Прилад керування стрільбою зенітної артилерії

Изобретение относится к зенитной артиллерии, в частности к вычислительным системам управления стрельбой зенитного артиллерийского комплекса и может быть использовано для управления стрельбой 57мм автоматической зенитной пушкой (АЗП) и 100-мм зенитной пушкой (ЗП). Наиболее близкий аналог (прототип) по технической сущности и достигаемому результату в вычислении упрежденных координат наведения зенитных пушек является прибор управления стрельбой КВ-70, унифицированный для 57-мм АЗП зенитного артиллерийского комплекса С-60 (см. например техническое описание прибора КВ-70 изделия 1РЛ35) и 100-мм ЗП зенитного артиллерийского комплекса КС-19. Прибор в своем составе содержит последовательно соединенные аналого-цифровой преобразователь текущих координат цели, дифференцирующе-сглаживающее устройство, узел вычисления траектории полета цели в соответствии с выбранной гипотезой ее движения, узел итерационного вычисления, цифроаналоговый преобразователь, выходной блок, а также узел вычисления поправок и блок ввода поправок на изменение метеорологических условий стрельбы. На передней панели узла вычисления поправок установлен переключатель, с помощью которого вручную устанавливается заранее рассчитанная поправка на изменение начальной скорости гранаты DVoc относительно стандартной, принятой равной Vo=960 м/с для 57-мм АЗП и 880 м/с для 100-мм ЗП. На передней панели блока ввода поправок на изменение метеорологических условий стрельбы установлен переключатель, с помощью которого вручную устанавливается заранее рассчитанная поправка DVот на изменение температуры заряда Т з зенитного выстрела относительно стандартной, принятой равной 15 С. Значение величины DVот вычисляется по известной формуле: Цифровые коды, соответствующие численному значению поправки Vот с выхода блока ввода поправок на изменение метеорологических условий стрельбы, поступают на вход узла вычисления поправок, где производится вычисление поправки на суммарное отклонение начальной скорости гранаты от стандартной согласно известному выражению: где DVoc - среднее за зенитную батарею отклонение начальной скорости снарядов от табличного вследствие износа каналов символов; DVоз - отклонение начальной скорости снарядов от табличного, вследствие особенностей партии зарядов; DVоq - отклонение начальной скорости снарядов от табличного вследствие отклонения массы снарядов от табличного. Наставление по боевой работе зенитной артиллерийской батареи С-60 и КС-19 предусматривает мероприятия предварительной подготовки к стрельбе. К ним относится: метеорологическая, баллистическая и топографическая подготовка стрельбы. Баллистическая подготовка стрельбы предусматривает ручной расчет и ввод поправок в СРП КВ-70 на изменение начальной скорости снаряда за счет изменения температуры заряда зенитного выстрела и за счет износа канала ствола, точнее, за счет удлинения зарядной каморы, которая увеличивается от выстрела к выстрелу. В зависимости от условий боевой обстановки (наличие времени на предварительную подготовку стрельбы) наставление предусматривает три варианта баллистической подготовки стрельбы; 1. Измерение удлинения зарядной каморы каждого ствола зенитной пушки с помощью специального прибора - прибора зарядной каморы (ПЗК) с последующим ручным расчетом и ручным вводом поправки на изменение начальной скорости гранаты в узел вычисления поправок. 2. Определение поправки на изменение начальной скорости гранаты с учетом проведенного числа дополнительных выстрелов Nдоп после того, как проведено измерение удлинения зарядной каморы с помощью ПЗК и овод расчетной поправки в узел вычисления поправок. 3. Определение поправки на изменение начальной скорости гранаты с использованием известного числа произведенных выстрелов Nв и ввод расчетной поправки в узел вычисления поправок. Все три варианта баллистической подготовки в прототипе-приборе КВ-70 предполагают ручной расчет с использованием специальных баллистических таблиц стрельбы с последующим ручным вводом расчетных данных в узел вычисления поправок. Это приводит к затратам значительного времени (до нескольких десятков минут), а в боевых условиях неизбежны и ошибки в проведении ручных расчетов. В основу изобретения поставлена задача создать такой прибор управления стрельбой зенитного артиллерийского комплекса, в котором за счет применения новых, ранее неизвестных расчетных формул и введения новых блоков и узлов, обеспечивающих реализацию этих формул, стало возможным автоматизировать процесс предварительной подготовки и сократить время расчета поправки на изменение начальной скорости, гранаты D\/ос при предварительной баллистической подготовке стрельбы и тем самым сократить общее время готовности к стрельбе зенитных артиллерийских батарей С-60 и КС-19. Поставленная задача решается за счет того, что в прибор управления стрельбой зенитной артиллерией, содержащий последовательно соединенные аналого-цифровой преобразователь текущих координат цели, дифференцирующе-сглаживающее устройство, узел вычисления траектории полета цели в соответствии с выбранной гипотезой ее движения, узел итерационного вычисления, цифроаналоговый преобразователь и выходной блок, а также узел вычисления поправок и блок ввода поправок на изменение метеорологических условий стрельбы, выход которого соединен с входом узла вычисления поправок, выход которого соединен с вторым входом узла итерационного вычисления, введены блок ввода исходных данных 6-60, узел вычисления поправки при первом варианте подготовки, узел запоминания поправки при первом варианте подготовки, узел вычисления эквивалентного числа выстрелов, узел вычисления общего числа выстрелов, узел вычисления поправки при втором варианте подготовки, узел вычисления поправки при третьем варианте подготовки, узел сопряжения, коммутатор калибра пушек: блок ввода исходных данных КС-19; узел вычисления поправки для 100-мм гранаты; узел вычисления поправки на массу, узел вычисления суммарной поправки, причем первый выход блока ввода исходных данных соединен с входом узла вычисления при первом варианте подготовки, выход которого соединен с входами узла запоминания поправки при первом варианте подготовки и узла сопряжения; второй выход блока ввода исходных данных соединен с входами узла вычисления общего числа выстрелов и узла вычисления поправки при втором варианте подготовки, выход которого соединен с вторым входом узла сопряжения; третий выход блока ввода исходных данных соединен с вторыми входами узла вычисления поправки при первом варианте подготовки и узла вычисления поправки при втором варианте подготовки и входами узла вычисления эквивалентного числа выстрелов и узла вычисления поправки при третьем варианте подготовки, второй вход которого соединен с четвертым выходом блока ввода исходных данных, а выход - соединен с третьим входом узла сопряжения, при этом выход узла запоминания поправки при первом варианте подготовки соединен с третьим входом узла вычисления поправки при втором варианте подготовки и вторым входом узла вычисления эквивалентного числа выстрелов, выход которого соединен с четвертым входом узла вычисления поправки при втором варианте подготовки и вторым входом узла вычисления общего числа выстрелов, выход которого соединен с пятым входом узла вычисления поправки при первом варианте подготовки, а выход узла сопряжения соединен с вторым входом узла вычисления поправок, первый выход коммутатора калибра пушек соединен с пятым входом блока ввода исходных данных, а второй его выход соединен с шестым входом блока ввода исходных данных КС-19, первый выход блока ввода исходных данных КС-19 соединен с входом узла вычисления поправки для 100-мм снаряда, выход которого соединен со входом- узла вычисления суммарной поправки, второй выход блока исходных данных КС-19 соединен со вторым входом узла вычисления поправки на температуру, а его первый вход соединен с выходом блока ввода поправок на изменение метеорологических условий стрельбы, выход узла вычисления поправки на температуру соединен со вторым входом узла вычисления суммарной поправки, третий и четвертый выходы блока исходных данных КС-19 соединены соответственно с первым и вторым входами узла вычисления поправки на массу, выход которого соединен с третьим входом узла вычисления суммарной поправки, пятый выход блока исходных данных КС19 соединен с четвертым входом узла вычисления суммарной поправки, выход которого соединен с четвертым входом узла сопряжения. Для решения этой задачи произведена обработка результатов учебно-боевых стрельб 57-мм АЗП С-60 при- применении штатных типов гранат ОР-281 и ОР-281У при всех трех вариантах определения поправок на изменение начальной скорости гранаты, а также обработка результатов учебно-боевых стрельб 100-мм ЗП КС-19 при применении штатных типов ВМ-30, ВМ-30Л, ВМ-30Л1, ВМ-45, ВМ-45Л, и различных штатных марках порохов НЛТ-3 18/1, КС-3 17/1. В результате получены аналитические выражения (формульные зависимости), которые реализуются совокупностью существенных признаков предлагаемого изобретения. Для 57-мм АЗП С-60 Для определения величины DVoc, входящей в качестве слагаемого в формулу (2), разработаны три группы формульных зависимостей, соответствующих трем вариантам предварительной подготовки и двум типам зенитных выстрелов с различными типами гранат (ОР-281 и ОР-281У), которые имеют различное влияние на величину продольного прожигания (удлинения) зарядных камор. Для первого варианта предварительной баллистической подготовки по результатам замера ПЗК удлинения зарядной каморы получены следующие формульные зависимости: при стрельбе гранатой ОР-281У при стрельбе гранатой ОР-281 где Dl - удлинение зарядной каморы ствола, измеренное в миллиметрах с помощью ПЗК; Результат расчетов - в процентах относительно величины Vo. Для второго варианта предварительной баллистической подготовки, когда расчеты DVoc произведены по данным ПЗК, а затем (из-за отсутствия времени по условиям боевой обстановки) производится счет числа дополнительных выстрелов, предложены следующие формульные зависимости: DVo2=DV01-DVод (5) где D\/од - эквивалентная поправка в значении табличной стандартной скорости фанаты за счет проведения дополнительного числа выстрелов Nдоп после измерения с помощью ПЗК. При стрельбе гранатой ОР-281У . При стрельбе гранатой ОР-281 При. этом эквивалентное число выстрелов, произведенных пушкой до измерения удлинения зарядной каморы, вычисляется согласно математических выражений: При стрельбе гранатой ОР-281У при стрельбе гранатой ОР-281 Величина No вычисляется по формуле: Для расчетов значения поправки на изменение начальной скорости гранаты по третьему варианту баллистической подготовки, когда, расчеты DVo1 производятся по числу произведенных выстрелов Nв с начала эксплуатации предложены формульные зависимости: При стрельбе гранатой ОР-281У при стрельбе гранатой ОР-281 Определение отклонения начальной скорости 100-мм гранаты 0-415 производится по формуле где Nв - число выстрелов с момента эксплуатации. Отклонение начальной скорости 100-мм гранаты 0-415 для различных типов взрывателей определяется согласно выражения где m - весовой знак, принимающий значения: -1, -2, -3, -4, 0, +4, +3, +2, +1. Отклонение начальной скорости гранаты 0-415 за счет отклонения температуры заряда от табличного значения при различных марках порохов производится согласно выражений 1. Сущность изобретения поясняется чертежами: - на фиг. 1 приведена функциональная схема заявляемого устройства; - на фиг. 2 приведена функциональная схема прототипа. Прибор управления стрельбой зенитной артиллерией содержит последовательно соединенные аналогово-цифровой преобразователь 1, на вход которого поступают координаты сопровождаемой цели (например, из РПК-1 "Ваза"), дифференцирующее сглаживающее устройство 2, узел вычисления траектории полета цели в соответствии с выбранной гипотезой ее движения 3, узел итерационного вычисления 4, цифроаналоговый преобразователь 5 и выходной блок 6, а также содержит узел вычисления поправок 7, выход которого соединен с вторым входом узла итерационного вычисления 4, блок ввода поправок на изменение метеорологических условий стрельбы 8, на. вход которого поступает значение величины температуры заряда. Выход блока ввода поправок на изменение метеорологических условий стрельбы 8 соединен с входом узла вычисления поправок 7. Устройство содержит также блок ввода исходных данных 9, узел вычисления поправки при первом варианте 10, выход которого соединен с входами узла запоминания поправки при первом варианте подготовки 11 и узла сопряжения 16. Выход узла сопряжения 16 соединен с вторым входом узла вычисления поправок 1. Второй выход блока ввода исходных данных 9 соединен с входами узла вычисления общего числа выстрелов 13 и узла вычисления поправки при втором варианте подготовки 14. Выход последнего соединен с вторым входом узла сопряжения 16. Третий выход блока ввода исходных данных 9 соединен с вторыми входами узла; вычисления поправки при первом варианте подготовки 10 и узла вычисления поправки при втором варианте подготовки 14 и входами узла вычислений эквивалентного числа выстрелов 12 и узла вычисления поправки при третьем варианте подготовки 15. Выход последнего соединен с третьим входом узла сопряжения 16, а второй вход соединен с четвертым выходом блока ввода исходных данных 9. Выход узла запоминания поправки при первом варианте подготовки 11 соединен с третьим входом узла вычисления поправки при втором варианте подготовки 14 и вторым входом узла вычисления эквивалентного числа выстрелов 12. Выход последнего соединен с четвертым входом узла вычисления поправки при втором варианте подготовки 14 и вторым входом узла вычисления общего числа выстрелов 13, выход которого соединен с пятым входом узла вычисления поправки при втором варианте подготовки 14. Устройство содержит также коммутатор калибра пушек 17, первый выход которого соединен с пятым входом блока ввода исходных данных 9, а второй выход которого соединен с шестым входом блока ввода исходных данных 18, первый выход которого соединен со входом узла вычисления поправок для 100-мм снаряда 19, второй выход -со вторым входом узла вычисления поправки на температуру 20, третий выход - с первым входом узла вычисления поправки на массу 21, четвертый выход - со вторым входом узла вычисления поправки на массу 21, пятый выход - с четвертым входом узла вычисления суммарной поправки 22Т при этом его первый вход соединен с выходом узла вычисления поправки для 100-мм снаряда 19, второй вход соединен с выходом узла вычисления поправки на температуру 20, третий вход соединен с выходом узла вычисления поправки на массу 21, а четвертый вход соединен с пятым выходом блока ввода исходных данных КС-19 18, выход узла вычисления суммарной поправки 22 соединен с четвертым входом узла сопряжения 16, Прибор управления стрельбой работает в режимах: управление 57-мм АЗП С-60 и управление 100-мм ЗП КС-19. Режим управления 57-мм АЗП С-60. При управлении 57-мм АЗП С-60 ПУС имеет три режима работы: первый вариант подготовки; второй вариант подготовки; третий вариант подготовки. В режиме первого варианта подготовки исходными данными являются заранее измеренное значение удлинения зарядной каморы ствола (в миллиметрах) и признак типа гранаты, которые вводятся соответственно по первому и третьему входу блока ввода исходных данных 9. Ввод производится, например, клавишными переключателями, размещенными на передней панели блока 9. Вычисления поправки производится в узле вычисления поправки при первом варианте подготовки 10 с использованием формул 3 или 4 в зависимости от признака типа гранаты. В качестве вычислительных узлов в изобретении могут быть использованы микропроцессорные комплекты серии КР580 или КМ1810 (см. например, Справочник микропроцессорных интегральных микросхем. М., Радио и связь, 1987). Вычисленное значение поправки в процентах относительно стандартного (табличного) значения начальной скорости гранаты в виде цифрового кода поступает на первый вход узла сопряжения 16, а с его выхода - на второй вход узла вычисления поправки. В узле вычисления поправки производится суммирование цифровых кодов DVос= DVот и DVот. Значение величины DVот вычисляется в блоке ввода поправок на изменение метеорологических условий стрельбы по формуле 1, а вычисление величины DVо сум производится по формуле 2 в узле 7. Суммарная поправка поступает с выхода узла 7 на вход узла итерационного вычисления 4. В узле 4 производится многошаговая итерационная процедура вычисления упрежденных координат наведения ствола пушки по азимуту и углу возвышения с использованием скорректированного значения начальной скорости гранаты. Цифровые коды упрежденных координат с выхода узла итерационного вычисления поступают на цифроаналоговый преобразователь 5, а с его выхода сигнал уже в аналоговой форме поступает на вход выходного блока 6. Выходной блок с помощью синхронно-следящего привода сопряжен с 57-мм АЗП и управляет ее положением по азимуту и углу возвышения. Порядок функционирования при расчетах иллюстрируется примерами 1 и 2. Пример 1. Пусть удлинение зарядной каморы составило Dl=10 мм. Дальнейшая стрельба планируется гранатой ОР-281У. Тогда, согласно (3). DVо1= 4 - 0,12 х 10 = 4 - 1,2 = 2,8%, т.е. DVoc=2,8%. Следовательно, поправка в табличное значение начальной скорости составляет +2,8% и, DVос= Vо1=26,88 мм/с. Если Тз=25°С, то согласно (2). DVот=0,1(25-15)=0,1x10=1,0%. С учетом (1) DVo cyм=+2,8+1=+3,8%. Табличное (стандартное) значение начальной скорости гранаты = 960 м/с. Тогда, для условий данного примера, поправка на значение начальной скорости гранаты, которая должна учитываться при вычислении упрежденных координат для угла возвышения и азимута зенитной пушки составляет +36,5 м/с, т.е. для расчета упрежденных координат необходимо принимать значение не Vo=960 м/с, a Vо=996,5 м/с. Пример 2. Пусть удлинение зарядной каморы составило Dl=257мм (сильно изношенный ствол), а стрельба планируется гранатой ОР-281, Тогда, согласно (4) DVос=DVо1=4,4-0,0367x257=-4,5%. с учетом температурной поправки (Тз=25°С, DVот=1%). Тогда DVо сум=-4,5% + 1%= -3,5%. Для расчета упрежденных координат необходимо принимать значение Vo=960 м/с-33,6 м/с=926,4 м/с. Вычисленное значение величины поправки DVо1 запоминается в узле запоминания поправки при первом варианте подготовки, так как заранее неизвестно, как будет использован в последующем вариант подготовки к стрельбе. В режиме второго варианта подготовки исходными данными являются число дополнительных выстрелов Nдоп, произведенных после измерения удлинения зарядной каморы, признак типа гранаты, а также запомненное значение величины DVo1. Ввод значения Nдоп производится клавишными переключателями на передней панели блока ввода исходных данных, там же вводится признак типа гранаты. Значение Nдоп, введенное по второму входу блока 9, в виде цифрового кода поступает со второго выхода блока 9 на вход узла 13. где производится вычисление общего числа выстрелов No согласно формулы 10. В качестве вычислительного узла, так же как и в предыдущем режиме возможно применение микропроцессорных интегральных микросхем серии КР580 или КМ1810. Цифровой код значения величины N вычисляется в узле вычисления эквивалентного числа выстрелов 12 по данным запомненного значения величины DVo1 с использованием формул 8 или 9 в зависимости от признака типа гранаты. Расчет эквивалентной поправки в значение величины табличной скорости гранаты D\/од производится в узле вычисления поправки при втором варианте подготовки 14 с использованием формул 6 или 7 в зависимости от типа гранаты, в этом же узле выполняется операция арифметического суммирования согласно формулы 5. Цифровой код значения величины DVoc=DVо2 с выхода узла 14 поступает на второй вход узла сопряжения 16. Порядок функционирования при расчетах во втором режиме работы иллюстрируется примерами 3 и 4, Пример 3. Пусть исходные данные такие же, как в примере 1, т.е. Dl = 10 мм. В результате расчетов получаем, что DVос=DVо1=2,8%. После измерениях помощью ПЗК стрельба велась выстрелами с гранатой ОР281У и произведено дополнительно 100 выстрелов, т.е. Nдоп=100. Расчет величины DVo2 необходимо проводить по второму варианту баллистической подготовки с применением формульных зависимостей 5, 6, 8,10. Согласно (8) необходимо использовать условие 4³DVo1>1,6. Тогда, эквивалентное число выстрелов N=640-160 х DVo1 и, N=192. Согласно (10) No=Nдоп+N=292. Для расчета величны DVод необходимо использовать выражение 6 (условие No £5500). Тогда, D\/од=0,0065х100, и, D\/од=0,65%. С учетом (5) DVo2=2,8%-0,65%, и, DVo2=2,15%. Пример 4. Пусть в результате измерения с помощью ПЗК Dl=257 мм, т.е. DVо1=-4,5. Затем стрельба велась выстрелом с гранатой ОР-281 и произведено дополнительно 100 выстрелов (Nдоп=100). Расчет величины DVо2 необходимо производить с применением формульных зависимостей 5, 7, 9, 10. Согласно (9) необходимо использовать условие -4,1 ³ DVo1, a DVо1=-4,5% (по исходным данным). Тогда, N=-371-340x(-4,5), N=1159. Значение No=1259. Согласно (7), для условия No> 500. DVод=0,013х 100, и, DVод=1.3 %. Согласно (5) DVo2=-4,5%-1,3%=-5,8%. В режиме третьего варианта подготовки исходными данными являются: число выстрелов, произведенных с момента эксплуатации пушек Nв и признак гранаты. Расчет производится в узле вычисления поправки при третьем варианте подготовки согласно формул 11 или 12 в зависимости от признака типа гранаты. Цифровой код введенного значения величины Nв поступает на вход узла 15 и далее после вычисления - в узел 16. В зависимости от режимов работы прибора значению DVoc присваивается значение величины DV01 (первый режим), или DV02 (второй режим), или DV03 (третий режим). Цифровой код величины DVoc поступает на один из трех входов узла 16, с выхода которого поступает на вход узла итерационного вычисления. Режим управления 100-мм ЗП КС-19. Переключение прибора управления стрельбой в режим управления 100-мм ЗП осуществляется вводом признака калибра пушек в коммутатор калибра пушек. При этом в работу включается блок ввода исходных данных КС-19, по первому входу которого вводится цифровой код числа выстрелов, произведенных пушкой с момента начала эксплуатации 100-мм ЗП КС-19, по второму входу вводится признак применяемого в зенитном выстреле пороха, по третьему входу - вводится признак применяемого взрывателя, по четвертому входу - цифровой код значения весового знака (нанесен на шлозе снаряда), по пятому входу - цифровой код особенностей партии зарядов (считывается с ярлыка, который вкладывается на заводе-изготовителе в каждый ящик с боеприпасами), по шестому входу - код признака калибра пушки. В узле вычисления поправки для 100-мм снаряда 19 производится вычисление поправки на изменение начальной скорости гранаты 0-415 согласно выражению (13), для чего с первого выхода блока 18 на вход узла 19 поступает цифровой код числа Nв. Результат вычисления с выхода узла 19 в виде цифрового кода поступает на узел вычисления суммарной поправки 22, в котором реализуется выражение (1) (для 100-мм снаряда). В узле вычисления поправки на температуру 20 производится вычисление поправки на отклонение начальной скорости гранаты от табличного значения с учетом температуры заряда и коэффициентов, определяемых по признаку типа пороха. Для этого на первый вход узла вычисления поправки на температуру 20, с выхода блока ввода поправок на изменение метеорологических условий стрельбы 8 поступает цифровой код значения температуры заряда Т з, на второй вход поступает признак типа пороха заряда, а вычисленное значение поправки DVот в виде цифрового кода поступает на узел вычисления суммарной поправки 22. В узле вычисления поправки на массу 21 производится вычисление поправки DVоq, для чего на его вход поступает код признака взрывателя и цифровой код значения весового знака m. Вычисление цифрового значения поправки DVoq в виде цифрового кода поступает на третий вход узла вычисления поправки на массу. Значение величины отклонения начальной скорости снаряда от табличного в зависимости от особенностей партии зарядов в виде цифрового кода поступает с пятого выхода блока ввода исходных данных КС-19 непосредственно на четвертый вход узла вычисления суммарной поправки 22. Цифровой код суммарной поправки на отклонение начальной скорости с выхода узла 22 поступает на узел сопряжения 16, с которого далее через узел вычисления поправок 7 на. второй вход узла итерационного вычисления 4.