КОМПЛЕКС ВООРУЖЕНИЯ ТАНКА Российский патент 1997 года по МПК F41G3/22 

Изобретение относится к системам управления огнем, а более конкретно к танковым системам наведения управляемых ракет.

Танковые системы наведения управляемых ракет позволяют повысить огневую мощь танков за счет дополнения обычного артиллерийского вооружения управляемым ракетным. От эффективности последнего в значительной степени зависит эффективность комплексов танкового вооружения в целом.

Известна танковая система наведения управляемых снарядов, используемая для вооружения американских модернизированных основных боевых танков М60А1Е1 (М60А2) и легких разведывательных танков "Шеридан" (см. например, книгу А.Н. Латухина "Противотанковое вооружение". М. Воениздат МО СССР, 1974, с. 223). В этой системе управляемый реактивный снаряд "Шиллела" встреливается из короткоствольного 152-мм орудия пусковой установки, размещенного во вращающейся башне танка, в инфракрасный луч управления, посредством которого происходит наведение снаряда в цель. Одним из основных недостатков этой системы является то, что ТУРС "Шиллела" наводится со значительными ошибками. Это объясняется, с одной стороны, низкой точностью системы наведения, являющейся результатом неучета многих факторов внешних условий, а с другой - недостаточной помехозащищенностью. Например, во время оценочных испытаний были применены средства радиолокационного противодействия системы наведения: в результате УРС на первой же сотне метров полета управлялся с ошибками. Указывается также, что УРС "Шиллела" ".не оправдал возлагавшихся на него надежд и не выдержал соревнования с противотанковыми пушками в точности стрельбы" (см. журнал ФРГ "Soldat und Technik", 1971, N 11, с. 654).

Кроме того, максимальная дальность стрельбы (3000 м), обеспечиваемая этой системой наведения, не удовлетворяет современным требованиям (4000 5000 м), предъявляемым к танковым системам наведения управляемых снарядов.

Наиболее совершенной танковой системой наведения управляемых ракет в настоящее время является система наведения управляемых ракет танка Т-80Б (см. например, "Танк Т-80Б. ТО и ИЭ. Кн. 1. М. Воениздат МО СССР, с. 95 132, 1984). Она принята за прототип предлагаемой системы и является ее базовым объектом. Она содержит прицел с оптически сопряженными между собой блоком стабилизированных зеркал, объективом и окуляром, программный механизм, задатчик и привод вертикального отклонения, привод горизонтального наведения, последовательно соединенные пульт управления наводчика, сумматор, к второму входу которого подключен задатчик вертикального отклонения, привод вертикального наведения, пусковую установку, к второму входу которой через цепи стрельбы подключен второй выход пульта управления наводчика, а к третьему выход привода горизонтального наведения, и управляемую ракету, бортовой источник света которой сопряжен со входом стабилизированных зеркал, последовательно соединенные координатор, вход которого через оптическую систему координатора и объектив оптически сопряжен с выходом блока стабилизированных зеркал, блок захвата, устройство формирования команд управления, к второму входу которого подключен второй выход координатора, а к третьему выход программного механизма, передатчик и антенна, сопряженная, например, по радиоканалу с приемником управляемой ракеты, при этом второй, третий и четвертый выходы пульта управления наводчика соединены соответственно с первым и вторым входами программного механизма и вторым входом блока стабилизированных зеркал, а выход привода вертикального отклонения соединен с вторым входом оптической системы координатора.

В этой системе наведения по сравнению с системой "Шиллела" существенно повышена помехозащищенность, достигнутая за счет уменьшения расходимости радиолуча передачи команд управления. Этим самым снижены также демаскирующие свойства радиолуча. Кроме того, максимальная дальность действия системы наведения превышает 4000 м.

Однако в этой системе имеются недостатки. Управляемая ракета после вылета из канала ствола продолжает свое движение в поперечной плоскости до момента ее захвата с той же скоростью, что и орудие в момент налета управляемой ракеты из его канала ствола. Время такого движения ракеты в зависимости от ее типа составляет 0,8 1,8 с, а поэтому ее отклонение от оси оптической системы координатора (поля зрения координатора) может достигнуть значительной величины, соизмеримой с зоной захвата (поперечным сечением поля зрения координатора), что значительно снижает вероятность захвата (на 10 15% при угловой скорости, большей 1^o/с).

Кроме того, небольшая расходимость радиолуча передачи команд в горизонтальной плоскости в сочетании с его угловыми колебаниями при движении танка могут привести к тому, что управляемая ракета к моменту захвата может выйти не только из поля зрения координатора, но и из радиолуча, что еще больше усугубляет опасность срыва управления ракетой.

Целью настоящего изобретения является устранение отмеченных недостатков и повышение эффективности наведения, особенно при стрельбе с ходу.

Указанная цель достигается тем, что в танковую систему наведения управляемых ракет введены второй сумматор, первый вход которого соединен с пятым выходом пульта управления наводчика, а выход с входом привода горизонтального наведения, последовательно соединенные датчик угловой скорости пусковой установки в вертикальной плоскости, первое запоминающее устройство, второй вход которого соединен с вторым выходом пульта управления наводчика, а третий с вторым выходом программного механизма, первое масштабирующее устройство, первый коммутатор, второй и третий входы которого соединены с вторыми выходами соответственно пульта управления наводчика и блока захвата, и третий сумматор, второй вход которого соединен с выходом задатчика вертикального отклонения, а выход с входом привода вертикального отклонения оптической системы координатора, последовательно соединенные датчик угловой скорости пусковой установки в горизонтальной плоскости, второе запоминающее устройство, второй вход которого соединен с вторым выходом пульта управления наводчика, а третий с вторым выходом программного механизма, второе масштабирующее устройство, второй коммутатор, второй и третий входы которого соединены с вторыми выходами соответственно пульта управления наводчика и блока захвата, и привод горизонтального отклонения, выход которого связан с третьим входом оптической системы координатора, при этом входы датчиков угловой скорости связаны с выходом пусковой установки, а второй выход второго коммутатора соединен с вторым входом второго сумматора.

Введение новых элементов и связей позволяет компенсировать смещение управляемой ракеты с оси поля зрения координатора, вызванное действием угловой скорости пусковой установки (орудия) на ракету в момент ее вылета, путем отклонения поля зрения координатора на соответствующий угол в сторону смещения управляемой ракеты. Благодаря этому вероятность встреливания управляемой ракеты в поле зрения координатора и ее захвата сохраняются на прежнем высоком уровне.

На чертеже показаны взаимное расположение и связи элементов предлагаемой танковой системы наведения управляемых ракет и приняты следующие обозначения:
1 управляемая ракета (УР),
2 прицел наводчика (ПР_н),
3 блок стабилизированных зеркал (БСЗ),
4 объектив (ОБ),
5 окуляр (ОК),
6 наводчик (Н),
7 пульт управления наводчика (ПУ_н),
8 оптическая система координатора (ОСК),
9 привод вертикального отклонения (ПВО),
10 третий сумматор (С₃),
11 задатчик вертикального отклонения (ЗВО),
12 сумматор (С),
13 антенна (Р/А),
14 коммутатор (К),
15 привод горизонтального отклонения (ПГО),
16 первый коммутатор (К₁),
17 первое масштабирующее устройство (МУ₁),
18 первое запоминающее устройство (ЗУ₁),
19 передатчик (Р/ПЕР),
20 устройство формирования команд (УФК),
21 второй коммутатор (К₂),
22 второе масштабирующее устройство (МУ₂),
23 второе запоминающее устройство (ЗУ₂),
24 датчик угловой скорости в вертикальной плоскости (ДУС_в),
25 программный механизм (ПМ),
26 блок захвата (БЗ),
27 датчик угловой скорости в горизонтальной плоскости (ДУС_г),
28 пусковая установка (ПУ),
29 привод вертикального наведения (ПВН),
30 второй сумматор (C₂),
31 привод горизонтального наведения (ПГН),
32 цепи стрельбы (ЦС).

Предлагаемые связи и элементы на чертеже показаны пунктиром. Сплошными линиями изображены связи и элементы прототипа.

Блоки 1 9, 11 14, 19, 20, 25, 26, 28, 29, 31, 32 являются штатными блоками системы наведения прототипа и выполняют те же функции. В предлагаемом решении за основу приняты командные системы наведения управляемых ракет со световой обратной связью между управляемой ракетой 1 и прицелом наводчика 2, а более конкретно с координатором 14 (через прицел 2, блок стабилизации зеркал 3, объектимв 4 и оптическую систему координатора 8). Системы наведения управляемых ракет подробно и полно описаны и в специальной, и в учебной литературе (см. например, Ю. Х. Вермишев. Основы управления ракетами. М. Воениздат МО СССР, 1968, 319 с. Ф.К. Неупокоев. Стрельба зенитными ракетами. М. Воениздат МО СССР, 1970, 351 с.).

Сумматор 10 обеспечивает суммирование сигналов с задатчика вертикального отклонения 11 и первого коммутатора 16. Конструктивно может быть выполненным на основе суммирующего усилителя (см. например, С.Я. Дунаевский и др. Моделирование элементов электромеханических систем. М. Энергия, 1971, с. 8 - 35).

Привод горизонтального отклонения 15 поля зрения координатора, как и штатный блок 9, обеспечивает отклонение оптической оси оптической системы координатора 8 в горизонтальной плоскости (по направлению) от линии прицеливания. Привод горизонтального отклонения 15 обеспечивает переменное отклонение оптической оси оптической системы координатора 8, величина которого определяется угловой скоростью пусковой установки 28 в горизонтальной плоскости.

Коммутаторы (блоки 16 и 21) обеспечивают подключение к приводам вертикального 9 (через сумматор 10) и горизонтального 15 отклонения поправок на угловую скорость перемещения пусковой установки 28 в вертикальной и горизонтальной плоскостях. Они имеют два управляющих входа (связанных с блоками 7 и 26) и один вход ввода поправки (связанный с блоками 17 и 22). Устройство и работа подобных коммутаторов широко известны (см. например, Промышленные приборы и средства автоматизации. Справочник, Л. Машиностроение, 1987, с. 424 545, 562 572).

Масштабирующие устройства 17 и 22 могут быть выполнены на основе усилителей или магазинов сопротивления (см. например, под редакцией А.С. Белоновского "Электроавтоматика и электрооборудование танков", ч. 1, М. ВАБТВ, 1964, с. 20 99).

В качестве запоминающих устройств 18 и 23 могут быть использованы либо блоки памяти бортовых ЭВМ, если они установлены на танке, либо более простые устройства, выполненные, например, на основе RC-цепочек (см. например, В.А. Бесекерский и др. Теория систем автоматического регулирования. М. Наука, 1972, с. 62 93).

Датчики угловой скорости 24 и 27 могут быть выполнены как на основе штатных (для прототипа) танковых датчиков угловой скорости (см. например, В. В. Корнеев и др. Основы автоматики и танковые автоматические системы. М. ВАБТВ, 1976, с. 316 320), так и на основе других типов датчиков угловой скорости (см. например, там же, с. 148 157).

Работа предлагаемой системы наведения происходит следующим образом. Приняв решение о производстве выстрела, наводчик выполняет все операции по подготовке к выстрелу, предусмотренные соответствующими регламентирующими документами (см. например, прототип: Танк Т-80Б. ТО и ИЭ. Кн. 1. М. Воениздат МО СССР, 1984, с. 124 127), после чего нажимает на кнопку производства выстрела, расположенную на пульте управления наводчика 7. Сигнал на производство выстрела с блока 7 подается через цепи стрельбы 32 на пусковую установку 28 для запуска управляемой ракеты 1, а также на программный механизм 25, коммутаторы 16 и 21, запоминающие устройства 17 и 23. Программный механизм 25 обеспечивает программную работу системы наведения: изменение масштабов передаваемых команд в зависимости от дальности полета управляемой ракеты, подключение и снятие команд на включение режима "превышение"; возврат системы наведения в исходное состояние и др.

Кроме того, с пульта управления 7 подаются сигналы на блок стабилизированных зеркал 3 при наведении линии прицеливания (прицельной марки), на приводы вертикального 29 и горизонтального 31 наведения пусковой установки 28 через сумматоры соответственно 12 и 30. Одновременно с подачей сигнала на производство выстрела со второго выхода пульта управления наводчика 7 подается сигнал на запоминающие устройства 18 и 23, а также на коммутаторы 16 и 21. Подача сигнала на блоки 18 и 23 обеспечивает запоминание на этих блоках угловой скорости пусковой установки соответственно в вертикальной и горизонтальной плоскостях в момент производства выстрела. Информация об угловой скорости пусковой установки 28 поступает на запоминающие устройства с датчиков угловой скорости 24 и 27. Сигналы, соответствующие запомненной угловой скорости, поступают на масштабирующие устройства 17 и 22, которые обеспечивают необходимую величину поправки, а затем поступают на коммутаторы 16 и 21. Каждый из коммутаторов обеспечивает подключение к соответствующему приводу отклонения (вертикальному и горизонтальному) 9 и 15 последовательно соединенной цепочки, состоящей из датчика угловой скорости пусковой установки (блоки 24 и 27), запоминающего устройства (блоки 18 и 23) и масштабирующего устройства (блоки 17 и 22).

Следует отметить, что масштабы в блоках 17 и 22 устанавливаются соответственно времени неуправляемого полета управляемой ракеты (от момента вылета из канала ствола орудия до момента захвата управляемой системой наведения). Поэтому на выходе масштабирующих устройств 17 и 22 сигнал соответствует отклонению управляемой ракеты (из-за действия угловой скорости) от линии прицеливания в момент захвата в соответствующей плоскости (вертикальной или горизонтальной), и подача его на приводы вертикального и горизонтального отклонения обеспечивает такое же отклонение и поля зрения координатора, образованного оптической системой координатора 8. Благодаря этому относительное перемещение управляемой ракеты и поля зрения координатора будет скомпенсировано. Масштабирующие устройства (блоки 17 и 22) обеспечивают также согласование уровней сигналов выработанных поправок с сигналами блоков 9 и 15.

После окончания баллистического (неуправляемого) полета управляемой ракеты и ее захвата системой наведения по сигналу с блока захвата 26 срабатывают коммутаторы 16 и 21, в результате чего отключаются сигналы поправок от блоков 10 и 15. В дальнейшем работа предлагаемой системы происходит таким же образом, как и в прототипе. Запоминающие устройства 18 и 23 в исходные положения переводятся по сигналу с программного механизма 25 либо после окончания процесса наведения, либо подачей наводчиком дополнительного сигнала с пульта управления наводчика 7 (с третьего выхода) при досрочном поражении цели или утере управляемой ракеты.

Таким образом, введение в танковую систему наведения управляемых ракет привода горизонтального отклонения оптической системы координатора, датчиков угловой скорости, запоминающих и масштабирующих устройств, коммутаторов и сумматоров, а также новых связей позволяет выработать поправки на угловые скорости пусковой установки и компенсировать отклонение управляемой ракеты от линии прицеливания в момент захвата, вызываемое этими угловыми скоростями.

Предварительные расчеты показывают, что при стрельбе из подвижных танков, когда за время баллистического полета управляемой ракеты угловые скорости пусковой установки вызывают отклонение управляемой ракеты от заданного линией прицеливания положения на 0,4^o и более, компенсация этого отклонения с помощью предлагаемого устройства позволяет повысить вероятность встреливания в поле зрения координатора, а вместе с тем и вероятность захвата управляемой ракеты более чем на 10%
Возможность изготовления предложенной системы не вызывает сомнений, так как введенные элементы изготавливаются серийно и находят широкое применение как на объектах военной техники, так и в народном хозяйстве.

Использование: системы управления огнем, в частности танковые системы наведения управляемых ракет. Сущность изобретения: в систему наведения управляемых ракет введены привод горизонтального отклонения оптической системы координатора, датчики угловой скорости, дополнительные запоминающее и масштабирующее устройства, коммутаторы и сумматоры. За счет осуществления новых связей в системе реализуется возможность выработки поправок на угловые скорости пусковой установки и компенсации отклонения управляемой ракеты от линии прицеливания в момент захвата. 1 ил.

Комплекс вооружения танка, содержащий прицел с оптически сопряженными между собой блоком стабилизированных зеркал, объективом и окуляром, программный механизм, задатчик и привод вертикального отклонения, привод горизонтального наведения, последовательно соединенные пульт управления наводчика, сумматор, к второму входу которого подключен задатчик вертикального отклонения, привод вертикального наведения, пусковую установку, к второму входу которой через цепи стрельбы подключен второй выход пульта управления наводчика, а к третьему выход привода горизонтального наведения, и управляемую ракету, бортовой источник света которой сопряжен с входом стабилизированных зеркал, последовательно соединенные координатор, вход которого через оптическую систему координатора и объектив оптически сопряжен с выходом блока стабилизированных зеркал, блок захвата, устройство формирования команд управления, к второму входу которого подключен второй выход координатора, а к третьему выход программного механизма, передатчик и антенна, сопряженная, например, по радиоканалу с приемником управляемой ракеты, при этом второй, третий и четвертый выходы пульта управления наводчика соединены соответственно с первым и вторым входами программного механизма и вторым входом блока стабилизированных зеркал, а выход привода вертикального отклонения соединен с вторым входом оптической системы координатора, отличающийся тем, что введены второй сумматор, первый вход которого соединен с пятым выходом пульта управления, а выход с входом привода горизонтального наведения, последовательно соединенные датчик угловой скорости пусковой установки в вертикальной плоскости, первое запоминающее устройство, второй вход которого соединен с вторым выходом пульта управления наводчика, а третий с вторым выходом программного механизма, первое масштабирующее устройство, первый коммутатор, второй и третий входы которого соединены с вторыми выходами соответственно пульта управления наводчика и блока захвата, и третий сумматор, второй вход которого соединен с выходом задатчика вертикального отклонения, а выход с входом привода вертикального отклонения оптической системы координатора, последовательно соединенные датчик угловой скорости пусковой установки в горизонтальной плоскости, второе запоминающее устройство, второй вход которого соединен с вторым выходом пульта управления наводчика, а третий со вторым выходом программного механизма, второе масштабирующее устройство, второй коммутатор, второй и третий входы которого соединены с вторыми выходами соответственно пульта управления наводчика и блока захвата, и привод горизонтального отклонения, выход которого связан с третьим входом оптической системы координатора, при этом входы датчиков угловой скорости связаны с выходом пусковой установки, а второй выход второго коммутатора соединен с вторым входом второго сумматора.