Автоматизированная система управления вооружением

Автоматизированная система управления вооружением

Иллюстрации

Показать все

Реферат

Предлагаемая автоматизированная система управления вооружением (АСУВ) относится к военной технике, а более конкретно - к АСУВ, устанавливаемым на подвижных объектах: танках, БМП, БТР, судах, вертолетах и др. Подобные АСУВ позволяют автоматизировать процессы учета условий стрельбы, определения углов прицеливания и бокового упреждения, а также введения поправок в положение вооружения в момент выстрела.

Известны 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 АСУВ этих танков содержит пульт управления, автоматизированные приводы наведения ствола пушки в вертикальной и горизонтальной плоскостях с блоком их включения и стабилизатором вооружения с зависимой линией прицеливания. Эффективность этих систем достаточно высока. Она обеспечивается введением автоматизированных приводов наведения ствола пушки в двух плоскостях. Достигаемая вероятность попадания при этом не ниже 50%. Однако для этих систем 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 их применении в пустынной, горно-пустынной и прибрежных местностях точность стрельбы всеми типами снарядов может дополнительно (до 1 т.д. и более) ухудшаться. Это объясняется тем, что в указанных районах вследствие высокой температуры нагрева (до 60 градусов) подстилающей поверхности над ней возникают мощные восходящие воздушные потоки (см., например, Савкин Л.С., Лебедев Б.Д. Метеорология и стрельба артиллерии. М.: Воениздат, 1974, с.10-14), отклоняющие снаряды в полете по высоте от линии прицеливания.

Следует также отметить, что измерение дальности в этих АСУВ до цели производится с помощью дальномерных шкал, что обусловливает большую погрешность (более 10% от измеренной дальности) 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.

Известна также автоматизированная система управления вооружением танка Т-80Б (см., например, Танк Т-80Б. ТО и ИЭ. Кн.1. М.: Воениздат, 1984, с.46-95). Эта система по технической сути и существенным признакам является наиболее близкой к заявляемой и принята за ее прототип. Одновременно она является базовым объектом предлагаемой системы и содержит последовательно соединенные пульт управления, прицел, блок суммирования и привод наведения ствола пушки, баллистический вычислитель, выход которого подключен ко второму входу блока суммирования, блок ручных поправок, выходы которого по количеству поправок подключены к соответствующим входам баллистического вычислителя, датчик баллистики выстреливаемого снаряда, лазерный дальномер и датчик ветра, выход каждого из которых подключей соответственно к первому, второму и третьему входам баллистического вычислителя.

Эффективность этой АСУВ по сравнению с предшествующей 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. Это потребовало введения в АСУВ ряда дополнительных элементов, например баллистического вычислителя, блока ручных поправок, датчика ветра, лазерного дальномера, прицела со стабилизатором линии прицеливания и датчиком баллистики выстреливаемого снаряда и др. Введенные элементы позволили учесть ряд поправок при стрельбе, за исключением поправки на отклонение снаряда по высоте от линии прицеливания при его полете в условиях восходящего (нисходящего) воздушного потока, которое может составить при стрельбе всеми типами снарядов до 0,4 т.д. и более. По опыту боевых действий в Афганистане и Чечне это отклонение из-за мощных вертикальных воздушных потоков, характерных для горных и пустынных районов, может достигать еще большей величины. Кроме того, рассматриваемая АСУВ обеспечивает стрельбу не только артиллерийскими, но и управляемыми снарядами (ракетами), после выстрела каждого из которых необходимо длительное (более 12 секунд при стрельбе на максимальную дальность) удержание прицельной марки на цели. Однако при запуске управляемых снарядов (ракет) через ствол пушки в поле зрения прицела наводчика, как правило, возникает пыледымовое облако, особенно при стрельбе на пыльных грунтах и наличии восходящих (и отсутствии поперечных) потоков воздуха. Время рассеивания этого облака в ряде случаев соизмеримо со временем полета управляемого снаряда (ракеты) к цели и затрудняет (а иногда и исключает) наблюдение за целью. Более того, наличие пыледымового облака может воспрепятствовать захвату системой наведения управляемого снаряда (ракеты) и привести к потере последнего. Ситуация еще более усугубляется при стрельбе с места, когда стреляющие объекты находятся в обороне, в окопах и т.д. и не могут преодолеть зону пыледымового облака своим ходом.

Целью настоящего изобретения является повышение эффективности АСУВ и устранение вышеперечисленных недостатков.

Указанная цель достигается тем, что в АСУВ, содержащую последовательно соединенные пульт управления, прицел, блок суммирования и привод наведения ствола пушки, баллистический вычислитель, выход которого подключен ко второму входу блока суммирования, блок ручных поправок, выходы которого по количеству поправок подключены к соответствующим входам баллистического вычислителя, датчик баллистики выстреливаемого снаряда, лазерный дальномер и датчик ветра, выход каждого из которых подключен соответственно к первому, второму и третьему входам баллистического вычислителя, дополнительно установлены последовательно соединенные датчик скорости вертикального воздушного потока, электрически соединенный через ключ со вторыми выходами датчика ветра и пульта управления, первый квадратор, первый масштабирующий блок, блок умножения и согласующее устройство, второй вход которого подключен к выходу лазерного дальномера, а выход подключен к третьему входу блока суммирования, установлены также блок деления, первый и второй входы которого соединены со вторыми выходами соответственно лазерного дальномера и датчика баллистики выстреливаемого снаряда, второй квадратор, вход которого соединен с выходом блока деления, а выход - со вторым входом блока умножения, последовательно соединенные датчик высоты пыледымового облака, блок дальности выхода управляемого снаряда (ракеты) на линию прицеливания, второй вход которого соединен с выходом датчика баллистики выстреливаемого снаряда, блок сравнения, второй вход которого соединен с выходом лазерного дальномера, и индикатор, установленный в поле зрения прицела, последовательно соединенные второй масштабирующий блок, вход которого соединен со вторым выходом датчика высоты пыледымового облака, и блок разрешения, второй вход которого соединен со вторым выходом блока сравнения, а выход - с четвертым входом сумматора.

Введение новых элементов и связей позволяет получить новую информацию об условиях стрельбы (о скорости вертикального воздушного потока, о высоте пыледымового облака) и скорректировать управление вооружением, что обеспечивает повышение эффективности АСУВ, в частности путем увеличения точности определения и установки углов возвышения ствола пушки для различных типов используемых боеприпасов и условий стрельбы.

Предлагаемое техническое решение поясняется чертежом, на котором показаны взаимное расположение и связи элементов предлагаемой АСУВ и приняты следующие обозначения:

1 - пульт управления (ПУ),

2 - прицел (Пр),

3 - блок суммирования (С),

4 - привод вертикального наведения (ПВН),

5 - ствол пушки (СП),

6 - блок ручных поправок (БРП),

7 - баллистический вычислитель (БВ),

8 - ключ (Кл),

9 - датчик скорости вертикального воздушного потока (ДВП),

10 - датчик ветра (ДВ),

11 - лазерный дальномер (ЛД),

12 - датчик баллистики (ДБ),

13 - согласующее устройство (СУ),

14 - первый квадратор (К₁),

15 - блок деления (БД),

16 - второй квадратор (К₂),

17 - блок умножения (БУ),

18 - первый масштабирующий блок (МБ),

19 - второй масштабирующий блок (ДМБ),

20 - блок разрешения (БР),

21 - датчик высоты пыледымового облака (ДВО),

22 - блок дальности вывода УР на линию прицеливания (ВДВ),

23 - блок сравнения (БС),

24 - индикатор (И).

Блоки 1-7, 10-12 являются штатными блоками прототипа и выполняют те же функции. Ключ 8 выполнен таким образом, что обеспечивает включение блока 9 при включении и срабатывании датчика ветра 10. Включение блока 9 возможно и с пульта управления 1, что необходимо при неисправном блоке 10, при контроле и настройке АСУВ. Датчик скорости вертикального воздушного потока 9 устанавливается таким образом, чтобы его измерительная ось занимала вертикальное положение во время измерения. Согласующее устройство 13 выполнено так, что согласует электрический сигнал, поступающий с блока 17, с рабочими характеристиками блока суммирования 3 и привода вертикального наведения орудия 4. Первый квадратор 14 обеспечивает возведение значения поданного на него сигнала с блока 9 во вторую степень и его подачу на вход блока 18, который обеспечивает получение сигнала, соответствующего половине значения ускорения снаряда (а/2), которое он приобретает под действием вертикального воздушного потока. Его значение определяется выражением:

где С_х - коэффициент сопротивления снаряда в вертикальной плоскости,

ρ - плотность воздуха,

S - характерная площадь снаряда,

m - масса снаряда (см., например, Неупокоев Ф.К. «Стрельба зенитными ракетами». M.: Воениздат, 1970, с.99-121).

Блок 15 представляет собой делитель сигнала, поступающего с лазерного дальномера 11, на сигнал с датчика баллистики 12, реализуя алгоритм:

где t_п - время полета снаряда,

Д_ц - дальность до цели,

V₀ - скорость полета снаряда.

Второй квадратор 16 обеспечивает возведение во вторую степень значение сигнала, соответствующего t_п, который подается на него с выхода блока 15. С выхода блока 16 сигнал поступает на вход блока 17. Блок умножения 17 обеспечивает реализацию алгоритма:

где Δу - отклонение снаряда по высоте от точки прицеливания.

Первый масштабирующий блок 18 и второй масштабирующий блок 19 изменяют масштабы передаваемых через них сигналов и устанавливаются, как правило, вручную.

Блок разрешения 20 выполнен на основе управляемого коммутатора и обеспечивает соединение выхода блока 19 с четвертым входом сумматора 3 при поступлении соответствующего сигнала с выхода блока сравнения 23.

Датчик высоты пыледымового облака 21 выполнен на основе регулируемого сопротивления со шкалой в угловой мере и указателем, устанавливаемым вручную.

Блок дальности выхода управляемого снаряда (ракеты) на линию прицеливания 22 обеспечивает с учетом высоты пыледымового облака, аэродинамических и баллистических характеристик управляемого снаряда (ракеты) выработку сигнала, соответствующего дальности выхода управляемого снаряда (ракеты) на линию прицеливания в случае введения поправки на высоту пыледымового облака. Данные о дальностях выхода управляемых снарядов (ракет) каждого типа на линию прицеливания в зависимости от угла возвышения ствола пушки получают, как правило, на заводских испытаниях.

Блок сравнения 23 обеспечивает сравнение сигналов с выходов блоков 11 и 22. Если значение первого сигнала превышает значение второго, то на выходе блока сравнения формируется сигнал, обеспечивающий срабатывание блока разрешения 20. Индикатор 24 обеспечивает информирование о разрешении или запрете ввода поправки на высоту пыледымового облака.

Работает предлагаемая АСУВ следующим образом. Командир объекта, зная отклонения условий стрельбы от табличных, вводит их через штатный блок ручных поправок 6 в баллистический вычислитель 7. Тем временем наводчик, наблюдая за полем боя через прицел 2, обнаруживает цель, определяет тип боеприпаса для ее уничтожения и устанавливает датчик баллистики 12 в соответствующее положение, информация о чем поступает на входы баллистического вычислителя 7, блока деления 15 и блока дальности выхода управляемой ракеты на линию прицеливания 22. Затем наводчик совмещает с целью при помощи органов управления на пульте управления 1 прицельную марку прицела 2 и нажимает на кнопку измерения дальности. При этом срабатывает лазерный дальномер 11 и информация о дальности до цели Д_ц поступает на входы блоков 7, 13, 15 и 21. В блоке деления 15 реализуется алгоритм (2), и на его выходе образуется сигнал, соответствующий времени полета данного типа снаряда до цели t_п, который затем подается на вход блока 16. Во втором квадраторе 16 данный сигнал возводится во вторую степень, и на его выходе образуется сигнал, соответствующий t_п ² (2), который затем подается на вход блока умножения 17. Далее наводчик осуществляет заряжание ствола пушки 5, нажимая на кнопку механизма заряжания «МЗ», при этом срабатывает датчик ветра 10, и информация о скорости бокового ветра в районе огневой позиции комплекса вооружения (танка, БМП, БТР и др.) поступает в баллистический вычислитель 7. В блоке 7 сигналы с блоков 6, 10-12 преобразуются по известным алгоритмам (см., например, «Основы автоматики и танковые автоматические системы». М., ВАБТВ, 1976, с.508-519) в сигнал, соответствующий углу прицеливания (возвышения) для данных условий стрельбы, который затем подается в блок суммирования 3. Одновременно датчик ветра 10 через ключ 8 обеспечивает включение в работу датчика скорости вертикального воздушного потока 9, благодаря которому измеряется скорость вертикального воздушного потока и формируется соответствующий этой скорости сигнал, подаваемый на вход первого квадратора 14. Поступивший в блок 14 сигнал возводится во вторую степень и поступает на выход, соответствуя квадрату скорости вертикального воздушного потока. С выхода блока 14 сигнал подается на вход блока 18. В первом масштабирующем блоке 18 реализуется алгоритм (1), и на его выходе образуется сигнал, соответствующий а/2, который затем подается на вход блока 17. В блоке умножения 17 сигналы с блоков 16 и 18 преобразуются по алгоритму (3) в сигнал, соответствующий отклонению данного снаряда по высоте от точки прицеливания под воздействием вертикального воздушного потока Δу, который затем подается на вход блока 13. В согласующем устройстве 13 данный сигнал с учетом дальности до цели согласуется с рабочими характеристиками блока суммирования 3 и привода вертикального наведения орудия 4 и подается на вход блока 3. В блоке суммирования сигналы с блоков 7 и 13 суммируются и формируется результирующий сигнал, соответствующий уточненному углу прицеливания (возвышения), который подается в блок 4, и в соответствии с полученным сигналом обеспечивается перемещение ствола пушки 5 относительно линии прицеливания в соответствии с выражением:

где ϕ_п - угол прицеливания (возвышения),

ϕ₀ - начальный угол прицеливания (возвышения), определяемый как в прототипе,

Δϕ_ввп - угловая поправка на скорость вертикального воздушного потока.

При стрельбе управляемым снарядом (ракетой) дополнительно измеряют высоту и время рассеивания пыледымового облака, образуемого при его выстреле, сравнивают их значения соответственно с высотой линии прицеливания и временем захвата системой наведения управляемого снаряда и, если значения первых не превышают значения вторых, то есть, когда высота пыледымового облака не превышает высоты линии прицеливания, а время его рассеивания не отражается на слежении линией прицеливания за целью, алгоритм функционирования АСУВ соответствует вышеописанному, поскольку в этом случае датчик высоты пыледымового облака 21 отключен. Если же высота пыледымового облака превышает высоту линии прицеливания, а время его рассеивания превышает время захвата управляемого снаряда системой наведения, то включается блок 21 и на нем после оценки в поле зрения прицела углового превышения верхней границы пыледымового облака над прицельной маркой устанавливается значение этого превышения в угловой мере. С выхода блока 21 сигнал, соответствующий установленному значению высоты пыледымового облака над линией прицеливания, подается на входы блоков 19 и 22. Второй масштабирующий блок 19 обеспечивает масштабирование сигнала с учетом типа управляемого снаряда (ракеты) его (ее) баллистических и аэродинамических характеристик, рабочих характеристик блока суммирования 3 и привода вертикального наведения 4 ствола пушки 5 и его подачу на блок разрешения 20. Блок 20, выполненный на базе электромагнитного реле, подключает выход блока 19 непосредственно к четвертому входу сумматора 3 после подачи на второй вход блока 20 сигнала с выхода блока сравнения 23. Этим самым обеспечивается дополнительное увеличение угла возвышения на величину, не превышающую величины углового превышения пыледымовым облаком высоты линии прицеливания. На выходе блока 23 сигнал формируется лишь в том случае, если дальность выхода управляемого снаряда (ракеты) на линию прицеливания после его (ее) прохождения зоны пыледымового облака меньше дальности до цели. Информация об этих дальностях поступает на входы блока 23 с выходов блоков 11 и 22. Со второго выхода блока сравнения 23 сигнал, информирующий о разрешении или запрете передачи сигнала с блока 20 на блок 3 поступает на индикатор 24, установленный в поле зрения прицела 2. При наличии разрешения в блоке суммирования 3 сигнал поправки на высоту пыледымового облака суммируется с сигналами, поступившими с выходов блоков 7 и 13, обеспечивая формирование суммарного угла возвышения (прицеливания):

где Δϕ_пдо - угловая поправка на пыледымовое облако.

Предварительные расчеты показывают, что эффективность стрельбы в рассмотренных условиях с использованием предложенной АСУВ может быть повышена на 10-15%, а при стрельбе в горно-пустынной местности с мощными вертикальными воздушными (особенно восходящими) потоками эффективность стрельбы повышается более чем на 20% (как при стрельбе артиллерийскими, так и управляемыми снарядами (ракетами)).

Автоматизированная система управления вооружением, содержащая последовательно соединенные пульт управления, прицел, блок суммирования и привод наведения ствола пушки, баллистический вычислитель, выход которого подключен ко второму входу блока суммирования, блок ручных поправок, выходы которого по количеству поправок подключены к соответствующим входам баллистического вычислителя, датчик баллистики выстреливаемого снаряда, лазерный дальномер и датчик ветра, выход каждого из которых подключен соответственно к первому, второму и третьему входам баллистического вычислителя, отличающаяся тем, что она снабжена последовательно соединенными датчиком скорости вертикального воздушного потока, электрически соединенным через ключ со вторыми выходами датчика ветра и пульта управления, первым квадратором, первым масштабирующим блоком, блоком умножения и согласующим устройством, второй вход которого подключен к выходу лазерного дальномера, а выход подключен к третьему входу блока суммирования, блоком деления, первый и второй входы которого соединены со вторыми выходами соответственно лазерного дальномера и датчика баллистики боеприпаса, вторым квадратором, вход которого соединен с выходом блока деления, а выход - со вторым входом блока умножения, последовательно соединенными датчиком высоты пыледымового облака, блоком дальности выхода управляемого снаряда или ракеты на линию прицеливания, второй вход которого соединен с выходом датчика баллистики выстреливаемого снаряда, блоком сравнения, второй вход которого соединен с выходом лазерного дальномера, и индикатором, установленным в поле зрения прицела, последовательно соединенными вторым масштабирующим блоком, вход которого соединен со вторым выходом датчика высоты пыледымового облака, и блоком разрешения, второй вход которого соединен со вторым выходом блока сравнения, а выход - с четвертым входом сумматора.