Способ коррекции стрельбы из артиллерийских орудий Российский патент 2018 года по МПК F41G3/00 F41G7/00 

Изобретение относится к методам и средствам артиллерийской разведки на основе получения и анализа фотоизображений местности с объектами из зоны прицеливания.

Известны способы артиллерийской разведки, основанные на получении информации с летательных аппаратов, в том числе беспилотных.

Недостатком такой разведки является то, что беспилотные летательные аппараты легко уничтожаются средствами ПВО противника, информация с этих аппаратов поступает на стреляющее подразделение с большой задержкой во времени, в течение которого обстановка в зоне предполагаемого обстрела, может существенно измениться, и, кроме того, такая разведка не учитывает точность наведения орудий.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому техническому решению является способ, основанный на получении развединформации самим стреляющим подразделением, путем предварительной стрельбы снарядом-разведчиком по заранее разведанным целям (в том числе, с помощью беспилотных летательных аппаратов), с последующим анализом фотоинформации со снаряда-разведчика. Автором эти общие принципы изложены в статье, опубликованной в научно-техническом сборнике (Кузнецов Н.С. Повышение эффективности ствольной артиллерии за счет доразведки // Научно-технический сборник ГНЦ РФ ФГУП «ЦНИИХМ им. Д.И. Менделеева» Боеприпасы, 2015, №2, с. 50-53).

Недостатком рассмотренного в статье технического решения является то, что в нем нет информации о принципах привязки расположения объектов на местности к направлению стрельбы орудием (снаряд непрерывно вращается вокруг своей оси!), на полученных изображениях местности, а также отсутствует информация о принципах стабилизации модулей после выброса из корпуса снаряда-разведчика, принципах передачи информации на значительные расстояния от снаряда-разведчика, и принципах обработки информации с полученных изображений. Отсутствие таких решений не позволяет реализовать рассматриваемый способ разведки на практике.

В предлагаемом изобретении такие технические решения представлены. Описание способа реализации этих решений приведено ниже. Описание поясняется рисунками, приведенными на фиг. 1-3. Фиг. 1. Схема расположения модулей в корпусе снаряда-разведчика: 1 - первый модуль, 2 - второй модуль, 3 - третий модуль, 4 - вышибной заряд, 5 - донная часть снаряда. Фиг. 2. Схема работы снаряда-разведчика в зоне цели: 6 - корпус снаряда-разведчика со светящимся шлейфом от трассера; 7 - второй информационно-измерительный модуль с оптико-электронным модулем; 8 - третий информационно-измерительный модуль с ретранслятором и устройством подсветки. Фиг. 3. Изображение местности, полученное с помощью снаряда-разведчика: 9 - метка от следа корпуса снаряда-разведчика с первым модулем (светлая полоска малого размера); 10 - метка в центре кадра (светлый крест).

С целью обеспечения защиты снаряда-разведчика от обнаружения средствами радиолокации на его поверхность нанесено радиопоглощающее покрытие (по технологии «стеле»), которое не влияет на баллистические характеристики снаряда. Наличие такого покрытия позволяет провести доразведку местности без обнаружения средствами радиолокации местоположения стреляющего орудия.

В корпус снаряда-разведчика устанавливают как минимум, три информационно-измерительных модуля, которые обеспечивают получение информации о расположении объектов на местности, планируемой к огневому налету. Схематично снаряд-разведчик показан на фиг. 1.Расчет показывает, что в кассетном снаряде калибром 152 мм можно расположить модули общей массой 16 кг и общим габаритом с размерами: диаметр - 130 мм, высота 300 мм.

Для реализации предлагаемого технического решения важен принцип установки модулей в корпус снаряда. Для обеспечения стабилизации модулей в пространстве после их выброса из корпуса, их устанавливают в корпус снаряда устройством стабилизации в сторону вышибного устройства. Выбрасывание модулей происходит после выброса донной части снаряда, нагрузкой, передаваемой от вышибного заряда через модули. В качестве устройств стабилизации используются различные парашютные системы. При выбросе модулей из корпуса снаряда их парашютные системы оказываются в передней части модуля по направлению движения. Когда парашют модуля под действием потоков воздуха раскроется, произойдет переворот модуля на 180°. Такой переворот приведет к практическому гашению вращения модулей вокруг своей оси, и тем самым будут обеспечены условия для качественного фотографирования местности. Это обеспечит надежную стабилизацию фотоустройства оптической частью, а осветительного устройства источником освещения, в направлении исследуемой местности.

После выброса модулей (на высоте примерно 1 км) корпус снаряда-разведчика будет продолжать свое движение по траектории близкой к траектории движения боевого снаряда. Скорость его движения значительно превышает скорость движения модулей с парашютными устройствами стабилизации. Он будет приближаться к точке падения значительно быстрее информационно-измерительных модулей. В этом корпусе остается модуль, который делает корпус снаряда-разведчика заметным на фоне местности, например, выходное отверстие корпуса, после выброса модулей, освещается ярким светом за счет горения специального состава, аналогичного используемым в трассерах снарядов. Возгорание этого состава будет инициировано горением заряда вышибного устройства. Этот светящийся след корпуса (светящаяся полоса в зоне дна снаряда будет находиться между информационно-измерительными модулями и регистрируемой местностью, так как корпус будет падать носовой частью вниз) будет зарегистрирован на фотоизображениях, выполняемых вторым модулем, который падает на местность по более крутой траектории за счет влияния устройства стабилизации. Схема падения модулей на местность показана на фиг. 2.

Второй информационно-измерительный модуль состоит из пяти основных устройств:

- оптико-электронного устройства для преобразования изображения местности и его проецирования на ПЗС-матрицу, с блоком отображения метки в центре кадра;

- передатчика СВЧ-диапазона с антенным блоком;

- устройства для измерения высоты положения второго модуля над местностью, с блоком преобразования и передачи информации на передатчик СВЧ;

- бортового блока питания модуля;

- устройства стабилизации.

Оптический блок второго модуля выполнен таким, чтобы зафиксировать изображение светящегося корпуса снаряда-разведчика, как минимум, на одном изображении. При этом светящаяся точка корпуса снаряда будет наложена на план местности, зарегистрированной фотоаппаратурой в конкретный момент времени и будет являться точкой для определения направления стрельбы орудия. Схематично такой порядок расположения меток с накладкой на изображение местности приведен на фиг. 3. На втором модуле, кроме фоторегистрирующего устройства устанавливается устройство для измерения высоты расположения модуля над местностью. Могут использоваться различные устройства, например, радиовысотомеры. Фотоприемное устройство, кроме оптического блока (объектива) содержит ПЗС-матрицу, которая будет преобразовать изображение на выходе объектива в цифровой вид. Фото-устройство, установленное во втором модуле, формирует фотоизображение за промежуток времени не превышающей 0,5 мс. Расчеты показывают, что оптико-электронное устройство модуля позволяет обеспечить разрешающую способность снимков не хуже 0,1 м с высоты 500 м, при скорости падения модуля не более 200 м/с. Конструктивно оптико-электронный модуль включает в себя обтекатель, объектив и цифровую телевизионную камеру. Оптико-электронный модуль формирует изображение с частотой кадров не менее 2 кадра/с и обеспечивает выдачу видеосигнала в аппаратуру передачи информации по проводному цифровому высокоскоростному порту. Передаваемая информация - цифровая. Передатчик СВЧ-диапазона, расположенный на втором модуле, при получении соответствующей команды от исполнительного механизма (от фото-модуля) осуществляет прием информации по проводному цифровому высокоскоростному порту, преобразование этой информации в модеме в аналоговый сигнал с определенным видом модуляции и передачу аналогового сигнала в эфир. Приемный канал, расположенный на третьем модуле, посредством высокоэффективной антенны принимает данный сигнал. Так для передачи пятифотоизображений с разрешением 1600*1200 пикселей в течение 1 сек необходима техническая скорость канала менее 4 Мбит/с. Эти устройства реализуемы с помощью отечественной оптико-электронной элементной базы.

Устройство для измерения высоты над уровнем местности представляет собой отдельный прибор, который построен на принципах дальномера, например, лазерный или радиодальномер, либо на принципах измерения давления воздуха. Информация о высоте в цифровом виде подается по проводному каналу на радио-передатчик второго модуля.

Радиоэлементы модулей (второго и третьего) залиты специальным составом с быстрым отвердеванием для их защиты от разрушения при перегрузках при выстреле.

Устройство стабилизации построено на основе парашютных систем, применяемых в кассетных снарядах, например, для стабилизации боевых элементов в снаряде шифр «Настояние».

Бортовой блок питания аналогичен, применяемым для электропитания различных взрывательных устройств, только большей мощности.

Третий модуль состоит из шести основных устройств:

- приемника СВЧ-диапазона для приема информации со второго модуля;

- высокоскоростной радиолинии СВЧ-диапазона для передачи информации на удаленное радиоприемное устройство;

- антенного блока;

- бортового блока питания модуля;

- осветительного блока;

- устройства стабилизации.

Высокоскоростная радиолиния на основе передатчика СВЧ-диапазона, обеспечивает передачу данных о зафиксированных фотоизображениях на наземное удаленное радиоприемное устройство (до 50 км). Высокоскоростная радиолиния состоит из: бортового передатчика, включающего блок управления (контроллера) с цифровой шиной, генератор СВЧ-диапазона и модулятор; блока вторичного питания; СВЧ-усилителя; антенной системы. Генератор СВЧ работает непрерывно в течение всего полета. Модулятор осуществляет непосредственно модуляцию сигнала передатчика по командам с блока управления. СВЧ-усилитель включается по команде с блока управления и выдает усиленный сигнал в антенную систему. Блок вторичного питания преобразует бортовое питание в набор напряжений, необходимый для питания всех составных частей модуля.

Осветительный блок построен по принципу осветительного снаряда. Он запускается в работу по команде с блока управления модуля, например, после срабатывания, применяемого во взрывателях электровоспламенителя ЭВ32 и переходного заряда из твердого топлива.

Устройство стабилизации построено на основе парашютной системы, например, применяемой в осветительных артиллерийских снарядах.

Удаленное приемное устройство, включает: ноутбук, приемник СВЧ-диапазона, перестраиваемый генератор, GPS-Глонасс приемник, цифровую вычислительную машину с АЦП, зарядно-питающий блок, следящую антенную систему. Приемный канал, расположенный на удаленном приемном устройстве, посредством высокоэффективной антенны принимает передаваемые сигналы, производит обратное преобразование, исправлениеошибок и записывает информацию в память. Вывод информации (изображения местности) на экран монитора может быть осуществлен сразу или производится запись на флеш-накопитель с привязкой к местности.

При обработке и анализе полученной информации (на выходе удаленного радиоприемного устройства) применяются известные методы обработки фотоснимков. На снимках фиксируемые предметы передаются с уменьшением. Масштаб их изображения зависит от расстояния до предмета (определяется вторым модулем) и фокусного расстояния применяемого объектива (определен при создании оптического блока). Знание этих параметров, законов оптики и перспективной геометрии дает возможность получать количественные данные о пространственных свойствах предметов. Их определяют в процессе математических расчетов или геометрических построений, проводимых по фотоснимкам, изготовленным по правилам измерительной фотографии, либо полученных при неизвестных условиях.

При анализе информации на каждом кадре изображения местности определяют значение высоты второго модуля над местностью, соответствующее положению модуля в момент съемки местности, положение метки в центре кадра, и отображение метки, соответствующее положению первого модуля (позиции 9 и 10 на фиг. 3) в корпусе снаряда, по информации с этого модуля. Как минимум, на двух изображениях, на которых зафиксированы проекции положения первого модуля на местности (поз. 10 на фиг. 3), осуществляют графическую привязку этих меток к местности, и за направление стрельбы принимают линию между этими метками на изображениях, полученных при разных высотах положения над местностью первого и второго модулей, а за точку подрыва боевого снаряда, при стрельбе обычными боеприпасами принимают точку, соответствующую положению первого модуля на последнем кадре, переданного изображения местности (поз. 10 на фиг. 3). Расстояние от метки в центре кадра до точки прицеливания и других объектов определяют расчетом, с учетом параметров применяемой оптики и высоты съемки местности. Коррекцию стрельбы осуществляют путем изменения параметров наведения орудия с учетом анализа фотоизображений местности, а при стрельбе снарядами с функцией коррекции за счет торможения головным взрывателем за точку подрыва боевого снаряда принимают метку в центре последнего кадра (поз. 10 на фиг. 3).

Изложенные сведения о заявленном изобретении, охарактеризованном в независимом пункте формулы, свидетельствуют о возможности его осуществления с помощью описанных в заявке и известных средств и методов. Следовательно, заявленный способ соответствует условию промышленной применимости.

Изобретение относится к методам и средствам артиллерийской разведки на основе получения и анализа фотоизображений местности с объектами из зоны прицеливания. Способ коррекции стрельбы из артиллерийских орудий основан на предварительном определении параметров стрельбы боевыми снарядами. По этим параметрам наводят орудие и стреляют кассетным снарядом-разведчиком, имеющим баллистические характеристики, идентичные боевому снаряду. С помощью вышибного устройства, установленного в головной части снаряда, выбрасывают кассеты из корпуса снаряда. Одной из кассет фотографируют изображение местности в зоне падения. Изображение передают стреляющему подразделению. На основе анализа изображений, проводят коррекцию стрельбы. На корпус снаряда-разведчика наносят радиопоглощающее покрытие. Кассеты снаряда-разведчика выполняют в виде приемо-передающих модулей с устройствами стабилизации в полете. Модули располагают в корпусе снаряда последовательно так, чтобы их устройства стабилизации находились со стороны вышибного устройства. Первый модуль (1) после срабатывания вышибного устройства оставляют в корпусе снаряда. Формируют видеоинформацию о положении модуля (1) в пространстве до его падения на местность. Второй модуль (2) с фотоприемником ориентируют фотоприемной частью в сторону падения модуля (1). Получают ряд последовательных во времени цифровых фотоизображений местности. В центре каждого изображения формируют метку. Непрерывно измеряют высоту модуля над местностью. Передают эту информацию на третий модуль (3). Третий модуль заставляют падать со скоростью меньшей скорости падения второго модуля. Он освещает местность в зоне падения модулей (1) и (2). Осуществляют прием информации со второго модуля и ее передачу на удаленное приемное устройство. Анализируют информацию с удаленного приемного устройства. На каждом кадре изображения местности определяют значение высоты второго модуля над местностью, положение метки в центре кадра и отображение метки, соответствующее положению первого модуля. По информации с нескольких изображений, осуществляют графическую привязку этих меток к местности. За направление стрельбы принимают линию между этими метками на разных изображениях. За точку подрыва боевого снаряда, при стрельбе обычными боеприпасами принимают точку положения первого модуля на последнем кадре изображения местности. Расстояние от метки в центре кадра до точки прицеливания и других объектов определяют расчетным путем. Обеспечивается получение фотоинформации со снаряда разведчика, с возможностью привязки полученных таким путем графических данных к объектам на местности, определению направления стрельбы и точки подрыва. 3 ил.

Способ коррекции стрельбы из артиллерийских орудий, заключающийся в том, что на основании данных предварительной разведки определяют параметры стрельбы боевыми снарядами, по этим параметрам наводят орудие и стреляют кассетным снарядом-разведчиком, имеющим баллистические характеристики, идентичные боевому снаряду, с помощью вышибного устройства, установленного в головной части снаряда, в расчетный момент времени выбрасывают кассеты из корпуса снаряда, с помощью одной из кассет фотографируют изображение местности в зоне падения, передают это изображение стреляющему подразделению на удаленное приемное устройство, и, на основе анализа изображений, проводят коррекцию стрельбы, отличающийся тем, что на корпус снаряда-разведчика наносят радиопоглощающее покрытие, не влияющее на баллистические характеристики снаряда, кассеты снаряда-разведчика выполняют в виде, как минимум, трех приемо-передающих модулей с устройствами стабилизации в полете, модули располагают в корпусе снаряда последовательно так, чтобы их устройства стабилизации находились со стороны вышибного устройства, первый модуль после срабатывания вышибного устройства оставляют в корпусе снаряда, и с его помощью осуществляют формирование видеоинформации о положении этого модуля в пространстве, до его падения на местность, второй модуль с фотоприемником после выброса из корпуса снаряда с помощью устройства стабилизации ориентируют фотоприемной частью в сторону падения модуля, получают, в виде отдельных кадров, ряд последовательных во времени цифровых фотоизображений местности, в центре каждого кадра формируют метку, непрерывно измеряют высоту нахождения модуля над местностью и передают эту информацию в цифровом виде на третий модуль, а третий модуль с помощью устройства стабилизации заставляют падать со скоростью, как минимум в два разе меньше скорости падения второго модуля, с его помощью осуществляют освещение местности в зоне падения модулей в течение времени падения второго модуля, а также по отдельным радиолиниям осуществляют прием информации со второго модуля и ее передачу на удаленное приемное устройство, при проведении анализа информации, полученной удаленным приемным устройством, на каждом кадре изображения местности определяют значение высоты второго модуля над местностью, соответствующее положению модуля в момент съемки местности, положение метки в центре кадра и отображение метки, соответствующее положению первого модуля в корпусе снаряда, по информации с этого модуля, как минимум, на двух изображениях, на которых зафиксированы проекции положения первого модуля на местности, осуществляют графическую привязку этих меток к местности, и за направление стрельбы принимают линию между этими метками на разных изображениях, при этом за точку подрыва боевого снаряда, при стрельбе обычными боеприпасами принимают точку, соответствующую положению первого модуля на последнем кадре изображения местности, а расстояние от метки в центре кадра до точки прицеливания и других объектов определяют расчетом с учетом параметров применяемой оптики и высоты съемки местности, коррекцию стрельбы осуществляют путем изменения параметров наведения орудия с учетом анализа фотоизображений местности, а при стрельбе снарядами с функцией коррекции за счет торможения головным взрывателем за точку подрыва боевого снаряда принимают метку в центре последнего кадра.