Патент на изобретение №2300726

(54) СПОСОБ СТРЕЛЬБЫ УПРАВЛЯЕМЫМ СНАРЯДОМ С ЛАЗЕРНОЙ ПОЛУАКТИВНОЙ ГОЛОВКОЙ САМОНАВЕДЕНИЯ

(57) Реферат:

Изобретение относится к области вооружения, в частности к управлению артиллерийскими управляемыми снарядами с лазерной полуактивной головкой самонаведения. Способ стрельбы заключается в том, что после расчета установок стрельбы по углу азимута, углу возвышения орудия и углу ориентации головки самонаведения до их реализации на орудии на огневой позиции, производят моделирование полета снаряда, сравнение значений а(Х) и b(Х) и выработку разрешения на стрельбу орудием при превышении а(Х) над b(Х). При b(Х)а(Х) производят корректировку установок стрельбы по углу возвышения орудия и по углу ориентации головки самонаведения на соответствующие величины прямо пропорциональные передаточным отношениям К1 и К2 модели снаряда и разности b(X’) и а(Х’). При этом а(Х) – высота крайней нижней траектории модели полета снаряда с учетом рассеивания при рассчитанных установках стрельбы для горизонтальной дальности Х от орудия, b(X) – высота профиля местности по данным электронной карты для горизонтальной дальности Х от орудия, X’ – значение горизонтальной дальности X, при котором величина разности а(Х) и b(Х) будет минимальной. К1, К2 – передаточные отношения модели снаряда на дальности X’ для угла возвышения орудия и угла ориентации головки самонаведения соответственно. При реализации изобретения повышается надежность стрельбы по целям в условиях гор. 1 з.п. ф-лы, 1 ил.

Изобретение относится к области вооружения, в частности к управлению артиллерийскими управляемыми снарядами с лазерной полуактивной головкой самонаведения, захватывающей подсвеченную цель на конечном участке траектории.

Изобретение предназначено для управления огнем минометов и ствольной артиллерии калибров типа 120, 122, 152, 155 мм при стрельбе по целям через преграды управляемыми боеприпасами, а также управляемыми ракетами с головкой самонаведения.

Известен способ стрельбы по целям из пушек неуправляемыми боеприпасами [Патент RU №2111437 от 20.05.98 г. МПК6 F41G 5/14 – Способ и устройство для наводки орудия]. Недостатком способа является то, что данный способ не учитывает особенности стрельбы управляемыми боеприпасами.

В качестве прототипа выбран способ стрельбы управляемым снарядом с лазерной полуактивной головкой самонаведения [Патент RU №2247297 от 27.02.2005 г. МПК7 F41G 5/00, 7/22 – Способ стрельбы управляемым снарядом с лазерной полуактивной головкой самонаведения].

Способ стрельбы управляемым снарядом с лазерной полуактивной головкой самонаведения заключается в следующем: цель обнаруживается целеуказателем, затем происходит измерение расстояния от целеуказателя до цели и азимута цели относительно целеуказателя; с использованием топографической привязки цели, целеуказателя и огневой позиции к местности производят расчет установок стрельбы по координатам цели и огневой позиции. Далее производится наведение снаряда на цель, включающее наведение орудия на цель по рассчитанным установкам стрельбы, выстрел и наведение снаряда на цель, подсвеченную после выстрела лазерным излучением целеуказателя. Топографическая привязка цели к местности и преобразование ее координат в последовательность двоичных кодов осуществляется на линии соприкосновения с противником, а расчет установок стрельбы для орудия осуществляется на огневой позиции. При этом на огневой позиции и на линии соприкосновения с противником организовано единое компьютерное время, и после выстрела до включения целеуказателя устанавливается канал цифровой радиосвязи между огневой позицией и линией соприкосновения с противником для передачи значения времени включения целеуказателя в режим подсвета, а сигнал включения в режим подсвета цели автоматически посылается с линии соприкосновения с противником в целеуказатель при достижении времени включения.

Недостатком прототипа является то, что способ не учитывает особенности стрельбы в горах или через преграды на местности. В способе отсутствует сравнение данных о траектории полета снаряда с данными рельефа местности на пути траектории полета снаряда, что может приводить к попаданию снаряда в гребень укрытия и в итоге к промаху.

Задачей изобретения является повышение надежности стрельбы управляемыми артиллерийскими боеприпасами при поражении целей в горах за счет сравнения траектории полета снаряда с рельефом местности на пути полета снаряда к цели и поиска таких установок стрельбы, на которых снаряд выйдет в район захвата цели и траектория полета снаряда пройдет над возможными преградами.

Указанная задача достигается за счет того, что в известном способе стрельбы управляемым снарядом с лазерной полуактивной головкой самонаведения, включающем обнаружение цели целеуказателем, измерение расстояния от целеуказателя до цели и азимута цели относительно целеуказателя, топографическую привязку цели к местности на линии соприкосновения с противником расчетным путем по данным топографической привязки целеуказателя, преобразование координат цели на линии соприкосновения с противником в последовательность двоичных кодов и передачу их по цифровой радиосвязи на огневую позицию, установка единого компьютерного времени на линии соприкосновения с противником и на огневой позиции, расчет на огневой позиции установок стрельбы по координатам цели и топографической привязки огневой позиции, реализацию установок, производство выстрела и наведение снаряда на цель, подсвеченную после выстрела лазерным излучением целеуказателя по сигналу с линии соприкосновения с противником при достижении времени включения, заданного на огневой позиции, новым является то, что после расчета установок стрельбы по углу азимута, углу места и углу ориентации головки самонаведения до их реализации на орудии на огневой позиции производят моделирование полета снаряда, сравнение значений а(Х) и b(Х) и выработку разрешения на стрельбу орудием при превышении а(Х) над b(Х), при b(X)а(Х) производят корректировку установок стрельбы по углу возвышения орудия и по углу ориентации головки самонаведения на соответствующие величины прямо пропорциональные передаточным отношениям К1 и К2 модели снаряда и разности b(X’) и а(Х’), где

а(Х) – высота крайней нижней траектории модели полета снаряда с учетом рассеивания при рассчитанных установках стрельбы для горизонтальной дальности Х от орудия,

b(Х) – высота профиля местности для горизонтальной дальности Х от орудия, полученная по данным электронной карты местности, которые хранятся в пульте огневой позиции,

X’ – значение горизонтальной дальности X, при котором величина разности а(Х) и b(Х) будет минимальной,

K1, K2 – передаточные отношения модели снаряда на дальности X’ для угла возвышения орудия и угла ориентации головки самонаведения соответственно.

Способ поясняется графическим материалом (см. чертеж).

При наличии участка планирования на нисходящей ветви траектории полета снаряда угол ориентации головки самонаведения совпадает с углом наклона траектории на участке планирования.

Предлагаемый способ стрельбы из артиллерийского орудия управляемым снарядом с лазерной полуактивной головкой самонаведения реализуется следующим образом: в боевом порядке артиллерийская батарея располагается на большой дальности от линии соприкосновения с противником. К линии боевого соприкосновения высылается разведчик с лазерным целеуказателем-дальномером (ЛЦД), аппаратурой спутниковой навигации, цифровой радиостанцией и пультом разведчика, причем выходы ЛЦД, аппаратуры спутниковой навигации и цифровой радиостанции через разъемы подключены к процессору пульта разведчика.

С помощью аппаратуры спутниковой навигации определяются координаты ЛЦД (Х_лцд, Y_лцд, Z_лцд), например, в прямоугольной системе и вводятся в пульт разведчика.

Лазерный целеуказатель с дальномером и визирным каналом служит для обнаружения и сопровождения цели, а также для определения координат цели, например дальности и азимута цели относительно ЛЦД.

Разведчик с помощью ЛЦД производит замер дальности до цели, азимута и угла места цели относительно целеуказателя (D_ц, _ц, _ц). Результаты замеров передаются в пульт разведчика и преобразуются, например, в прямоугольную систему координат топографической привязки к местности (Х_ц, Y_ц, Z_ц), отображаются на экране пульта разведчика. Координаты цели преобразуются в последовательность двоичных кодов, например, по стандарту EIA интерфейса RS232C и передаются в пульт огневой позиции по цифровой радиосвязи.

В пульте огневой позиции, например, с аппаратуры спутниковой навигации вводятся координаты и высота орудия (X_оп, Y_оп, Z_оп), с клавиатуры для баллистических расчетов вводят метеорологические и баллистические условия стрельбы.

В пульте огневой позиции с использованием полученных по радиосвязи координат цели, замеренных координат орудия, введенных метеорологических и баллистических условий стрельбы рассчитываются установки стрельбы, например, по таблицам стрельбы [3], которые записаны в памяти пульта огневой позиции.

После расчета установок стрельбы до их реализации на орудии в пульте огневой позиции производят моделирование полета снаряда и выработку разрешения на стрельбу орудием сравнением превышения а(Х) над b(Х), где а(Х) – высота крайней нижней траектории модели полета снаряда с учетом рассеивания при рассчитанных установках стрельбы для горизонтальной дальности Х от орудия, b(X) – высота профиля местности по данным электронной карты для горизонтальной дальности Х от орудия до цели.

Если траектория модели снаряда пересекает рельеф местности, то производится корректировка установок стрельбы по углу возвышения орудия (_рез) и по углу ориентации головки самонаведения (_рез) на соответствующие величины прямо пропорциональные передаточным отношениям К1 и К2 модели снаряда и разности b(X’) и а(Х’):

_рез=_ном+(b(X’)-а(Х’))·К1,

_рез=_ном+(b(X’)-а(Х’))·К2,

где

_ном – номинальный угол возвышения орудия, получаемый при расчете установок стрельбы,

_ном – номинальный угол ориентации головки самонаведения, получаемый при расчете установок стрельбы,

X’ – значение горизонтальной дальности X, при котором величина разности а(Х) и b(Х) будет минимальной,

K1, K2 – передаточные отношения модели снаряда на дальности X’ для угла возвышения орудия и угла ориентации головки самонаведения соответственно.

Передаточные отношения модели снаряда по углу возвышения орудия (K1) и по углу ориентации головки самонаведения (K2) могут быть приняты по следующим соотношениям:

K1=20/(с(Х’)-а(Х’)),

К2=-К1·Х_п/Х_гсн,

причем установка угла возвышения орудия для крайней нижней траектории модели полета снаряда составляет:

_min=_ном-0,03·D/Х_П,

где

с(Х’) – высота траектории модели полета снаряда при угле возвышения _max=_min+20 для горизонтальной дальности X’ от орудия в сторону цели,

Х_п – изменение дальности полета снаряда на единицу угла возвышения орудия (табличная величина, записанная в памяти пульта огневой позиции),

Х_гсн – изменение дальности полета снаряда на единицу угла ориентации головки самонаведения (табличная величина, записанная в памяти пульта огневой позиции),

D – горизонтальная дальность от орудия до цели.

Скорректированные установки стрельбы (_рез, _рез) реализуются на орудии, производится выстрел.

В момент выстрела на пульте огневой позиции командиром включается кнопка “Выстрел” и автоматически формируется и передается в пульт разведчика сообщение о выстреле.

При этом с пульта огневой позиции считывается время выстрела по показаниям таймера часов системы единого времени и назначается время задержки включения ЛЦД в режим подсвета цели, учитывая общее время полета снаряда; оно передается в пульт разведчика в виде значения времени включения ЛЦД в режим подсвета цели. Сообщение “Выстрел”, содержащее время включения ЛЦД в режим подсвета цели, передается на пульт разведчика в виде последовательности двоичных кодов.

После выстрела орудие можно переводить в походное положение и перевозить на новую позицию.

Разведчик через ЛЦД продолжает сопровождать цель, держать ее в перекрестии визирного канала.

В пульт разведчика по цифровой радиосвязи приходит сообщение о выстреле и требуемом времени включения ЛЦД в режим подсвета цели. Автоматически устанавливается время включения лазерного излучения ЛЦД, исходя из показаний единого времени пульта огневой позиции и пульта разведчика.

В соответствующий момент времени сигнал на включение лазерного излучения из пульта разведчика автоматически выдается по цифровому интерфейсу, например RS232, в ЛЦД и луч лазера подсвечивает цель.

При подлете снаряда к цели и попадании отраженного от цели излучения ЛЦД в поле зрения головки самонаведения (ГСН) происходит захват цели ГСН и в управляемом снаряде вырабатываются команды на рули, обеспечивающие наведение снаряда в центр лазерного пятна.

Преобразования координат в предлагаемом способе могут производиться с использованием следующих систем координат.

Привязку ЛЦД и огневой позиции, на которой расположено орудие, к местности желательно производить в полной прямоугольной системе координат (СК).

ЛЦД фиксирует цель в полярной СК (дальность, азимут, угол места). В пульте разведчика координаты цели, введенные с ЛЦД, преобразуются в прямоугольную СК. Через радиосвязь координаты топографической привязки цели в прямоугольной СК поступают в пульт огневой позиции.

В пульте огневой позиции по координатам цели и орудия определяют дальность до цели, перепад высот, а также производят расчет установок стрельбы в полярной системе координат, связанной с орудием; причем ось Х системы координат ориентирована на цель. По этим установкам наводят орудие.

Выделение профиля местности и моделирование полета снаряда осуществляют в вертикальной плоскости «орудие – цель».

Снаряд на первом участке при неуправляемом полете движется по траектории, определяемой наводкой орудия. На втором участке после включения головки самонаведения управление снарядом идет в полярной СК, связанной с продольной осью снаряда. До захвата цели ГСН управление снарядом осуществляется относительно угла ориентации головки самонаведения _гсн, заданной при подготовке к выстрелу.

Для реализации способа могут применяться устройства, приведенные в прототипе.

Данный способ стрельбы управляемым снарядом с лазерной полуактивной головкой самонаведения по сравнению с прототипом позволяет исключить потерю снаряда на траектории и повысить надежность стрельбы артиллерийскими управляемыми снарядами и ракетами при поражении целей в горах за счет сравнения траектории полета снаряда с рельефом местности на пути полета снаряда к цели и поиска таких установок стрельбы, на которых снаряд выйдет в район захвата цели и траектория полета снаряда пройдет над возможными преградами.

Источники информации

1. Патент RU №2111437 от 20.05.98 г. МПК6 F41G 5/14 – Способ и устройство для наводки орудия.

2. Патент RU №2247297 от 27.02.2005 г. МПК7 F41G 5/00, 7/22 – Способ стрельбы управляемым снарядом с лазерной полуактивной головкой самонаведения.

3. ТС РГ №187У. Таблицы стрельбы 152-мм самоходной гаубицы 2С19 и 152-мм гаубицы 2А65 управляемым снарядом 3ОФ39. Москва, Военное издательство.

Формула изобретения

1. Способ стрельбы управляемым снарядом с лазерной полуактивной головкой самонаведения, включающий обнаружение цели целеуказателем, измерение расстояния от целеуказателя до цели и азимута цели относительно целеуказателя, топографическую привязку цели к местности на линии соприкосновения с противником расчетным путем по данным топографической привязки целеуказателя, преобразование координат цели на линии соприкосновения с противником в последовательность двоичных кодов и передачу их по цифровой радиосвязи на огневую позицию, установку единого компьютерного времени на линии соприкосновения с противником и на огневой позиции, расчет на огневой позиции установок стрельбы по координатам цели и топографической привязки огневой позиции, реализацию установок стрельбы, производство выстрела и наведение снаряда на цель, подсвеченную после выстрела лазерным излучением целеуказателя по сигналу с линии соприкосновения с противником при достижении времени включения, заданного на огневой позиции, отличающийся тем, что после расчета установок стрельбы по углу азимута, углу возвышения орудия и углу ориентации головки самонаведения до их реализации на орудии на огневой позиции производят моделирование полета снаряда, сравнение значений а(Х) и b(Х) и выработку разрешения на стрельбу орудием при превышении а(Х) над b(Х), при b(Х)а(Х) производят корректировку установок стрельбы по углу возвышения орудия и по углу ориентации головки самонаведения на соответствующие величины, прямо пропорциональные передаточным отношениям К1 и К2 модели снаряда и разности b(X’) и а(Х’), где

а(Х) – высота крайней нижней траектории модели полета снаряда с учетом рассеивания при рассчитанных установках стрельбы для горизонтальной дальности Х от орудия,

b(X) – высота профиля местности по данным электронной карты для горизонтальной дальности Х от орудия,

X’ – значение горизонтальной дальности X, при котором величина разности а(Х) и b(Х) будет минимальной,

К1, К2 – передаточные отношения модели снаряда на дальности X’ для угла возвышения орудия и угла ориентации головки самонаведения соответственно.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что передаточные отношения К1, К2 и значения угла возвышения орудия min для крайней нижней траектории модели полета определяют из выражений

К1=20/(с(Х’)-а(Х’)),

К2=-К1·Хп/Хгсн,

min=ном-0,03·D/Хп,

где c(X’) – высота траектории модели полета снаряда при угле возвышения max=min+20 для горизонтальной дальности X’ от орудия в сторону цели,

Хп – изменение дальности полета снаряда на единицу угла возвышения орудия,

Хгсн – изменение дальности полета снаряда на единицу угла ориентации головки самонаведения,

ном – номинальный угол возвышения орудия, получаемый при расчете установок стрельбы,

D – горизонтальная дальность от орудия до цели.

РИСУНКИ