СПОСОБ УПРАВЛЕНИЯ СТРЕЛЬБОЙ ИЗ ОРУДИЯ УПРАВЛЯЕМЫМ СНАРЯДОМ ИЛИ УПРАВЛЯЕМОЙ РАКЕТОЙ Российский патент 2009 года по МПК F41G5/24 

Предлагаемый способ управления стрельбой относится к области управления военными объектами, а более конкретно к управлению автоматизированными комплексами вооружения, устанавливаемыми на танках, БМП, БТР и др., содержащими в своем составе ракетно-артиллерийское вооружение. Подобные способы управления обеспечивают автоматизацию процессов учета условий стрельбы, определения углов прицеливания и бокового упреждения, а также введения поправок в положение вооружения в момент выстрела.

Известен способ управления стрельбой, включающий формирование и совмещение с целью зависимой линии прицеливания, отклонение ствола орудия от линии прицеливания на углы прицеливания и бокового упреждения, определяемые в зависимости от условий стрельбы и баллистических характеристик выстреливаемого снаряда или ракеты, и производство выстрела. Этот способ реализован в автоматизированных системах управления вооружением (АСУВ) танков первого послевоенного поколения Т-55 и Т-62 (см., например, "Руководство по материальной части и эксплуатации танка Т-55". Воениздат, М., 1965 г.), каждая из которых содержит пульт управления, автоматизированные приводы наведения орудия в вертикальной и горизонтальной плоскостях с блоком их включения и стабилизатором вооружения, что обеспечивает сравнительно высокую эффективность этих систем.

Однако для этого способа характерны недостатки. Совмещение с целью зависимой линии прицеливания, связанной с вооружением, приводит к тому, что ошибки слежения за целью определяются возмущениями, действующими на вооружение, которые велики (в горизонтальной плоскости при стрельбе с ходу достигают 2 т.д.). Кроме того, при стрельбе в пустынной, горно-пустынной и прибрежных местностях точность стрельбы всеми типами снарядов может дополнительно (до 1 т.д. и более) изменяться. Это объясняется тем, что в указанных районах вследствие высокой температуры нагрева (до 60°С) подстилающей поверхности над ней возникают мощные воздушные потоки (см., например, Савкин Л.С., Лебедев Б.Д. Метеорология и стрельба артиллерии. М., Воениздат, 1974, с.10-14), отклоняющие снаряды в полете от точки прицеливания.

Следует также отметить, что измерение дальности в этих АСУВ до цели производится с помощью дальномерных шкал, что обусловливает большую погрешность (более 10%) ее измерения, а следовательно, и погрешность в определении угла прицеливания. Поэтому при стрельбе из танков Т-55 и Т-62 вероятность попадания, как правило, не превышает 50%, а дальность эффективного огня составляет всего лишь 1400-1600 м.

Известен также способ управления стрельбой из орудия управляемым снарядом или управляемой ракетой, включающий формирование и совмещение с целью независимой линии прицеливания, отклонение ствола орудия от линии прицеливания на углы прицеливания и бокового упреждения, определяемые в зависимости от условий стрельбы и баллистических характеристик выстреливаемого снаряда или ракеты, и производство выстрела.

Этот способ реализован в АСУВ танка Т-80Б (см., например, Танк Т-80Б. ТО и ИЭ. Кн.1. М., Воениздат, 1984, с.46-95). По технической сути и существенным признакам он является наиболее близким к заявляемому и принят за его прототип. АСУВ танка Т-80Б содержит последовательно соединенные пульт управления, прицел, блок суммирования и привод наведения орудия, баллистический вычислитель, блок ручных поправок, выходы которого по количеству поправок подключены к соответствующим входам баллистического вычислителя, датчик баллистики выстреливаемого боеприпаса, лазерный дальномер и датчик ветра, выход каждого из которых подключен к соответствующим входам баллистического вычислителя.

Эффективность способа, реализованного этой АСУВ, по сравнению с предшествующим существенно возросла. Дальность эффективного огня увеличилась до 2200-2500 м, что достигнуто прежде всего за счет реализации независимой линии прицеливания, позволившей снизить ошибки слежения в 3-5 раз, и автоматического ввода основных поправок в углы прицеливания и бокового упреждения. Введенные элементы позволили учесть ряд поправок при стрельбе, за исключением поправок на действие продольного ветра и пыледымовых помех при стрельбе управляемыми снарядами.

По опыту боевых действий в Афганистане и Чечне из-за действия мощных воздушных потоков, характерных для горных и пустынных районов, возникают значительные пыледымовые помехи, увеличивающиеся при стрельбе. Стрельба управляемыми снарядами (ракетами) характеризуется длительным (более 12 секунд при стрельбе на максимальную дальность) удержанием прицельной линии на цели. При запуске управляемых снарядов (ракет) через ствол орудия в поле зрения прицела наводчика, как правило, возникает пыледымовое облако (особенно на пыльных грунтах), время рассеивания которого в ряде случаев соизмеримо со временем полета управляемого снаряда (ракеты) к цели, что затрудняет наблюдение за целью. Более того, наличие пыледымового облака и неумелые действия оператора могут воспрепятствовать захвату системой наведения управляемого снаряда (ракеты) и привести к его (ее) потери. Технические характеристики современных систем наведения управляемых снарядов (ракет) обеспечивают захват управляемого снаряда (ракеты) и его (ее) последующее наведение в условиях наличия пыледымового облака. Ограничивающим фактором в этой ситуации является отсутствие видимости цели оператором в течение некоторого времени после выстрела, что повышает его напряженность из-за неопределенности информации о положении цели. С увеличением времени отсутствия видимости цели напряженность также увеличивается: чем меньше квалификация оператора, тем больше необходимо времени на совмещение линии прицеливания и цели. Отношение математических ожиданий времени последующего (после появления цели) совмещения линии прицеливания и цели в ряде экспериментов для операторов 3-го и 2-го классов соответственно составило 1.3:1. Близкое соотношение между операторами второго и первого классов 1,1:1. Ситуация усугубляется при стрельбе с места, когда стреляющие объекты находятся в обороне, в окопах и др., так как в этих условиях рассеивание пыледымового облака происходит значительно медленнее.

Серия экспериментов, поставленных для оценки влияния пыледымообразования на стрельбу в обороне и определения путей борьбы с ним, показала:

- ведение огня из танка, находящегося в окопе, серьезно осложняется из-за низкой линии огня (20-50 см над уровнем земли) и образования при выстреле пыледымового облака, препятствующего наблюдению за целью и результатами выстрела;

- при нахождении танка в окопе пыледымовое облако, образующееся при выстреле из собственной пушки, настолько густое, что не позволяет наблюдать через приборы наблюдения (в том числе и тепловизионные) результаты выстрела, затрудняет слежение за целью и корректировку огня, увеличивает время на поражение цели, а главное уменьшает вероятность поражения объектов противника;

- при ведении интенсивного огня из окопа повышается загазованность воздуха как вокруг, так и внутри танка, что отрицательно влияет на состояние экипажа (особенно командира танка), снижает его морально-психологические качества и может быть причиной выхода экипажа из строя;

- работа приборов и агрегатов боевого отделения танка в ходе боя требует большой затраты электроэнергии, которая не может в течение длительного времени обеспечиваться аккумуляторными батареями, что в свою очередь требует постоянной работы двигателя и еще более увеличивает степень задымления поля зрения операторов.

Задачей настоящего изобретения является повышение эффективности способа управления стрельбой из орудия управляемым снарядом или управляемой ракетой и устранение вышеперечисленных недостатков.

Указанная цель достигается тем, что в способе управления стрельбой из орудия управляемым снарядом или управляемой ракетой, включающем формирование и совмещение с целью независимой линии прицеливания, отклонение ствола орудия от линии прицеливания на углы прицеливания и бокового упреждения, определяемые в зависимости от условий стрельбы и баллистических характеристик выстреливаемого снаряда или ракеты, и производство выстрела, дополнительно определяют направление и измеряют скорость продольного ветра, вычисляют оптимальное время ввода управляемого снаряда или управляемой ракеты в контур цели с учетом действия продольного ветра в соответствии с выражением

T_o=[Д_ц-К_о(L_a±L_пв)]/V_о,

где Т_о - оптимальное время ввода управляемого снаряда или управляемой ракеты в контур цели,

Д_ц - дальность до цели,

К_о - показатель, равный 1, 1,1 или 1.3, в зависимости от квалификации оператора,

L_a - длина активной зоны у цели, в которой управляемый снаряд или управляемая ракета находится в контуре цели,

L_пв - приращение длины активной зоны за счет действия продольного ветра,

V_o - скорость полета управляемого снаряда или управляемой ракеты, измеряют боковые угловые размеры и скорость перемещения относительно линии прицеливания образуемого при выстреле пыледымового облака, на основе чего определяют продолжительность экранирования им цели в соответствии с выражением

T_э=(Ψ_пдо-Ψ_лп)/Ψ'_пдо,

где Т_э - продолжительность экранирования цели пыледымовым облаком,

Ψ_пдо - боковой угловой размер пыледымового облака,

Ψ_лп - боковое угловое положение линии прицеливания,

Ψ'_пдо - боковая угловая скорость перемещения пыледымового облака,

сравнивают значения оптимального времени ввода управляемого снаряда или управляемой ракеты в контур цели и продолжительность экранирования пыледымовым облаком цели между собой, и если значение первого превышает значение второго в соответствии с выражением

T_o>T_э,

отклоняют перед производством выстрела ствол орудия в сторону бокового перемещения пыледымового облака на дополнительный угол в соответствии с выражением

ΔΨ≤Ψ_зcosϕ±Ψ_бу,

где ΔΨ - дополнительный угол бокового отклонения ствола орудия,

Ψ_з - угол максимального бокового захвата системой наведения управляемого снаряда или управляемой ракеты,

ϕ - угол прицеливания,

Ψ_бу - угол бокового упреждения,

при этом знаки «+» или «-» устанавливают соответственно при разностороннем или одностороннем отклонении от линии прицеливания дополнительного угла и угла бокового упреждения.

Введение новых признаков позволяет получить новую информацию об условиях стрельбы (о боковом ветре, размерах и скорости перемещения пыледымового облака и др.) и скорректировать управление стрельбой, что обеспечивает повышение ее эффективности путем уточнения установки угла бокового упреждения для различных типов используемых боеприпасов и условий стрельбы, что приводит к сокращению времени действия пыледымовых помех.

Реализация способа происходит следующим образом. Зная отклонения условий стрельбы от табличных, вводят их значение через штатный блок ручных поправок в баллистический вычислитель вручную:

- на изменение температуры заряда,

- на изменение температуры воздуха,

- на изменение атмосферного давления,

- на износ канала ствола.

Тем временем оператор, наблюдая за полем боя через прицел, обнаруживает цель, определяет тип боеприпаса для ее уничтожения и устанавливает датчик баллистики в соответствующее положение, информация о чем поступает на входы баллистического вычислителя. Затем оператор совмещает с целью при помощи органов управления на пульте управления прицельную марку (независимую линию прицеливания) прицела и нажимает на кнопку измерения дальности. При этом срабатывает лазерный дальномер и информация о дальности до цели Д_ц поступает на входы баллистического вычислителя и других введенных блоков, реализующих алгоритм

Т_о=[Д_ц-К_о(L_а±L_пв)]/V_o, (1)

где Т_o - оптимальное время ввода управляемого снаряда или управляемой ракеты в контур цели,

Д_ц - дальность до цели,

К_о - показатель, равный 1, 1,1 или 1.3, в зависимости от квалификации оператора,

L_a - длина активной зоны у цели, в которой управляемый снаряд или управляемая ракета находится в контуре цели,

L_пв^- приращение длины активной зоны за счет действия продольного ветра,

V_о - скорость полета управляемого снаряда или ракеты.

В выражении (1) показатель квалификации оператора К_о применительно к комплексу вооружения прототипа соответствует 1, 2 и 3 классам.

Поправка L_пв на приращение длины активной зоны у цели за счет действия продольного ветра берется со знаком «+» при встречном ветре и со знаком «-» при попутном.

При стрельбе управляемым снарядом (управляемой ракетой) в режиме с превышением и в условиях отсутствия пыледымовых помех длина активной зоны цели, на которой управляемый снаряд находится в ее контуре L_a, определяется моментом снижения управляемого снаряда с траектории превышения (3-5 м над линией прицеливания) и его вхождением в контур цели (снижением на линию прицеливания). В прототипе L_a=600-800 м и обеспечивается оптимальность Т_о, так как для автоматических систем в силу известности их характеристик, как правило, выполняется требование обеспечения оптимальности Т_о, чтобы ракета точно «встреливалась» в активную зону у цели, что при прочих равных условиях повышает вероятность попадания.

Однако образование пыледымового облака может существенно изменить ситуацию. Из-за продолжительного времени экранирования цели пыледымовым облаком оптимальность времени ввода управляемого снаряда в контур цели может быть нарушена (в том числе из-за низкой квалификации оператора, действия продольного ветра и др.). Поэтому алгоритм определения Т_о необходимо уточнять в соответствии с выражением (1).

Далее оператор (наводчик) осуществляет заряжание орудия, нажимая на кнопку механизма заряжания «МЗ», при этом срабатывает штатный датчик ветра, и информация о скорости бокового ветра в районе огневой позиции комплекса вооружения (танка, БМП, БТР и др.) и других условиях стрельбы и показателях поступает в штатный баллистический вычислитель и дополнительное счетно-решающее устройство, где преобразуется по известным алгоритмам (см., например, «Основы автоматики и танковые автоматические системы». М., ВАБТВ, 1976, с.508-519) в сигналы, соответствующие углам прицеливания (возвышения) и бокового упреждения для данных условий стрельбы, которые затем подаются в блок суммирования и приводы наведения соответственно орудия и башни.

Одновременно включают в работу блоки, с помощью которых измеряют боковые угловые размеры и скорость перемещения образуемого при выстреле пыледымового облака, определяют время экранирования им цели в соответствии с выражением

T_э=(Ψ_пдо-Ψ_лп)/Ψ'_пдо,

где Т_э - время экранирования цели пыледымовым облаком,

Ψ_пдо - боковой угловой размер пыледымового облака,

Ψ_лп - боковое угловое положение линии прицеливания,

Ψ'_пдо - боковая угловая скорость пыледымового облака.

В качестве бокового углового размера пыледымового облака принимают боковое отклонение того его края, который противоположен направлению движения пыледымового облака. Информация о скорости перемещения пыледымового облака, а также о направлении и скорости продольного ветра может быть получена на основании данных, содержащихся в метеорологических бюллетенях (см., например, Савкин Л.С., Лебедев Б.Д. Метеорология и стрельба артиллерии. М., Воениздат, 1974, с.129-142.). Эта же информация более оперативно может быть получена на основании непосредственного измерения боковой угловой скорости перемещения того же края пыледымового облака относительно шкалы боковых поправок прицела (см., например, Танк Т-80Б. ТО и ИЭ. Кн.1. М., Воениздат, 1984, с.59-63, рис.19 и 20).

Сравнивают между собой значения оптимального времени ввода управляемого снаряда (ракеты) в контур цели и продолжительности экранирования цели пыледымовым облаком. Если значение первого превышает значение второго, что свидетельствует о том, что экранирование цели прекратится раньше подлета к ней снаряда, отклоняют перед производством выстрела ствол орудия в сторону бокового перемещения пыледымового облака на дополнительный угол в соответствии с выражением

ΔΨ≤Ψ_зcosϕ±Ψ_бу,

где ΔΨ - дополнительный угол бокового отклонения ствола орудия,

Ψ_з - угол максимального бокового захвата системой наведения управляемого снаряда,

ϕ - угол прицеливания,

Ψ_бу - угол бокового упреждения,

«+» или «-» устанавливают соответственно при разностороннем или одностороннем отклонении от линии прицеливания дополнительного угла и угла бокового упреждения.

Отклонение ствола орудия в сторону бокового перемещения пыледымового облака приводит к сокращению действия пыледымовых помех, то есть к повышению эффективности стрельбы.

Введение новых признаков обеспечивает повышение эффективности стрельбы управляемыми снарядами (ракетами) в условиях действия пыледымовых помех на 5-10%, а при стрельбе в горно-пустынной местности с мощными пыледымовыми помехами эффективность стрельбы повышается более чем на 15%.

Изобретение относится к способам управления военной техникой. Технический результат - повышение эффективности стрельбы управляемыми снарядами или ракетами. Способ включает формирование и совмещение с целью независимой линии прицеливания, отклонение ствола пушки от линии прицеливания на углы прицеливания и бокового упреждения, определяемые в зависимости от условий стрельбы и баллистических характеристик выстреливаемого снаряда или ракеты, и производство выстрела. При стрельбе управляемым снарядом дополнительно определяют направление и скорость продольного ветра, квалификацию оператора, оптимальное время ввода управляемого снаряда в контур цели, измеряют боковые угловые размеры и скорость перемещения образуемого при выстреле пыледымового облака, определяют время экранирования им цели и сравнивают их значения между собой. Если значение первого превышает значение второго, отклоняют перед производством выстрела ствол орудия в сторону бокового перемещения пыледымового облака на дополнительный угол. Изобретение обеспечивает повышение эффективности стрельбы управляемыми снарядами на 5-10%, а при стрельбе в горно-пустынной местности с мощными пыледымовыми помехами эффективность стрельбы повышается более чем на 15%.

Способ управления стрельбой из орудия управляемым снарядом или управляемой ракетой, включающий формирование и совмещение с целью независимой линии прицеливания, отклонение ствола орудия от линии прицеливания на углы прицеливания и бокового упреждения, определяемые в зависимости от условий стрельбы и баллистических характеристик выстреливаемого снаряда или ракеты, и производство выстрела, отличающийся тем, что дополнительно определяют направление и измеряют скорость продольного ветра, вычисляют оптимальное время ввода управляемого снаряда или управляемой ракеты в контур цели с учетом действия продольного ветра в соответствии с математическим выражением

,

где Т_o - оптимальное время ввода управляемого снаряда или управляемой ракеты в контур цели, с;

Д_ц - дальность до цели, м;

K_o - показатель, равный 1, 1,1 или 1,3, в зависимости от квалификации оператора (безразмерный);

L_a - длина активной зоны у цели, в которой управляемый снаряд или управляемая ракета находится в контуре цели, м;

L_пв - приращение длины активной зоны за счет действия продольного ветра, м;

V_о - скорость полета управляемого снаряда или управляемой ракеты, м/с,

измеряют боковые угловые размеры и скорость перемещения относительно линии прицеливания образуемого при выстреле пыледымового облака, на основе чего определяют продолжительность экранирования им цели в соответствии с математическим выражением:

T_э=(Ψ_пдо-Ψ_лп)/Ψ'_пдо,

где Т_э - продолжительность экранирования цели пыледымовым облаком, с;

ψ_пдо - боковой угловой размер пыледымового облака, рад;

ψ_лп - боковое угловое положение линии прицеливания, рад;

ψ'_пдо - боковая угловая скорость перемещения пыледымового облака, рад/с,

сравнивают значения оптимального времени ввода управляемого снаряда или управляемой ракеты в контур цели и продолжительность экранирования пыледымовым облаком цели между собой и, если значение первого превышает значение второго в соответствии с выражением

T_o>T_э,

отклоняют перед производством выстрела ствол орудия в сторону бокового перемещения пыледымового облака на дополнительный угол в соответствии с математическим выражением:

ΔΨ≤Ψ_зcosϕ±Ψ_бу,

где Δψ - дополнительный угол бокового отклонения ствола орудия, рад;

ψ_з - угол максимального бокового захвата системой наведения управляемого снаряда, рад;

ϕ - угол прицеливания, рад;

ψ_бу - угол бокового упреждения, рад,

при этом знаки «+» или «-» устанавливают соответственно при разностороннем или одностороннем отклонении от линии прицеливания дополнительного угла и угла бокового упреждения.