СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ИСТИННОГО УГЛА ВЫЛЕТА БОЕПРИПАСА ИЗ ТРУБЫ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ Российский патент 1997 года по МПК F41G3/00 

Изобретение относится к измерениям, автоматической записи и обработке результатов наблюдений при стендовых и полигонных испытаниях различных специальных устройств (например, артиллерийских орудий).

Известен "Способ и устройство для определения истинного угла вылета снаряда из артиллерийского орудия" (по патенту Французской Республики N 2011026 от 27.02.70). Способ позволяет определить отдельно поперечную скорость дульного среза (воздействующего на снаряд при вылете) и угол отклонения дульного среза по отношению к оси канала ствола.

Под "углом вылета" подразумевается разность между начальной осевой линией трубы и осевой линией изделия после выхода изделия из трубы ( β ). За счет движения изделия в трубе последняя вибрирует и в момент вылета (потери связи с трубой) изделие получает дополнительную по отношению к осевой скорость в поперечном направлении. Сложение двух векторов скоростей (V_o и V_t) дает дополнительное изменение угла вылета на величину g Алгебраическая сумма двух указанных углов и считается истинным углом вылета.

Геометрическая интерпретация того, что происходит у дульного среза в момент вылета снаряда представлена на фиг.1, приняты следующие обозначения:
v угол возвышения орудийного ствола в момент прицеливания (перед выстрелом);
b угол, на который отклоняется осевая линия снаряда от оси канала ствола в момент его вылета (т.е. в момент потери связи со стволом) или углом отклонения среза трубы от начальной осевой линии;
V_o -начальная скорость снаряда в момент вылета;
V_t скорость движения (из-за вибраций) дульного среза;
g arctg V_t/V_o≈ V_t/V_o - дополнительный угол вылета;
a = β + γ истинный угол вылета, измерению которого служит изобретение.

Способ, описанный в упомянутом патенте, характеризуется следующими признаками:
на фотопленку записывают 1-ый луч, отраженный рядом с дульным срезом и отклоненный угловым смещением (т.е. b (t), которое совершает дульный срез во время стрельбы;
на фотопленку записывают (фиксируют) 2-ой луч, который проходит перпендикулярно дульному срезу и прерывается снарядом при вылете;
на фотопленку записывают 3-ий луч, дающий рефракционное изображение при прохождении через оптическую щель, расположенную перпендикулярно плоскости вибраций дульного среза (т.е. линейные отклонения S(t));
фиксируют на пленке хронологические метки.

В результате измерений на пленке фиксируются функции b (t) и S(t) от момента начала движения снаряда до его вылета. Далее при ручной обработке графиков получают V_t (путем измерения угла наклона касательной линии к графику S(t) в соответствующей точке).

Очевидными недостатками прототипа являются:
величина β может быть определена непосредственно с фотопленки путем визуального считывания (с низкой точностью),
величина V_t может быть получена после ручной обработки записи сигнала S(t) на фотопленке (также с низкой точностью),
величина V_o не измеряется и считается известной из паспортных данных, что существенно отличается от истинного значения для каждого выстрела,
дополнительный угол γ может быть определен только путем расчета (с использованием величин V_t и V_o, известных с низкой точностью).

Еще одним недостатком прототипа является то, что измерения могут осуществляться только на стационарном основании без систем отката. При полигонных же испытаниях измерения приходится проводить на реальных объектах с системами отката. Для этого случая прототип не может быть использован.

Целью изобретения является повышение точности измерения и расширение функциональных возможностей.

Поставленная цель достигается тем, что момент (С_x) потери связи изделия с трубой фиксируют с помощью одного из узлов (индукционной катушкой) измерителя скорости изделия у среза трубы. В течение же времени движения изделия в трубе непрерывно измеряют угловое ускорение ( ) среза трубы в вертикальной плоскости, дважды его интегрируют и формируют согнал ( b ) отклонения среза трубы от начальной осевой линии канала;
непрерывно измеряют линейное ускорение ( ) среза трубы в вертикальной плоскости и после интегрирования его формируют сигнал скорости (V_t) среза трубы. Кроме того измеряют скорость (V_o) изделия у среза трубы и линейное ускорение ( ) отката, которое после интегрирования и формирования скорости (V_от) отката вычитают из сигнала скорости (V₀) изделия у среза трубы. После фиксирования момента потери связи изделия сигналы β V_t и V₀ последовательно коммутируют и преобразуют в импульсные кодовые последовательности (с помощью аналого-цифрового преобразователя), из которых формируют сигнал (β+γ) истинного угла вылета с помощью цифрового вычислителя.

На фиг. 2 приведена блок-схема устройства для реализации этого способа, где обозначено:
1, 2, 3 акселерометры, соответственно
4 измеритель скорости V_o изделия у среза трубы,
5, 6, 7, 8 соответственно, 1-ый, 2-ой, 3-ий и 4-ый интеграторы,
9 вычитатель,
10 коммутатор,
11- аналого-цифровой преобразователь (АЦП),
12 цифровой вычислитель.

Устройство работает следующим образом. В процессе движения изделия в трубе осуществляется непрерывное измерение ускорений с помощью акселерометров 1, 2 и 3 соответственно, которые интегрируются с помощью интеграторов 5, 6, 7 и 8. При этом на выходе интегратора 6 формируется сигнал β_t, на выходе интегратора 7 сигнал V_t(t) и на выходе интегратора 8 сигнал V_от(t). Измеритель скорости V_o у среза трубы (блок 4) содержит две, механически соединенные с базой l индукционные катушки, укрепленные таким образом, что одна из них находится у среза трубы. При похождении изделия (снаряда) через первую катушку в ней формируется импульс, задний фронт которого используется как сигнал потери связи с объектом (сигнал схода С_x). В момент потери связи с объектом трубы начинает откатываться в сторону, противоположную направлению движения изделия, и в этот же момент начинается измерение скорости V_o, измерение реального сигнала V_от (отличного от нуля) и коммутация и преобразование сигналов b и V_t. Сигнал V_oист V_o V_от после окончания измерения также преобразуется в цифровой код (импульсную кодовую последовательность) с помощью АЦП (блок 11). Все сигналы ( b V_t и V_oист) в цифровом коде передаются в цифровой вычислитель 12, где по заданной программе вырабатывается значение истинного угла вылета ((β + γ)) с высокой точностью.

При конкретной реализации устройство должно содержать источники питания и цепи программного управления. При этом организация работы устройства предусматривает возможность хранения и выдачи сигналов на любое другое устройство, а также возможность многократного считывания и преобразования сигналов β V_t и V_o и обработки их по любой заданной программе.

Изобретение относится к области измерений, автоматической записи и обработки результатов стендовых и полигонных испытаний в реальных условиях. Изобретение обеспечивает высокую степень автоматизации и высокую точность измерений с широкими функциональными возможностями, что достигается автоматическим измерением скорости изделия у среза трубы; линейного ускорения отката трубы с последующим интегрированием и вычитанием скорости отката из измеренной скорости боеприпаса для получения истинной скорости боеприпаса, линейного ускорения среза трубы с последующим двухкратным интегрированием, углового ускорения среза трубы с последующим интегрированием, коммутацией и преобразованием сигналов в импульсные кодовые последовательности, которые затем обрабатываются цифровым вычислителем с высокой точностью. 2 с. и 1 з. п. ф-лы, 2 ил.

1. Способ определения истинного угла вылета боеприпаса из трубы, включающий определение угла β отклонения среза трубы от начальной осевой линии трубы и фиксирование момента потери связи боеприпаса с трубой, отличающийся тем, что измеряют скорость V_о боеприпаса у среза трубы, измеряют ускорение отката трубы и после интегрирования его формируют сигнал скорости V_от отката трубы, измеряют истинную скорость боеприпаса у среза трубы путем вычитания сигнала V_от от сигнала V_о, измеряют линейное ускорение среза трубы в вертикальной плоскости и после интегрирования его формируют сигнал скорости среза трубы V_t, измеряют угловое ускорение среза трубы в вертикальной плоскости и после его двойного интегрирования формируют сигнал угла отклонения b среза трубы от начальной осевой линии трубы, а в момент потери связи боеприпаса с трубой сигналы b, V_t и V_оист. последовательно коммутируют и преобразуют в импульсные кодовые последовательности с помощью аналого-цифрового преобразователя, из которых формируют сигнал истинного угла вылета с помощью цифрового вычислителя. 2. Устройство для определения истинного угла вылета боеприпаса из трубы, содержащее блок фиксирования момента потери связи боеприпаса с трубой, отличающееся тем, что оно снабжено последовательно соединенными коммутатором, аналого-цифровым преобразователем и цифровым вычислителем, последовательно соединенными акселерометром углового ускорения среза трубы в вертикальной плоскости и первым и вторым интеграторами, последовательно соединенными акселерометром линейного ускорения в вертикальной плоскости и третьим интегратором, последовательно соединенными акселерометром линейного ускорения отката трубы, четвертым интегратором и вычитателем, к второму входу которого подсоединен выход измерителя скорости боеприпаса у среза трубы, второй выход которого подсоединен к управляющему входу коммутатора, к информационным входам которого подсоединены выходы вычислителя, второго и третьего интеграторов. 3. Устройство по п. 2, отличающееся тем, что измеритель скорости боеприпаса у среза трубы содержит измеритель временного интервала, соединенный с двумя индукционными катушками, одна из которых закреплена на срезе трубы и соединена с управляющим входом коммутатора, а вторая катушка расположена на базовом расстоянии от первой катушки.