СПОСОБ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ АВТОМАТИЧЕСКОГО ОПРЕДЕЛЕНИЯ ИСТИННОГО УГЛА ВЫЛЕТА ИЗДЕЛИЯ ИЗ ТРУБЫ Российский патент 1997 года по МПК F41G3/00 G05B19/00 E01B7/00 

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

Известны способ и устройство для определения истинного угла вылета снаряда из артиллерийского орудия. Способ позволяет определять 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 (V₀ и V_t) дает дополнительное изменение угла вылета на величину g Алгебраическая сумма двух указанных углов и считывается истинным углом вылета.

Геометрическая интерпретация того, что происходит у дульного среза в момент вылета снаряда, представлена на фиг. 1, где приняты следующие обозначения:
v угол возвышения орудийного ствола в момент прицеливания (перед выстрелом);
b угол, на который отклоняется осевая линия снаряда от оси канал ствола в момент его вылета (т.е. в момент потери связи со стволом) или угол отклонения среза трубы от начальной осевой линии;
V₀ начальная скорость снаряда в момент вылета;
V_t скорость движения (из-за вибрации) дульного среза;
g = arctgv_t/v_o≈ v_t/v_o дополнительный угол вылета;
α = β+γ истинный угол вылета, измерению которого служит изобретение.

На фиг. 2 изображена блок-схема предлагаемого устройства.

Способ, описанный в упомянутом французском патенте, характеризуется следующими признаками:
на фотопленку записывают 1-й 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-й луч, который проходит перпендикулярно дульному срезу и прерывается снарядом при вылете;
на фотопленку записывают 3-й 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 фиксируется функции β(t) и S(t) от момента начала движения снаряда до его вылета. Далее при ручной обработке графиков получают V_t S (путем измерения угла наклона касательной линии к графику S(t) в соответствующей точке).

Очевидными недостатками прототипа являются следующие:
величина β может быть определена непосредственно только путем визуального считывания с фотопленки;
величина V_t может быть получена после ручной обработки записи на фотопленке;
величина V₀ не измеряется и считается известной;
дополнительный угол g получается путем расчета (с использованием величин V_t и V₀, известных с низкой точностью).

Целью предлагаемого способа является автоматизация и повышение точности измерения истинного угла вылета (β+γ) которая достигается тем, что измеряют скорость изделия (снаряда) у среза трубы (V₀) и фиксируют момент потери связи изделия с трубой (T_x). Непрерывно до момента T_x измеряют ускорение трубы в вертикальной плоскости и после интегрирования его формируют сигнал скорости трубы (V_t). Также непрерывно измеряют угловое ускорение среза трубы в вертикальной плоскости и после его двойного интегрирования формируют сигнал угла (β) отклонения среза трубы от начальной осевой линии канала трубы. В момент (T_x) же потери связи изделия с трубой сигналы β V_t и V₀ последовательно коммутируют и преобразуют с помощью аналого-цифрового преобразователя (АЦП) в кодовые импульсные последовательности, из которых с помощью цифрового вычислителя (ЦВ) формируют сигнал истинного угла вылета (β+γ) изделия из трубы.

Для реализации предложенного способа используется устройство, содержащее коммутатор (K_m), к информационным входам которого подсоединены:
последовательно соединенные акселерометр с двумя интеграторами;
последовательно соединенные акселерометр с интегратором и измеритель скорости изделия (V₀) у среза трубы, который содержит измеритель временного интервала и две индукционные катушки, одна из которых, находящаяся непосредственно у среза трубы, одновременно выполняет функции блока фиксирования момента потери связи изделия с объектом (вырабатывает сигнал T_x).

Блок-схема устройства содержит следующие блоки: 1 акселерометр для измерения 2 акселерометр для измерения 3 измеритель начальной скорости изделия V₀; 4, 5, 6 интеграторы; 7 коммутатор; 8 - аналого-цифровой преобразователь (АЦП); 9 цифровой вычислитель.

Устройство работает следующим образом. В процессе движения изделия в трубе осуществляется непрерывное измерение ускорений с помощью акселерометров 1 и 2, которые интегрируются и на выходе интегратора 5 формируется сигнал V_t, а на выходе интегратора 6 сигнал β Измеритель начальной скорости V₀ содержит две индукционные катушки на расстоянии l друг от друга, соединенные механически и укрепленные на трубе таким образом, что одна из них находится у среза трубы. При прохождении изделия через первую катушку в ней формируется импульс, задний фронт которого и является сигналом схода (T_x). При прохождении второй катушки в ней также формируется импульс. Измеритель временного интервала, входящий в состав блока 3, производит измерение времени между импульсами и формирует значение сигнала V₀ (с учетом базы l между катушками). По сигналу схода T_x коммутатор 7 начинает последовательную передачу сигналов b V_t и V₀ и передачу их через АЦП в цифровой вычислитель. Последний по заданной программе проводит обработку полученных сигналов и вырабатывает значение истинного угла вылета (β+γ) с высокой точностью.

Поскольку здесь представлена блок-схема устройства, подразумевается, что при конкретной реализации устройство должно содержать источники питания и цепи управления. При этом организация работы устройства может содержать возможность хранения и выдачи сигналов на любое другое устройство, а также возможность многократного считывания и преобразования сигналов β V_t и V₀ и обработки их по любой заданной программе.

Использование: военная техника, в частности область измерений, автоматической записи и обработки результатов стендовых испытаний артиллерийских орудий. Сущность изобретения: осуществляется автоматическое измерение скорости изделия; линейное ускорение среза трубы с последующим двукратным интегрированием; угловое ускорение с последующим интегрированием; коммутация и преобразование сигналов в импульсные кодовые последовательности, которые затем обрабатываются цифровым вычислителем с высокой точностью. Изобретение обеспечивает высокую степень автоматизации и высокую точность измерений. 2 с. и 1 з.п. ф-лы, 2 ил.

1. Способ автоматического определения истинного угла вылета изделия из трубы, включающий измерение угла отклонения среза трубы β от начальной осевой линии и фиксирование момента потери связи изделия с трубой T_x, отличающийся тем, что вначале измеряют скорость изделия у среза трубы v_о, затем 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 b отклонения среза трубы от начальной осевой линии канала, а в момент потери связи изделия с трубой сигналы v_o,v_t и β последовательно коммутируют и преобразуют с помощью аналого-цифрового преобразователя в кодовые импульсные последовательности, из которых с помощью цифрового вычислителя формируют сигнал истинного угла вылета изделия из трубы относительно начальной осевой линии канала трубы. 2. Устройство для реализации способа по п.1, содержащее блок фиксирования момента схода (потери связи изделия с трубой), отличающееся тем, что оно содержит коммутатор K_м, к первому входу которого подсоединена цепочка из последовательно соединенных акселерометра и двух интеграторов, к второму входу подсоединена цепочка из последовательно соединенных акселерометра и интегратора, к третьему входу подсоединен выход измерителя скорости изделия у среза трубы, второй выход которого подсоединен к управляющему входу коммутатора, выход которого через аналого-цифровой преобразователь подсоединен к цифровому вычислителю, на выходе которого формируется сигнал истинного угла вылета изделия из трубы. 3. Устройство по п.2, отличающееся тем, что оно содержит измеритель скорости изделия у среза трубы, включающий измеритель временного интервала и две индукционные катушки, одна из которых закреплена на срезе трубы и одновременно выполняет функции блока фиксирования момента схода (момента потери связи изделия с трубой).