Патент на изобретение №2236665

(54) СПОСОБ СТРЕЛЬБЫ НЕУПРАВЛЯЕМЫМИ СНАРЯДАМИ С ЗАКРЫТЫХ ОГНЕВЫХ ПОЗИЦИЙ

(57) Реферат:

Изобретение относится к области техники вооружения, в частности к стрельбе неуправляемыми снарядами с закрытых огневых позиций. Изобретение может быть использовано для повышения точности стрельбы самоходных и буксируемых артиллерийских систем, а также комплексов артиллерийского вооружения БМП и танков. Техническим результатом является уменьшение ошибок метеобаллистической подготовки по дальности. Для достижения данного технического результата в самоходных и буксируемых артиллерийских системах, а также в комплексах артиллерийского вооружения БМП и танков необходимо использовать баллистическую станцию, способную определять падение скорости снаряда на участке траектории. Зная баллистические и аэродинамические характеристики снаряда, а также падение его скорости после первого выстрела, методом наименьших квадратов определяется начальная скорость вылета снаряда и коэффициент торможения, учитывающий изменение влияния встречного или попутного ветра, изменение плотности воздуха и атмосферного давления. Далее производится корректировка угла прицеливания по таблицам стрельбы в зависимости от полученных результатов для начальной скорости и коэффициента торможения. 1 ил.

Предлагаемое изобретение относится к области техники вооружения, в частности к стрельбе неуправляемыми снарядами с закрытых огневых позиций. Изобретение может быть использовано для повышения точности стрельбы самоходных и буксируемых артиллерийских систем, а также комплексов артиллерийского вооружения БМП и танков.

Известен способ стрельбы артиллерийским снарядом с закрытых огневых позиций на основе полной подготовки, включающий:

– определение метеоусловий (температуры и плотности воздуха, скорости и направления ветра) в слое атмосферы вплоть до максимальной высоты траектории полета снаряда путем запуска метеозонда [1] (стр. 48-54);

– определение суммарного отклонения начальной скорости при помощи обмеров зарядной каморы орудий [1] (стр. 55-57), а также определения уточняющих поправок при помощи измерения ₀ основным орудием дивизиона баллистической станции и сострела всех орудий дивизиона с основным;

– уточнение углов наведения орудия по таблицам стрельбы на основании метеорологических данных и суммарного отклонения начальной скорости V₀.

Недостатками данного способа являются: низкая точность стрельбы, обусловленная погрешностями определения V₀ ( _V0 0,74% [3], стр. 225), а также ошибками определения метеоусловий из-за инструментальных погрешностей зондирования и пространственно-временной изменчивости атмосферы. Согласно данным [4] (стр. 234), вероятное отклонение ошибок по дальности полной метеобаллистической подготовки составляют 1,0-1,1%, вследствие чего стрельба на поражение возможна лишь при помощи корректировки огня по данным визуального наблюдения разрывов.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому изобретению является способ стрельбы с закрытых огневых позиций [2], включающий:

– измерение начальной скорости V₀ снаряда, выстреливаемого из каждого орудия, радаром, использующим эффект Доплера непосредственно в процессе стрельбы;

– определение отклонения начальной скорости V₀ относительно табличного значения скорости;

– уточнение угла возвышения орудия по замеренному значению V₀.

В данном случае проведение сострелов не требуется, но при этом вероятное отклонение ошибки по дальности уменьшается незначительно (до 0,9-1,0%), т.е. достигается несущественное повышение точности метеобаллистической подготовки (МБП) в сравнении с [1].

Задачей предлагаемого изобретения при стрельбе с закрытых огневых позиций является уменьшение ошибок метеобаллистической подготовки по дальности за счет уменьшения метеорологической составляющей.

Поставленная задача достигается за счет того, что в способе стрельбы неуправляемыми снарядами с закрытых огневых позиций, включающем определение отклонения начальной скорости снаряда V₀ от заданной табличной и корректировку угла возвышения ствола орудия с учетом полученного отклонения для дальнейшей стрельбы, дополнительно замеряют значения радиальной скорости снаряда в нескольких точках на участке траектории, по результатам замеров определяют коэффициент K, учитывающий отклонение метеоусловий от стандартных, а корректировку угла возвышения орудия производят в соответствии с формулой

= ₀+ ₁ К+ ₂ V₀,

где

B_{j, i} – элементы матрицы B=(A^T А)^-1 A^T,

_i – значение радиальной скорости, замеренное в i-й момент времени,

– расчетные значения скорости при нормальных условиях стандартной атмосферы (Т_В=15 С, Р=10332,3 кгс/м² и W=0),

– табулированные значения частных производных при К=0,

i=1… N – номер измерения скорости _i,j=1, 2,

₀ – угол возвышения, соответствующий топографической дальности,

– табулированные значения частных производных,

V₀ – начальная скорость снаряда,

Х – дальность полета,

V₀ – отклонение начальной скорости снаряда.

Сущность способа состоит в следующем. С помощью радара, использующего эффект Доплера, производят серию замеров радиальной скорости полета артиллерийского снаряда _i= (t_i) в моменты времени t_i на участке траектории. По результатам измерений, используя математическую модель движения снаряда, идентифицируют метеобаллистические условия стрельбы (V₀, К). Результаты идентификации используют для уточнения угла в последующих выстрелах.

Как следует из уравнений движения неуправляемого снаряда [5] (стр. 237-242), его траектория в вертикальной плоскости при заданном угле возвышения ₀ определяется начальной скоростью V₀ и ускорением силы лобового сопротивления J, которое зависит от метеоусловий – плотности и температуры воздуха, продольного ветра. Поэтому при идентификации метеобаллистических условий стрельбы за искомую величину принят вектор

где V₀ – отклонение начальной скорости от табличного значения V_ОТ;

К – коэффициент, учитывающий отклонение метеоусловий от стандартных (при Т_В=15 С, Р=10332,3 кгс/м²) на участке измерений.

где С_Х – коэффициент сопротивления;

S_M – площадь миделя;

V – текущая скорость;

m – масса снаряда;

– угол наклона траектории;

– плотность воздуха;

Н – высота над уровнем моря;

М – число Маха.

Вектор определяем по измеренным значениям _i, например, методом наименьших квадратов (МНК) [6] (стр. 195)

где А – матрица чувствительностей скорости к параметрам вектора ;

т.е.

где _i – значение радиальной скорости, замеренное в i-й момент времени,

i=1… N – номер измерения скорости _i,j=1, 2.

Зависимости _i(K, V₀) являются нелинейными, поэтому линеаризованные соотношения (4) и (5) справедливы лишь в малой окрестности значения при котором находятся частные производные (5). Чтобы исключить методическую погрешность, связанную с линеаризацией, применен метод последовательных приближений. Стартовой точкой являются значения K=0, V₀=0; V₀=V_ОТ.

В первом приближении производные (5) соответствуют точке старта. В последующих приближениях они вычисляются при идентифицированных значениях K, V₀, соответствующих предыдущему приближению. В q-м приближении определяются отклонения вектора искомых параметров от предыдущего приближения [6] (стр. 195)

где

K^q-1, V^q-1₀ – значения искомых параметров, определенных в предыдущем приближении. В q-м приближении вектор искомых параметров вычисляется по формуле

где p=1… q – номера последовательных приближений.

Как показали расчеты, для обеспечения необходимой точности достаточно 5 приближений, т.е. q=5.

Используя идентифицированные значения K, V₀, уточняем угол возвышения орудия в соответствии с зависимостью

где

B_j,i – элементы матрицы В=(А^T А)^-1 А^T,

₀ – угол возвышения, соответствующий топографической дальности,

где – табулированные значения частных производных,

Х – дальность полета.

Для оценки погрешностей предлагаемого способа МБП в реальных условиях эксплуатации проведено статистическое моделирование с учетом высотной изменчивости метеоэлементов. В качестве базы данных для статистического моделирования были использованы результаты высотного зондирования атмосферы, полученные в различное время года. Для каждой реализации метеоусловий с номером n моделировался полет снаряда в этих условиях, в соответствии с алгоритмом (4)-(8) производилась идентификация K и V₀ и корректировка угла возвышения . Затем рассчитывается траектория со скорректированным углом возвышения, определяется дальность падения снаряда Д_n и ошибка стрельбы

где Д_у – дальность до цели.

В результате моделирования методом статистических испытаний определяется вероятное отклонение ошибок МБП по дальности В_д. Величина В_д зависит от дальности стрельбы и длины участка регистрации (базы). Результаты оценок В_д для различных баз и дальностей стрельбы приведены на чертеже.

Таким образом, уменьшение ошибок МБП по дальности за счет уменьшения метеорологической составляющей при использовании предлагаемого изобретения в зависимости от условий стрельбы и базы достигает 10 раз.

Источники информации

1. Пособие по изучению правил стрельбы и управлению огнем артиллерии. М.: Воениздат, 1985.

2. ЕР патент №0512856 В1, МПК 6 F 41 G 3/12, F 41 G 3/32. Система оружия.

3. Правила стрельбы и управления огнем артиллерии. – М.: Воениздат, 1984.

4. Стрельба наземной артиллерии. – М.: Воениздат, 1960.

5. Байдуков В.Б., Клумов А.С. Аэродинамика и динамика полета летательных аппаратов. – М.: Машиностроение, 1979.

6. Эльясберг П.Е. Определение движения по результатам измерений. М., 1976.

Формула изобретения

Способ стрельбы неуправляемыми снарядами с закрытых огневых позиций, включающий определение отклонения начальной скорости снаряда V₀ от заданной табличной и корректировку угла возвышения ствола орудия с учетом полученного отклонения для дальнейшей стрельбы, отличающийся тем, что дополнительно замеряют значения радиальной скорости снаряда в нескольких точках на участке траектории, по результатам замеров определяют коэффициент К, учитывающий отклонение метеоусловий от стандартных, а корректировку угла возвышения орудия производят в соответствии с формулой

= ₀+ ₁ К+ ₂ V₀;

B_j,i – элементы матрицы В=(А^Т А)^-1 А^Т,

_i – значение радиальной скорости, замеренное в i-ый момент времени;

^расч_i – расчетные значения скорости при нормальных условиях Стандартной атмосферы;

– табулированные значения частных производных при К=0;

i=1… N – номер измерения скорости _i, j=1, 2;

₀ – угол возвышения, соответствующий топографической дальности;

– табулированные значения частных производных;

V₀ – начальная скорость снаряда;

Х – дальность полета;

V₀ – отклонение начальной скорости снаряда.

РИСУНКИ