всего решать задачу встречи снаряда с целью. В настоящее время эта задача решается путем придания вооружению танка или другой боевой машины такого положения перед выстрелом, которое обеспечило бы совмещение траектории снаряда с целью в момент достижения снарядом цели. Это обеспечивается визирным и прицельными устройствами. От эффективности устройств прицеливания (и визирования) зависит эффективность вооружения, а вместе с тем и эффективность стрельбы в целом.

Известно, например, устройство для прицеливания комплекса вооружения танка Т-62 (см. например, Руководство по материальной части и эксплуатации танка Т-62. М. Воениздат МО СССР, 1968, с. 195 210). В этом комплексе при стрельбе в обычных условиях с места по неподвижной цели прицеливание осуществляется путем совмещения центра цели с прицельной маркой, которая в случае необходимости может подсвечиваться, а изменение дальности учитывается перемещением прицельной марки на определенную угловую величину в вертикальной плоскости до выстрела. При этом возникает необходимое угловое рассогласование между прицельной маркой и вооружением (ось канала ствола), что обеспечивает однообразные прицеливания (совмещение центра цели и прицельной марки). Однако этому прицельному устройству свойственны недостатки. При стрельбе в условиях, отличных от обычных (стрельбе с ходу, по движущейся цели, при боковом ветре и т. д.), приходится вводить поправки в положение прицельной марки относительно центра цели или же использовать один из вспомогательных прицельных индексов на шкале боковых поправок. В этом случае нарушается однообразие прицеливания, снижается его точность, а вместе с тем резко падает и эффективность стрельбы.

Известно также устройство для прицеливания (см. например, Танк И-80Б. Техническое описание и инструкция по эксплуатации. Кн. 1, М. Воениздат, 1984, с. 48 64), являющееся прототипом предлагаемого устройства. Оно содержит пульт управления наводчика, блок формирования прицельной марки и сопряженную с его первым входом оптическую формирующую систему, связанную с первым выходом пульта управления наводчика, блок подвески прицельной марки, первый вход которого соединен со вторым выходом пульта управления наводчика, а выход со вторым входом блока формирования прицельной марки и источник питания. Это устройство имеет недостатки. При стрельбе управляемой ракетой наводчик вынужден удерживать прицельную марку на цели (на точке прицеливания) продолжительное время. Например, при стрельбе управляемой ракетой на максимальную дальность и попадании в цель наводчик удерживает прицельную марку на цели в течение 10 11 с, а при промахе 17 18 с. Такое прицеливание, несмотря на то, что оно точнее и проще, чем в танке Т-62, вызывает повышенную напряженность наводчика, в частности его зрительного аппарата, что очень часто приводит к потере цели или прицельной марки (даже при ее подсветке), особенно в условиях действия пыледымовых и световых помех. Кроме того, невозможность изменения яркости прицельной марки и постоянно меняющаяся яркость фона и цели затрудняют обнаружение прицельной марки на пестрых фонах различной яркости. А уменьшение яркости фона и цели (по отношению к яркости прицельной марки) увеличивает степень их экранирования, что приводит к потере цели. Все это существенно снижает эффективность стрельбы, особенно, управляемой ракетой.

Целью изобретения является улучшение условий, повышение помехоустойчивости и точности прицеливания.

Цель достигается тем, что в известное устройство введены блок изменения яркости прицельной марки, первый вход которого соединен с выходом источника питания, а второй с третьим выходом пульта управления наводчика, сумматор, первый вход которого соединен с первым выходом блока изменения яркости прицельной марки, а выход со вторым входом блока подсветки прицельной марки, блок формирования постоянного сигнала, переключатель, блок задания угла, концевой выключатель, датчики схода управляемой ракеты, типа прицела, управляемой ракеты и цели, блок дальности цели, вход которого соединен с четвертым выходом пульта управления наводчика, а выход со входом блока формирования постоянного сигнала, первый делитель, первый выход которого соединен с выходом блока дальности цели, а второй с первым выходом датчика типа ракеты, реле времени, первый и второй входы которого соединены с выходами соответственно первого делителя и датчика схода управляемой ракеты, последовательно соединенные генератор периодических сигналов, вход которого соединен с пятым выходом пульта управления наводчика, блок регулировки частоты периодического сигнала, второй вход которого соединен с шестым выходом пульта управления наводчика, блок регулировки амплитуды периодического сигнала, второй вход которого соединен с седьмым выходом пульта управления наводчика, а третий вход со вторым выходом блока изменения яркости прицельной марки, блок ограничения, второй вход которого соединен с восьмым выходом пульта управления наводчика, а выход со вторым входом сумматора, введены также последовательно соединенные первый блок изменения масштаба, вход которого соединен с выходом датчика типа цели, второй делитель, второй вход которого соединен со вторым выходом датчика типа управляемой ракеты, блок вычитания, второй вход которого соединен через переключатель с выходами блока задания угла и датчика типа прицела, третий делитель, второй вход которого соединен с третьим выходом датчика типа управляемой ракеты, управляемый коммутатор, второй вход которого соединен с выходом реле времени, второй блок изменения масштаба, привод, второй вход которого через концевой выключатель соединен с выходом блока формирования постоянного сигнала, и апертурная диафрагма, оптически сопряженная вторым входом с выходом оптической формирующей системы, первым выходом оптической формирующей системы, первым выходом с первым входом блока формирования прицельной марки, а вторым выходом механически соединена со вторым входом концевого выключателя.

Изобретение поясняется чертежом, на котором показано взаимное расположение и связи элементов предложенного устройства для прицеливания. Новые элементы и связи показаны пунктиром. Сплошными линиями показаны элементы и связи, реализующие прототип.

На чертеже приняты следующие обозначения: 1 блок регулировки частоты периодического сигнала (БРЧПС); 2 блок регулировки амплитуды периодического сигнала (БРАПС); 3 источник питания (ИП); 4 генератор периодического сигнала (ГПС); 5 блок ограничения (БО); 6 блок изменения яркости прицельной марки (БИЯПМ); 7 блок подсветки прицельной марки (БППМ); 8 - сумматор (С); 9 наводчик (Н); 10 блок формирования прицельной марки (БФПМ); 11 апертурная диафрагма (АД); 12 оптическая формирующая система (ОФС); 13 цель (Ц); 14 блок формирования постоянного сигнала (БФС); 15 - концевой выключатель (КВ); 16 привод (П); 17 второй блок изменения масштаба (БИМ₂); 18 управляемый коммутатор (УК); 19 третий делитель (Д₃); 20 пульт управления наводчика (ПУН); 21 блок дальности цели (БДЦ); 22 первый делитель (Д₁); 23 реле времени (РВ); 24 блок вычитания (БВ); 25 датчик схода управляемой ракеты (ДСР); 26 второй делитель (Д₂); 27 блок задания угла (БЗУ); 28 переключатель (ПК); 29 датчик типа цели (ДТЦ); 30 первый блок изменения масштаба (БИМ₁), 31 датчик типа управляемой ракеты (ДТР); 32 датчик типа прицела (ЖТП).

Блоки 3, 7, 10, 12, 13 и 20 являются штатными элементами прототипа и используются в предлагаемом техническом решении без каких-либо конструктивных изменений. Конструктивное исполнение блоков 1, 2, 4 6, 8, 11, 14 19, 21 - 32 широко известно в научно-технической литературе (см. например, Корнеев В.В. и др. Электроавтоматика и электрооборудование танков, ч. I, М. ВАБТВ, 1964, с. 19 104, 191 220; Энциклопедия кибернетики, ч. I, Киев, 1975, с. 254 256).

Привод 16, воздействуя на апертурную диафрагму 11, обеспечивает изменение диаметра ее отверстия, что вызывает изменение и апертуры. Конструктивно привод выполнен на основе электродвигателя с механизмом возврата в исходное положение при отсутствии электрического сигнала на его входе. Блок дальности цели 21 является штатным элементом танковых дальномеров (см. например, Шишковский В. М. и др. Вооружение танков и БМП. Учебник, М. ВАБТВ, 1983, с. 127 131) и используется без конструктивных изменений. Исполнение блока 23 (реле времени) также хорошо известно (см. например, Синельников А.Х. Электронные реле времени. М. Энергия, 1974, с. 101 129, 148 162, 172 181, Фелпс Р. 750 практических электронных схем. Справочное руководство, пер. с англ. М. Мир, 1986, с. 347, 440 454, 462 и др.). Датчик схода управляемой ракеты 25 формирует информацию о моменте схода управляемой ракеты с пусковой установки или ее вылета из канала ствола орудия пусковой установки и может быть выполнен как на основе концевого выключателя, замыкаемого при откате орудия - пусковой установки, соответствующем выходу управляемой ракеты из канала ствола, так и на основе блока задержки, величина задержки которого соответствует времени движения управляемой ракеты по каналу ствола от момента нажатия на кнопку стрельбы до момента ее вылета из канала ствола. Оба вида исполнения реализованы в современных комплексах вооружения (см. например, Галандин Н.С. и др. Вооружение танков и БМП, М. ВАБИВ, 1986, с. 38 64). Блок формирования постоянного сигнала 14 и датчик типа прицела 32 выполнены на основе делителей напряжения с переключателями, которые в зависимости от положения переключателей формируют сигналы в электрической форме, соответствующие необходимой скорости движения привода 16 (на выходе блока 14) и исходной величине угла поля зрения применяемого для стрельбы типа прицела (на выходе блока 32). На выходе датчика типа цели формируется электрический сигнал, соответствующий максимальному видимому размеру обстреливаемой цели. Датчик типа управляемой ракеты 31, как и предшествующие, выполнен на основе делителя напряжения и на его выходах формируется следующая информация: на первом выходе информация о средней скорости ракеты V_ур.ср., на втором о максимальной дальности стрельбы управляемой ракетой данного типа и на третьем о времени полета управляемой ракеты выбранного типа при стрельбе на максимальную дальность.

Работает предлагаемое устройство для прицеливания следующим образом. Наводчик 9, включив систему управления огнем (в том числе блоки 1 7, 16, 20, 21, 27) и подав питание на остальные электронные блоки, устанавливает переключатели блоков 28 и 32 в необходимые положения, наблюдается через блок формирования прицельной марки 10 и оптическую формирующую систему 12 поле боя, ведет разведку целей и, выбрав определенную из них (цель 13) для поражения, устанавливает переключатели датчиков типа цели 29 и управляемой ракеты (выбранной для стрельбы) 31 в необходимое положение. На блоке 30 устанавливают необходимый коэффициент запаса К₃. Затем с помощью пульта управления наводчика 20 и оптической формирующей системы 12 совмещает, подавая сигнал управления с первого выхода блока 20 на вход блока 12, точку прицеливания на цели, изображение которой через блоки 12 и 11 подается на первый вход блока 10, с прицельной маркой, сформированной в блоке 10. В прототипе прицельная марка нанесена на стеклянную пластинку в форме угольника, с вершиной которого и совмещается точка прицеливания при прицеливании (см. например, Котовский В. И. Курс вооружения танка. М. ВАБТВ, 1957, с. 340). Подсветка прицельной марки производится путем подачи на второй вход блока 10 сигнала с выхода блока 7, который включается по сигналу со второго выхода блока 20. Изменения яркости прицельной марки достигается за счет изменения напряжения подсветки, для чего в цепь питания лампы подсветки включается регулируемое сопротивление, установленное в блоке 6 предлагаемого устройства и управляемое перед каждым прицеливанием сигналами с третьего выхода блока 20. В дальнейшем (в процессе всего прицеливания по одной цели) сигнал на первом выходе блока 6 остается постоянным. Для получения переменной составляющей сигнала подсветки используется блок 4 (генератор периодических сигналов). При этом его параметры устанавливаются с помощью блоков 1, 2 и 5, поскольку для различных наводчиков они различны. Управление блоком 4 происходит путем подачи на его вход сигнала с пятого выхода блока 20. Управление блоками 1, 2 и 5 происходит путем подачи на их вторые входы сигналов с шестого, седьмого и восьмого выходов блока 20 соответственно. Одновременно с установкой оптимальной частоты в блоке 1 наводчик с помощью блоков 2 и 6 добивается оптимального контраста между прицельной маркой и целью (фоном). При этом со второго выхода блока 6 снимается сигнал, пропорциональный уровню напряжения подсветки, установленному при регулировке. Подача этого сигнала на третий вход блока 2 обеспечивает установку верхнего уровня изменения амплитуды периодического сигнала. Совместив прицельную марку с целью наводчик производит замер дальности на нее путем нажатия на кнопку измерения дальности на пульте управления наводчика 20 и подачи с его четвертого выхода сигнала на вход блока 21. Сигнал пропорциональный измеренной дальности формируется в блоке дальности цели 21 (см. например, Шишковский В.М. Вооружение танков БМП, учебник, М. ВАБТВ, 1983, с. 111 131) и подается на первый вход первого делителя, на второй вход которого подается сигнал, пропорциональный скорости выбранной управляемой ракеты, который формируется на первом выходе датчика типа управляемой ракеты 31. Поэтому на выходе первого делителя формируется сигнал, пропорциональный времени полета управляемой ракеты к цели, который затем подается на первый вход реле времени 23. На выходе второго делителя 26 формируется сигнал, пропорциональный минимальному значению угла поля зрения по алгоритму β_min минимальное значение угла поля зрения, К_з коэффициент запаса, изменяемый в пределах 1,5 5, В_ц максимальный видимый размер цели, l_см заданное смещение (линейное) управляемой ракеты от линии прицеливания, Д_ц.maх максимальная дальность стрельбы выбранным типом управляемой ракеты, который подается на первый вход блока вычитания 24, на второй вход которого подается сигнал с выхода переключателя 28. При этом, если переключатель блока 27 находится в исходном положении, то через переключатель 28 подается сигнал с выхода блока 32, соответствующий (пропорциональный) исходному углу поля зрения данного типа прицела. Если же переключатель блока задания угла установлен на определенный угол β₁, то переключатель 28 обеспечивает отключение от блока 24 сигнала с блока 32 и подключение сигнала с блока 27, соответствующего заданному углу β₁, который определяется заранее по алгоритму β₁=2K_з(m_р+3σ_р), где β₁ уменьшенный после измерения дальности угол поля зрения,
К₃ коэффициент запаса,
m_p математическое ожидание углового отклонения управляемой ракеты от линии прицеливания в плоскости захвата ее системой наведения,
σ_р среднеквадратическое угловое отклонение управляемой ракеты в плоскости захвата ее системой наведения,
и устанавливается наводчиком вручную по шкале блока задания угла 27. При переключении блока 27 из исходного положения включается (также вручную наводчиком) и блок формирования постоянного сигнала 14 (если переключатель блока 27 находится в исходном положении, то блок 14 не включается и не работает). Поэтому при нажатии на кнопку измерения дальности на выходе блока 14 формируется постоянный сигнал для ускоренного перемещения апертурной диафрагмы с исходного положения (угол поля зрения β_o) в первое положение (в котором угол поля зрения равен β₁). При достижении этого положения срабатывает концевой выключатель 15 и привод 16 отключается от блока 14. В блоке 24 минимальное значение угла поля зрения β_min вычитается из исходного значения угла поля зрения (если блок 27 в исходном положении) или из β₁ (если на блоке 27 установлен угол β₁). На выходе третьего делителя 19 формируется сигнал, пропорциональный угловой скорости уменьшения поля зрения по одному из алгоритмов:

где угловая скорость уменьшения угла поля зрения,
t_п.р.max время полета управляемой ракеты на максимальную дальность,
который затем подается на первый вход управляемого коммутатора 18.

Необходимость введения промежуточного угла поля зрения β₁ вызывается большими угловыми отклонениями управляемой ракеты от линии прицеливания на участке вывода ее в заданное положение (в зону захвата системой управления) и по величине значительно превышает угол поля зрения, необходимый для надежного ведения управляемой ракеты вдоль линии прицеливания. Поэтому после вывода управляемой ракеты на линию пpицеливания угол поля зрения целесообразно плавно уменьшать от значения β₁ до необходимого β₂, с угловой скоростью, соответствующий скорости удаления управляемой ракеты от стреляющего объекта.

После нажатия на кнопку стрельбы, расположенную на пульте управления наводчика 20, происходит выстрел управляемой ракетой. Информация о моменте вылета управляемой ракеты из канала ствола формируется на выходе датчика схода управляемой ракеты 25 и подается на второй вход реле времени 23. С этого момента с выхода реле времени 23 подается сигнал на второй вход управляемого коммутатора 18, благодаря чему последний включается и обеспечивает подачу сигнала с выхода третьего делителя 19 на вход привода 16. Продолжительность включенного состояния управляемого коммутатора 18 определяется величиной сигнала на выходе первого делителя 22 и соответствует времени полета управляемой ракеты на измеренную дальность. При достижении управляемой pакетной цели реле времени 23 отключает сигнал с управляемого коммутатора 18, который отключается и отключает сигнал со входа привода 16. В связи с этим привод 16 останавливается и прекращает движение апертурной диафрагмы 11.

Угол поля зрения прицела в этом случае будет определяться выражением:

где Д_ц дальность цели.

Чем на большей дальности находится цель, тем меньшим будет угол поля зрения к моменту подлета управляемой ракеты к цели. Минимальное значение угла поля зрения устанавливается при стрельбе на максимальную дальность. После обработки приводом 16 заданного значения он останавливается (после снятия с его выхода сигнала с блока 18), а затем возвращается в исходное положение (например, под действием пружин). При этом концевой выключатель 15 переводится во включенное положение. Реле времени 23, после снятия сигнала с блока 18, также возвращается в исходное положение. После этого элементы предлагаемого устройства готовы как к последующему выстрелу, так и к измерению дальности очередной цели.

Таким образом, предложенное устройство не снижает поисковых возможностей комплекса в целом, так как при поиске и разведке целей угол поля зрения остается максимальным (исходным). А периодические сужения (уменьшения) угла поля зрения не оказывают влияния, так как в этот момент цель уже найдена и прицельная марка совмещена с точкой прицеливания.

Введение новых элементов и связей позволило в существенной степени устранить ранее отмеченные недостатки и достичь положительного эффекта. Сужение поля зрения до значения β₁, а затем по мере движения управляемой ракеты к цели позволяет экранировать периферийную часть поля зрения и исключить действие световых помех, возникающих с этой части за время движения управляемой пакеты к цели (10 с и более). Вместе с этим повышается контраст и четкость прицельной марки и цели (см. например, Бутиков Е.И. Оптика, М. Высшая школа, 1986, с. 347 352). Все это позволило в значительной степени улучшить условия прицеливания, а вместе с этим повысить его помехоустойчивость и точность, особенно при стрельбе управляемыми ракетами (на 10 15%).

Кроме того, такое решение обеспечивает наводчика новой информацией: по степени сужения поля зрения можно судить о моменте подлета управляемой ракеты к цели, а по прекращению сужения о промахе, если не соблюдается попадание. Это может в ряде случаев сократить время на слежение за целью на 50 70% что существенно повышает быстродействие комплексов вооружения.

Формула изобретения

Устройство для прицеливания, содержащее пульт управления наводчика, блок формирования прицельной марки и сопряженную с его первым входом оптическую формирующую систему, связанную с первым выходом пульта управления наводчика, блок подсветки прицельной марки, первый вход которого соединен с вторым выходом пульта управления наводчика, а выход с вторым входом блока формирования прицельной марки, и источник питания, отличающееся тем, что в него введены блок изменения яркости прицельной марки, первый вход которого соединен с выходом источника питания, а второй с третьим выходом пульта управления наводчика, сумматор, первый вход которого соединен с первым выходом блока изменения яркости прицельной марки, а выход с вторым входом блока подсветки прицельной марки, блок формирования постоянного сигнала, переключатель, блок задания угла, концевой выключатель, датчики схода управляемой ракеты типа прицела, управляемой ракеты и цели, блок дальности цели, вход которого соединен с четвертым выходом пульта управления наводчика, а выход с входом блока формирования постоянного сигнала, первый делитель, первый вход которого соединен с выходом блока дальности цели, а второй с первым выходом датчика типа ракеты, реле времени, первый и второй входы которого соединены с выходами соответственно первого делителя и датчика схода управляемой ракеты, последовательно соединенные генератор периодических сигналов, вход которого соединен с пятым выходом пульта управления наводчика, блок регулировки частоты периодического сигнала, второй вход которого соединен с шестым выходом пульта управления наводчика, блок регулировки амплитуды периодического сигнала, второй вход которого соединен с седьмым выходом пульта управления наводчика, а третий вход с вторым выходом блока изменения яркости прицельной марки, блок ограничения, второй вход которого соединен с восьмым выходом пульта управления наводчика, а выход с вторым входом сумматора, введены также последовательно соединенные первый блок изменения масштаба, вход которого соединен с выходом датчика типа цели, второй делитель, второй вход которого соединен с вторым выходом датчика типа управляемой ракеты, блок вычитания, второй вход которого соединен через переключатель с выходами блока задания угла и датчика типа прицела, третий делитель, второй вход которого соединен с третьим выходом датчика типа управляемой ракеты, управляемый коммутатор, второй вход которого соединен с выходом реле времени, второй блок изменения масштаба, привод, второй вход которого через концевой выключатель соединен с выходом блока формирования постоянного сигнала, и апертурная диафрагма, оптически сопряженная вторым входом с выходом оптической формирующей системы, первым выходом с первым входом блока формирования прицельной марки, а вторым выходом механически соединена с вторым входом концевого выключателя.

РИСУНКИ

Рисунок 1