Способ прицеливания

 

Изобретение относится к способам повышения эффективности стрельбы, а более конкретно к способам прицеливания. Сущность способа прицеливания заключается в том, что угол поля зрения прицела при стрельбе управляемой ракетой уменьшают от исходного значения β_o до расчетного значения β₁ после измерения дальности, а после вывода управляемой ракеты на линию прицеливания уменьшают до расчетного значения β₂ с угловой скоростью βʹ. В момент достижения управляемой ракетой цели угол поля зрения увеличивают до исходного значения β_o. Минимальную величину угла поля зрения ограничивают, исходя из условия β_min≥ K₃(B_ц+l_см/D_ц.max), где K_з - коэффициент запаса, B_ц - максимальный линейный размер цели, l_см - заданное смещение управляемой ракеты от линии прицеливания, D_ц.max - максимальная дальность стрельбы. 1 ил.

Изобретение относится к способам повышения эффективности стрельбы, а более конкретно к способам прицеливания.

Для поражения цели при стрельбе из танков, различных боевых машин и артиллерийских установок необходимо прежде всего решить задачу попадания снаряда в цель. В настоящее время эта задача решается путем придания вооружению такого положения перед выстрелом, которое обеспечило бы совмещение траектории снаряда (ракеты) с целью в момент достижения снарядом (ракетой) цели. Это обеспечивается прицельными устройствами, реализующими различные способы прицеливания. От эффективности реализованного способа прицеливания зависит и эффективность вооружения, а вместе с тем и эффективность стрельбы в целом.

Известен, например, способ прицеливания, реализованный в комплексе вооружения танка Т-62 (см. например, Руководство по материальной части и эксплуатации танка Т-62. М. Воениздат, 1968, с.196-210). 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 (осью канала ствола), что обеспечивает однообразие прицеливания (совмещение центра цели и прицельной марки). Однако этому способу прицеливания свойственны недостатки. При стрельбе в условиях, отличных от обычных (стрельба с ходу, по движущейся цели, при боковом ветре и т.д.) приходится вводить поправку в положение прицельной марки относительно центра цели. В этом случае нарушается однообразие прицеливания, снижается его точность, а вместе с этим резко падает и эффективность стрельбы. Особенно если процесс прицеливания сопровождается пыледымовыми и световыми помехами, а также изменением яркости фона.

Известен также способ прицеливания, реализованный в устройстве для прицеливания танкового комплекса сооружения (см. например, "Танк Т-80Б. Техническое описание и инструкция по эксплуатации", кн.1. М. Воениздат, 1984, с. 48-64), являющийся прототипом предлагаемого способа. Он заключается в подсветке прицельной марки и совмещении ее с центром изображения цели. В этом способе в отличие от других известных (см. например, "Руководство по материальной части и эксплуатации танка Т-62". М. Воениздат, 1968, с.195-210) обеспечивается однообразие прицеливания во всех случаях стрельбы, в том числе при стрельбе с ходу, по движущейся цели (что сопровождается изменением дальности), при боковом ветре и т.д. Это достигнуто за счет ввода поправок на отклонение условий стрельбы от нормальных в положение оружия, а не прицельной марки (как в танке Т-62). Однако этот способ также имеет недостатки. При стрельбе в условиях помех (особенно световых), а также сложных (ярких и пестрых) фонов управляемой ракетой на большие дальности существенно возрастает опасность потери цели и срыва стрельбы. Световые помехи, действующие на глаз наводчика, слепят его. А поскольку процесс прицеливания при стрельбе управляемой ракетой продолжается значительное время (до 20 с), то вероятность его срыва велика (в 2-3 раза больше, чем при обычной стрельбе артиллерийскими снарядами). Кроме того, при промахе управляемой ракеты наводчик вынужден удерживать прицельную марку на центре цели (точке прицеливания) до окончания программы наведения управляемой ракеты, которая на 4-5 с длится дольше, чем полет управляемой ракеты на максимальную дальность. Это значительно увеличивает время на поражение цели. Увеличение вероятности срыва прицеливания и времени на поражение цели значительно снижает эффективность стрельбы управляемой ракетой.

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

Указанная цель достигается тем, что при стрельбе управляемой ракетой угол поля зрения прицела после измерения дальности уменьшают от исходного значения β_o до значения β₁, определяемого выражением β₁= 2K₃(m_р+3σ_р), (1) где β₁ уменьшенный после измерения дальности угол поля зрения, K_з коэффициент запаса, m_р математическое ожидание углового отклонения управляемой ракеты от линии прицеливания в плоскости захвата ее системой наведения, σ_p среднеквадратическое угловое отклонение управляемой ракеты в плоскости захвата ее системой наведения, после вывода управляемой ракеты на линию прицеливания уменьшают до значения где уменьшенный после вывода управляемой ракеты на линию прицеливания угол поля зрения,
B_ц максимальный размер цели,
l_см заданное смещение (линейное) управляемой ракеты от линии прицеливания,
Д_ц дальность цели,
с угловой скоростью

где βʹ угловая скорость уменьшения поля зрения,
β_min минимальная величина угла поля зрения,
t_п.р.max время полета ракеты на максимальную дальность,
а в момент достижения управляемой ракетой цели угол поля зрения увеличивают до его исходного значения β_o, при этом минимальную величину угла поля зрения ограничивают, исходя из условия

где
Д_ц.max максимальная дальность стрельбы.

Использование предлагаемого способа можно проиллюстрировать на примере работы устройства, структура которого изображена на чертеже, а ее элементы имеют следующие обозначения: 1 блок подсветки прицельной марки (БППМ), 2 - источник питания (ИП), 3 цель (Ц), 4 наводчик (Н), 5 блок формирования прицельной марки (БФПМ), 6 апертурная диафрагма (АД), 7 оптическая формирующая система (ОФС), 8 первый блок определения угла поля зрения (БОУ₁), 9 привод (П), 10 пульт управления наводчика (ПУН), 11 - блок дальности цели (БДЦ), 12 второй блок определения угла зрения (БОУ₂), 13 третий блок определения угла поля зрения (БОУ₃), 14 датчик типа управляемой ракеты (ДТР), 15 датчик типа цели (ДТЦ).

Сплошными линиями показаны элементы и связи, реализующие прототип. Новые элементы и связи показаны пунктиром.

Блоки 1, 2, 5, 7, 10 являются штатными (в танке Т-80Б) элементами, реализующими способ-прототип, и используются в устройстве, реализующем предлагаемый способ, без каких-либо конструктивных изменений. Конструктивное исполнение блоков 6, 8, 9, 11 15 широко известно в научно-технической литературе (см. например, В.В. Корнеев и др. Электроавтоматика и электрооборудование танков, ч. 1. М. ВАБТВ, 1964, с. 191 220, 19 104; Энциклопедия кибернетики, ч. 1. Киев, 1975, с. 254 256).

Первый блок определения угла поля зрения 8 (БОУ₁) реализует зависимость (1). В его составе имеются потенциометры и масштабные блоки для установки значений m_p, σ_р и K_з, а также сумматор и блок умножения, обеспечивающие реализацию зависимости (1). Величины сигналов, устанавливаемые на выходах потенциометров, зависят от типа управляемой ракеты, используемой для стрельбы. Для этого блок 8 соединен с первым выходом датчика типа управляемой ракеты 14.

Привод 9, воздействуя на апертурную диафрагму 6, 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 в течение определенного времени. Блок дальности цели 11 является штатным элементом танковых дальномеров (см. например, Шишковский В.М. и др. Вооружение танков и БМП. М. ВАБТВ, 1983, с. 127 131) и используется по своему прямому назначению без конструктивных изменений.

Второй блок определения угла поля зрения 12 (БОУ₂) реализует зависимость (2), для чего в его составе имеются масштабный блок, сумматор, блоки деления и умножения. Значение В_ц на первый вход блока 12 подается с выхода блока 15, а значение l_см подается на его второй вход со второго выхода блока 14. Значение К_з устанавливается таким образом, чтобы обеспечивалось выполнение выражения (3). Сигнал Д_ц о дальности цели подается с выхода блока дальности цели 8 на третий вход блока 12.

Третий блок определения угла поля зрения 13 реализует условие (4), для чего в его составе, как и в блоке 12, имеются масштабный блок, сумматор, блоки деления и умножения. Значение В_ц и l_см также подаются соответственно с выхода блока 15 и со второго выхода блока 14 на первый и второй входы блока 13. Сигнал, соответствующий максимальной дальности стрельбы управляемой ракетой, подается с третьего выхода датчика типа ракеты 14 на третий вход блока 13. Выходы первого, второго и третьего блоков определения угла поля зрения соединены соответственно с первым, вторым и третьим входами привода 9.

Датчики типа управляемой ракеты 14 и цели 15 выполнены на основе делителей напряжения. На первом выходе датчика типа ракеты 14 формируется кодированный сигнал, соответствующий тому типу ракеты, которым производится стрельба. На втором выходе формируется сигнал, соответствующий смещению управляемой ракеты от линии прицеливания при ее полете к цели (в устройстве для прицеливания комплекса вооружения танка Т-80, реализующем прототип, это смещение составляет 4 6 м). На третьем выходе блока 14 формируется сигнал Д_ц.max, соответствующий максимальной дальности стрельбы управляемой ракетой выбранного типа. На выходе датчика типа цели 15 формируется электрический сигнал, соответствующий максимальному видимому размеру обстреливаемой цели (например, танк, БТР, вертолет, БМП и др.). Этот размер для управляемых ракет находится, как правило, в диапазоне 3 8 м.

Наводчик 4, включив систему управления огнем (в данном случае танка Т-80Б), в том числе блоки 1, 2, 5, 8 15, и подав питание на остальные электронные блоки, наблюдает через блок формирования прицельной марки 5 и оптическую формирующую систему 7 поле боя, ведет разведку целей (путем перемещения поля зрения блока 7 с помощью сигналов управления, подаваемых со второго выхода пульта управления наводчика 10 на вход блока 7) и, выбрав определенную из них (цель 3) для поражения, устанавливает переключатели датчиков типа цели 15 и управляемой ракеты (выбранной для стрельбы) 14 в необходимое положение. Затем с помощью пульта управления наводчика 10 и оптической формирующей системы 7 совмещает, подавая сигнал управления со второго выхода блока 10 на вход блока 7, точку прицеливания на цели 3 с прицельной маркой, сформированной в блоке 5. Совместив прицельную марку с целью, наводчик производит замер дальности до нее путем нажатия на кнопку измерения дальности на пульте управления наводчика 10 и подачи с его третьего выхода сигнала на вход блока 11, в котором формируется сигнал, пропорциональный измеренной дальности (см. например, Шишковский В.М. Вооружение танков и БМП. М. ВАБТВ, 1983, с. 111 131), подаваемый затем на третий вход блока 12. Одновременно с измерением дальности с третьего выхода блока 10 подается сигнал на второй вход блока 8 для подачи с его выхода сигнала управления на первый вход привода 9, который отрабатывает заданный (в блоке 8, по зависимости (1)) первый угол поля зрения β₁. Тем самым угол поля зрения прицела уменьшается от его исходного значения β_o до значения β₁. Это уменьшение поля зрения не снижает эффективности процесса прицеливания, так как в этот момент наводчик не производит поиска целей, а поскольку линия прицеливания и вооружение современных боевых машин стабилизированы с высокой точностью, то не возникает и опасность потери цели из-за выхода ее за пределы поля зрения прицела при угловых колебаниях корпуса машины. Вместе с тем уменьшение поля зрения способствует уменьшению количества помех, попадающих в поле зрения прицела и мешающих ему выполнять функции прицеливания, обеспечивает снижение яркости фона и тем самым уменьшение необходимого уровня яркости подсветки прицельной марки, что в свою очередь уменьшает степень искажения ее формы и увеличивает ее четкость. Обеспечивается также повышение четкости изображения цели и повышение контраста прицельной марки на ее фоне. Это обеспечивается тем, что глубина разности возрастает при уменьшении диаметра диафрагмы (см. например, Е.И. Бутиков. Оптика. Под ред. Н. И. Калитиевского. М. Высшая школа, 1986, с. 347 352). Таким образом, все это обеспечивает повышение помехоустойчивости и точности прицеливания, улучшает условия деятельности наводчика. Уменьшение поля зрения производится с помощью специально введенной в оптическую систему прицела апертурной диафрагмы 6 с регулируемым с помощью привода 9 осевым отверстием.

Уменьшение поля зрения после измерения дальности именно до значения β₁ обусловлено особенностями запуска, захвата управляемой ракеты и ее динамическими свойствами. Основным условием при определении величины β₁ является исключение возможности выхода управляемой ракеты из поля зрения прицела при выходе ее после запуска на линию прицеливания. Исходя из этих условий и назначается коэффициент запаса K_з. Диапазон его изменения находится, как правило, в пределах от 1 до 2. Поскольку величина β₁ существенно превышает величину поля зрения, необходимую для наведения управляемой ракеты вдоль линии прицеливания, особенно на максимальных дальностях, то после выхода управляемой ракеты на линию прицеливания поле зрения продолжают уменьшать, но теперь уже пропорционально удалению ракеты от стреляющего объекта, то есть с угловой скоростью, определяемой выражением (3). Изменение (уменьшение) поля зрения производят по сигналу с четвертого выхода пульта управления наводчика 10, подаваемого на четвертый вход блока 12 при нажатии наводчиком 4 на кнопку стрельбы блока 10, и продолжают до значения β₂, определяемого выражением (2). То есть β₂ определяется в основном размерами цели и удалением управляемой ракеты от стреляющего объекта. Однако диапазон изменения коэффициента запаса K_з в этом случае может быть увеличен в 2 3 раза, в зависимости от динамических свойств системы управления.

При достижении управляемой ракетой цели уменьшение поля зрения прекращается. Этот признак является сигналом наводчику для прекращения прицеливания по этой цели и переноса огня (если цель поражена) или для повторного выстрела, если цель осталась непораженной. То есть остановка движения диафрагмы и прекращение сужения поля зрения являются для наводчика дополнительными признаками, позволяющими повысить быстродействие при выполнении огневых задач. Если же по каким-либо причинам остановка движения диафрагмы своевременно не произошла (например, при стрельбе произошел ошибочный ввод дальности), то остановку привода 9 производят с помощью концевого выключателя, положение которого относительно подвижных частей привода 9 определяется в блоке 13. Для этого сигнал, сформированный на его выходе в соответствии с выражением (4), подают на третий вход привода 9. Благодаря этому движение привода, а вместе с ним и диафрагмы 6 прекращается после отработки сигнала с выхода блока 13, что по времени соответствует достижению управляемой ракетой максимальной дальности стрельбы. Кроме того, остановка привода и диафрагмы сохраняет нормальные условия наблюдения за целью и результатами стрельбы. Вслед за прекращением сужения величина поля зрения ускоренно увеличивается до исходной величины β_o. При стрельбе на максимальную дальность минимальное значение угла поля зрения ограничивается также величиной, определяемой выражением (4). Это необходимо для того, чтобы при минимальном поле зрения исключить потерю цели наводчиком. Выключение устройства, реализующего предлагаемый способ, происходит в обратной последовательности.

Предложенный способ легко реализуем и обеспечивает получение положительного эффекта, заключающегося в повышении помехоустойчивости процесса прицеливания, обеспечиваемом снижением яркости фона, экранированием световых и пыледымовых помех и в повышении четкости изображения цели и прицельной марки. Все это позволило в значительной степени улучшить условия прицеливания, а вместе с этим повысить его точность при стрельбе управляемыми ракетами. Уменьшение поля зрения со скоростью, пропорциональной скорости движения управляемой ракеты, дает возможность наводчику оценивать положение ракеты в процессе ее полета к цели, позволяет судить о моменте подлета ракеты к цели и по прекращению сужения поля зрения о возможности прекращения огня. Последнее позволяет в ряде случаев сократить время на слежение за целью на 50 70% что существенно повышает быстродействие комплекса вооружения.

Формула изобретения

Способ прицеливания, заключающийся в подсветке прицельной марки и совмещении ее с центром изображения цели, отличающийся тем, что при стрельбе управляемой ракетой угол поля зрения прицела после измерения дальности уменьшают от исходного значения β_o до значения β₁, определяемого выражением
β₁= 2K_з(m_р+3σ_р),
где β₁ уменьшенный после измерения дальности угол поля зрения прицела;
K_з коэффицент запаса;
m_p математическое ожидание углового отклонения управляемой ракеты от линии прицеливания в плоскости захвата ее системой наведения;
σ_p среднеквадратическое угловое отклонение управляемой ракеты в плоскости захвата ее системой наведения,
после вывода управляемой ракеты на линию прицеливания уменьшают до значения

где уменьшенный после вывода управляемой ракеты на линию прицеливания угол поля зрения прицела;
B_ц максимальный линейный размер цели;
l_см заданное смещение (линейное) управляемой ракеты от линии прицеливания;
Д_ц дальность цели,
с угловой скоростью

где βʹ угловая скорость уменьшения поля зрения прицела;
β_min минимальная величина угла поля зрения прицела;
t_п.р.max время полета ракеты на максимальную дальность,
а в момент достижения управляемой ракетой цели угол поля зрения прицела увеличивают до его исходного значения β_o, при этом минимальную величину угла поля зрения прицела ограничивают, исходя из условия

где Д_ц.max максимальная дальность стрельбы.

РИСУНКИ

Рисунок 1