СПОСОБ СТРЕЛЬБЫ АРТИЛЛЕРИЙСКИМИ СНАРЯДАМИ С ЗАКРЫТЫХ ОГНЕВЫХ ПОЗИЦИЙ Российский патент 2012 года по МПК F41G3/16 

Изобретение относится к области вооружения, в частности к стрельбе артиллерийскими снарядами с закрытых огневых позиций.

Аналогом предлагаемого изобретения является метод учета метеобаллистических условий стрельбы, представленный в способе стрельбы неуправляемыми снарядами с закрытых огневых позиций [1] [Патент RU №2236665 от 20.08.2002 г. МПК 7 F41G 3/16 - Способ стрельбы неуправляемыми снарядами с закрытых огневых позиций]. Данный метод предполагает замер радиальной скорости снаряда на начальном участке траектории, что позволяет оценить влияние на полет снаряда реальной плотности воздуха и скорости продольного ветра, а затем использовать эту оценку для прогнозирования траектории и корректировки стрельбы. Основным недостатком способа является отсутствие возможности корректировать ошибки по боковому направлению. Кроме того, точность корректировки по дальности быстро падает с ростом дальности стрельбы.

В качестве прототипа выбран способ стрельбы неуправляемыми снарядами с закрытых огневых позиций на основе полной подготовки [2] [«Правила стрельбы и управления огнем артиллерии (дивизион, батарея, взвод, орудие (ПС и УО-83)» Часть 1. Москва, Военное издательство, 1984 г.].

Способ [2] стрельбы артиллерийскими снарядами с закрытых огневых позиций включает:

- определение топографической дальности до цели, дирекционного угла направления на цель и превышения цели над огневой позицией;

- замер метеорологических условий стрельбы метеостанцией, прогнозирование начальной скорости снаряда V₀;

- расчет поправок в дальность и направление по метеорологическим условиям стрельбы и прогнозированной V₀;

- расчет установок стрельбы на основании топографических данных с учетом поправок на условия стрельбы при помощи таблиц стрельбы;

- ориентирование орудия;

- реализацию установок;

- производство выстрела.

Полная подготовка является основным способом определения установок для стрельбы артиллерийскими снарядами. Однако в ряде случаев ее применение невозможно из-за неполного объема и недостаточной точности указанных выше исходных данных об условиях стрельбы.

Тогда, согласно [2], установки для стрельбы определяются способами сокращенной или глазомерной подготовки. При этом увеличение ошибок по сравнению с полной подготовкой достигает 3-4 раз, что увеличивает расход боеприпасов и время выполнения огневой задачи. Основной вклад в увеличение ошибок стрельбы вносят:

- неучет ветра в слое атмосферы, где происходит полет снаряда,

- ошибка прогнозирования V₀ из-за отсутствия объективных данных об износе орудия и свойствах партии метательных зарядов,

- большие ошибки ориентирования орудий при отсутствии или плохой выверке средств ориентирования.

В связи с этим актуальной является разработка методов уменьшения ошибок стрельбы, вызванных отсутствием данных о скорости и направлении ветра в слое атмосферы, где происходит полет снаряда, незнанием отклонения V₀ от табличного значения и погрешностями ориентирования орудий.

Задачей предлагаемого изобретения является уменьшение ошибок стрельбы с закрытых огневых позиций при отсутствии данных о скорости и направлении ветра в слое атмосферы, где происходит полет снаряда, и незнании отклонения V₀ от табличного значения и погрешностями ориентирования орудий.

Поставленная задача достигается тем, что в способе стрельбы артиллерийскими снарядами с закрытых огневых позиций, включающем определение топографической дальности до цели, дирекционного угла направления на цель и угла места цели, расчет поправок в дальность и в направление по метеорологическим условиям стрельбы и прогнозируемой V₀, расчет установок стрельбы с помощью таблиц стрельбы, ориентирование орудий, реализацию установок, производство выстрела, новым является то, что при отсутствии средств замера метеорологических условий, отсутствии данных для прогнозирования начальной скорости снаряда V₀ и средств точного ориентирования орудий производят два вспомогательных выстрела, различающихся по направлению, определяют отклонения разрывов от точек прицеливания, по полученным отклонениям вычисляют значения скорости продольного и бокового ветра W_X, W_Z, отклонения начальной скорости снаряда от табличного значения ΔV₀ и ошибку ориентирования Δα, на основании полученных значений W_X, W_Z, ΔV₀, Δα с помощью таблиц стрельбы рассчитывают установки стрельбы для всех последующих выстрелов.

При этом значения W_X, W_Z, ΔV₀, Δα вычисляют по формуле:

,

где - вектор определяемых параметров,

,

где β угол между направлениями стрельбы 1^го и 2^го выстрелов,

, , - чувствительности дальности X₁, Х₂ и бокового направления Z₁, Z₂ к действию соответствующих факторов (частные производные) из Таблиц стрельбы [3],

Х - дальность стрельбы.

- вектор отклонений от точек прицеливания 1^го и 2^го выстрелов по дальности и направлению,

.

Технический результат предлагаемого изобретения достигается за счет того, что определение проекций скорости продольного W_X и бокового W_Z ветра, отклонения V₀ от табличных значений и уточнение ориентирования производится на основании косвенных данных, по наблюдению отклонений разрывов снарядов от точки прицеливания. С этой целью выполняются два выстрела, отличающиеся по направлению на угол β (фиг.1), и определяются отклонения разрывов от точек прицеливания.

Способ поясняется графическим материалом (фиг.1, фиг.2, фиг.3, фиг.4).

На фиг.1 показаны направления первого и второго выстрелов и угол между ними Р, а также оси систем координат, где

О - точка стояния орудия;

OX₁, OZ₁, OX₂, OZ₂ - оси систем координат OX₁Z₁, OX₂Z₂ соответственно;

A₁ - первая точка прицеливания;

А₂ - вторая точка прицеливания;

- вектор скорости ветра;

W_X - скорость продольного ветра;

W_Z - скорость бокового ветра;

B₁ - первая точка разрыва;

В₂ - вторая точка разрыва.

На фиг.2, 3, 4 приведены соответственно среднеквадратические отклонения ошибок определения продольного и бокового ветра, отклонений начальной скорости и ошибки ориентирования снаряда в зависимости от угла β. Там же приведены погрешности определения тех же факторов известным способом [2].

Проекции на оси координат отклонений разрывов первого и второго выстрелов от точек прицеливания (фиг.1) можно представить в виде уравнений:

,

,

,

,

где ΔV₀ - отклонение начальной скорости снаряда от табличного значения,

Δα - ошибка в угле горизонтального наведения орудия, вызванная погрешностью ориентирования орудия,

X₁, Х₂ - дальность стрельбы первого и второго выстрелов.

Уравнения (1) представим в матричном виде:

то есть ,

Значения W_X, W_Z, ΔV₀ и Δα, исходя из уравнения (2), вычисляются по формуле:

где А^-1 - матрица, обратная А.

Полученные значения позволяют определить установки для стрельбы последующими снарядами.

Полученные в результате применения предлагаемого способа данные об условиях стрельбы позволяют вести стрельбу с точностью не хуже, чем при полной подготовке, при произвольном расположении целей относительно орудия (не только вблизи точек разрывов 2-х пристрелочных выстрелов), любым типом боеприпасов, в том числе и управляемыми боеприпасами, рассчитанными на попадание с 1-го выстрела.

Проведем оценку точности стрельбы предлагаемым способом.

Дифференцируя (3), получим зависимость для вычисления вектора погрешности определения W_X, W_Z, ΔV₀ и Δα.

где - вектор погрешности определения отклонений .

Погрешности δХ₁, δZ₁, δХ₂, δZ₂ являются независимыми случайными величинами.

Обозначим:

где r_ij, δX_j - элементы матрицы А^-1 и вектора соответственно.

Погрешность определения i-го фактора (i=1…4), как следует из (4), находятся по зависимости

Дисперсия ошибки определения i-го фактора:

Из независимости погрешностей δX_j следует равенство нулю корректур моментов М(δX_jδX_k) при j≠k. Тогда (7) приобретает вид:

где σ_δX - среднеквадратическое отклонение погрешностей определения отклонений .

Погрешность определения W_X, W_Z, ΔV₀ и Δα предлагаемым способом зависит от угла β. Например, при β=0 определитель матрицы А равен нулю, поскольку при этом совпадают первая и третья, вторая и четвертая строки А. То есть

.

Графики зависимостей погрешностей σ_Fi(β) представлены на фиг.2-4, где в качестве примера рассмотрен случай стрельбы из 122 мм гаубицы Д-30 на дальность Х₁=Х₂=15 км.

По Таблицам стрельбы [3]. , , . Для σ_δX примем характерную при использовании радиолокационных средств артиллерийской разведки величину 25 м.

Для сравнения на этих же графиках приведены погрешности определения, тех же факторов известным способом [2]. При соблюдении условий, предписанных в [2] для способа полной подготовки ([2], стр.54, 55), согласно [4], погрешность определения ветра составит 2.6 м/с (стр.51), погрешность определения отклонения начальной скорости - 0.74% (стр.58), погрешность определения ошибок ориентирования - 0.0031 рад (стр.38).

Как видно на представленных фиг.2, 3 и 4, предлагаемый способ при значениях угла Р, превышающих 30°-40°, позволяет оценить значения метеобаллистических данных с точностью не хуже, чем при использовании известного способа подготовки [2]. При β=60° точность оценки метеобаллистических данных предлагаемым способом увеличивается ≈ в 2 раза по сравнению с известным способом подготовки [2].

1. Патент RU №2236665 от 20.08.2002 г. МПК 7 F41G 3/16 - Способ стрельбы неуправляемыми снарядами с закрытых огневых позиций.

2. «Правила стрельбы и управления огнем артиллерии (дивизион, батарея, взвод, орудие) (ПС и УО-83)». Часть 1. Москва, Военное издательство, 1984 г.

3. «Таблицы стрельбы 122-мм гаубицы Д-30». Москва, Военное издательство министерства обороны СССР, 1978 г.

4. «Пособие по изучению правил стрельбы и управления огнем артиллерии (дивизион, батарея, взвод, орудие)» Часть 1. Москва, Военное издательство, 1985 г.

Способ включает определение топографической дальности до цели, дирекционного угла направления на цель и угла места цели, расчет поправок в дальность и в направление по метеорологическим условиям стрельбы и прогнозируемой начальной скорости снаряда V₀, расчет установок стрельбы с помощью таблиц стрельбы, ориентирование орудий, реализацию установок, производство выстрела. При отсутствии средств замера метеорологических условий, отсутствии данных для прогнозирования начальной скорости снаряда V₀ и средств точного ориентирования орудий производят два вспомогательных выстрела, различающихся по направлению. Определяют отклонения разрывов от точек прицеливания, по полученным отклонениям вычисляют значения скорости продольного и бокового ветра W_X, W_Z, отклонения начальной скорости снаряда от табличного значения ΔV₀ и ошибку ориентирования Δα. На основании полученных значений W_X, W_Z, ΔV₀, Δα с помощью таблиц стрельбы рассчитывают установки стрельбы для всех последующих выстрелов. Технический результат - увеличение точности стрельбы при отсутствии средств замера метеорологических условий, отсутствии данных для прогнозирования начальной скорости снаряда и средств точного ориентирования орудий. 1 з.п. ф-лы, 4 ил.

1. Способ стрельбы артиллерийскими снарядами с закрытых огневых позиций, включающий определение топографической дальности до цели, дирекционного угла направления на цель и угла места цели, расчет поправок в дальность и в направление по метеорологическим условиям стрельбы и прогнозируемой начальной скорости снаряда V_o, расчет установок стрельбы с помощью таблиц стрельбы, ориентирование орудий, реализацию установок, производство выстрела, отличающийся тем, что при отсутствии средств замера метеорологических условий, отсутствии данных для прогнозирования начальной скорости снаряда Vo и средств точного ориентирования орудий производят два вспомогательных выстрела, различающихся по направлению, определяют отклонения разрывов от точек прицеливания, по полученным отклонениям вычисляют значения скорости продольного и бокового ветра W_X, W_Z, отклонения начальной скорости снаряда от табличного значения ΔV₀ и ошибку ориентирования Δα, на основании полученных значений W_X, W_Z, ΔV₀, Δα с помощью таблиц стрельбы рассчитывают установки стрельбы для всех последующих выстрелов.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что значения W_X, W_Z, ΔV₀, Δα вычисляют по формуле:

где - вектор определяемых параметров,

,
где β - угол между направлениями стрельбы 1-го и 2-го выстрелов;
, , - чувствительности дальности Х₁, Х₂ и бокового направления Z₁, Z₂ к действию соответствующих факторов из таблиц стрельбы;
X - дальность стрельбы;
- вектор отклонений от точек прицеливания 1-го и 2-го выстрелов по дальности и направлению,