УСТРОЙСТВО АВТОМАТИЗИРОВАННОГО ИЗМЕРЕНИЯ ВЛАЖНОСТИ ВОЗДУХА В ТОЧКЕ СТОЯНИЯ ОРУДИЯ И ВВЕДЕНИЯ ПОПРАВКИ В ПРИЦЕЛ ТИПА ОП-4

Полезная модель относится к оптико-электронным прицельным устройствам, а конкретно - к автоматическим устройствам измерения влажности воздуха в точке стояния орудия и введения поправки в прицел на отклонение от табличных условий стрельбы.
Противотанковая пушка типа МТ-12 с оптическим прицелом ОП-4 является эффективным средством борьбы с бронированными объектами (БрО), которые составляют на поле боя до 80% от всех целей.
Живучесть расчета МТ-12 прямо зависит от точности стрельбы. На поражение движущейся бронированной цели в бою расчету отводится не более двух выстрелов. Поэтому стрельба должна вестись не в силуэт цели, а в уязвимое место. Для выполнения данной задачи целесообразно учитывать все поправки на условия стрельбы в месте стоянки орудия, т.е. все реальные отклонения, в том числе и на влажность, от нормальных (табличных) условий стрельбы.
Стрельба из орудия ведется по Таблицам стрельбы, в которых указаны данные, заранее рассчитанные из зависимости от топографической дальности Дт и направления полета снаряда от угла возвышения при каких-либо определенных значениях каждого из условий стрельбы.
Условия, в которых ведется стрельба, изменчивы и многообразны. Их объединяют в следующие группы:
- геофизические;
- метеорологические;
- баллистические.
Из всей совокупности ошибок вес ошибок метеоподготовки составляет по дальности 33% и по направлению 16% от суммарной ошибки, и при увеличении дальности стрельбы значения этих ошибок возрастают.
При определении аэродинамических сил, действующих на артиллерийские снаряды, используются таблицы нормальной артиллерийской атмосферы.
Особое место среди ошибок учета метеопараметров занимает оценка влияния отклонения влажности воздуха от табличных условий. Изменение влажности воздуха приводит к изменению плотности воздуха.
Отклонение влажности воздуха от табличных условий стрельбы определяется различными способами:
- в соединении отклонение влажности воздуха для стандартных высот траекторий полета снаряда определяется по бюллетеню «метеосредний», составляемому по результатам шаропилотного зондирования метеорологическим комплексом РПМК-1 «Улыбка» (1Б-44);
- в артиллерийском дивизионе отклонение влажности воздуха в точке
стояния орудия определяется с помощью десантного метеорологического комплекта (ДМК).
Метеокомплекс РПМК-1 «Улыбка» (1Б44) находится, как правило, на удалении от огневой позиции до 20...30 километров, поэтому измеренное им значение баллистического отклонения температуры, в большинстве случаев, отличается от реальных значений температуры воздуха в точке стояния орудия, что снижает эффективность введения поправки.
В настоящее время для измерения влажности воздуха в ДМК и РПМК-1 применяют психрометры и гигрометры:
- вентиляционный психрометр;
- психрометр аспирационный типа МВ-4М;
- конденсационный гигрометр;
- волосной гигрометр.
Данные приборы обладают рядом недостатков. Например, использование рыжих волос в волосяном психрометре снижает надежность работы прибора.
Во всех вышеперечисленных устройствах измерение метеопараметров производится вручную. Затем температурные поправки определяются по таблицам стрельбы, а потом, также вручную, рассчитываются и вводятся в прицел. То есть, ручной съем исходных параметров не позволяет автоматизировать и процессы обработки данных и ввода поправок в прицел.
В ходе анализа были рассмотрены различные конструкции современных датчиков влажности воздуха [5, 6, 7]. Сравнительный анализ рассмотренных методов измерения влажности приведен в табл.1.
Таблица 1Сравнительная таблица датчиков влажности.
Тип датчика
Габариты
Чувствительность
Точность
Быстро действие
Сложность конструк-
Электролитический
средние
средняя
средняя
малое
средняя
Инфракрасный
большие
высокая
высокая
высокое
сложная
С зеркалом точки росы
средние
средняя
средняя
малое
сложная
На окиси алюминия
малые
средняя
средняя
малое
простая
Емкостной
малые
выше средней
средняя
среднее
простая
В корпусе существующего прицела ОП-4 к противотанковой пушке МТ-12 смонтирована оптическая схема и два механизма: механизм углов прицеливания и механизм упреждений.
Углы прицеливания и поправки в дальность стрельбы вводятся механизмом углов прицеливания.
С целью автоматизации процесса измерения влажности воздуха и автоматического ввода поправки в прицел на отклонение влажности от табличных условий стрельбы в точке стояния орудия, предлагается устройство, которое может быть реализовано на базе прицела ОП-4 к противотанковой пушке МТ-12 (фиг.1).
На базовой схеме датчика (фиг.1) обозначено: 1 - источник света (светодиод, малогабаритный ОКГ); 2 - волоконно-оптический элемент; 3 - стеклянная призма; 4 - корпус с отверстиями 5; 6 - зеркала; 7 - линейка фотоприемников типа ПЗС; 8 - датчик температуры; 9 - устройство обработки сигнала и расчета поправки; 10 - линейный исполнительный двигатель (кварц); 11 - сетка прицела типа ОП-4; 12 - прицельная нить прицела типа ОП-4.
Принцип работы устройства показан на фиг.1.
Луч света от источника 1 (например, полупроводниковый ОКГ, светодиод и др.) через волоконно-оптический элемент 2 направляется в призму 3. Призма катетными гранями соприкасается с воздухом. Если коэффициент преломления воздуха соответствует «нулевым» табличным условиям влажности, то это вызывает полное внутреннее отражение луча света и луч, отражается от граней призмы в направлении оптических волокон 2, а затем и фотоприемника 7. Сигнал поступает на «нулевую» ячейку линейки фотоприемников ПЗС. С выхода устройства обработки 9 на исполнительный двигатель 10 сигнал не подается.
Когда призма 3 соприкасается с воздухом, влажность которого отклоняется от «нулевых» табличных условий (коэффициент преломления воздуха изменяется), поэтому что луч выходит из призмы и проходит через влажный воздух, который поступает в корпус 4, через отверстия 5. Луч отклоняется на угол в соответствии с коэффициентом преломления воздуха, который зависит от влажности. На зеркалах 6 падающие лучи отражаются под разными углами (в зависимости от влажности, то есть от показателя преломления влажного воздуха). Отраженные от зеркал сигналы через призму 4 и оптические волокна 2 поступают на соответствующие ячейки линейки фотоприемников (ФПУ) 7. Известно, что волоконные пучки могут содержать отдельные волокна диаметром всего 3 мкм, а общее число их может достигать 20000 волокон. Это позволяет с высоким разрешением селектировать пространственное положение принятого отраженного луча, соответствующее коэффициенту преломления (влажности) воздуха.
С фотоприемников 7 сигнал, содержащий информацию о коэффициенте преломления (влажности) воздуха, подается устройство обработки сигнала и расчета поправки 9, где и обрабатывается. С датчика 8 в данное устройство обработки поступает значение температуры воздуха, необходимое для расчетов. В устройстве обработки вычисляется величина поправки в прицел в отличие от «нулевых» табличных условий влажности и соответствующая величина управляющего сигнала. Сигнал подается на исполнительный элемент 10 (например, кварц), который изменяет свои линейные размеры и перемещает сетку прицела 11 относительно горизонтальных прицельных нитей 11 на величину соответствующей влажности поправке.
Особенностью данного устройства является то, что влажность воздуха оценивается по двум независимым данным:
- по изменению интенсивности, прошедшего через измеритель влажности света;
- по пространственному положению отраженного луча, принятого соответствующим фотоприемником линейки ПЗС, соответствующему коэффициенту преломления (влажности) воздуха.
Интенсивность (пространственное положение) луча света, прошедшего через измеритель, уменьшается (изменяется) с ростом относительной влажности воздуха.
В качестве ФПУ может быть выбрана линейка фотоприемников на основе приборов с зарядовой связью (ПЗС) типа линейки 1200ЦЛ2.
Для регулировки нулевых установок прицела предлагается использовать фрикционное соединение исполнительного двигателя с регулировочным винтом.
Используемая литература:
1. Пархоменко А.В. Теория и расчет артиллерийских оптико-электронных приборов: Учебное пособие. - Пенза: ПАИИ. 1999. - 256 с.
2. Пархоменко А.В. и др. Оптические материалы и технологии. Часть 1. Оптические материалы и их производство. Учебное пособие. - Пенза: АИИ, 2004. - 193 с.
3. Пархоменко А.В. и др. Оптические материалы и технологии. Часть 2. Обработка и технологические процессы изготовления оптических деталей. Учебное пособие. - Пенза: АИИ, 2004. - 398 с.
4. Плющ А.А., Пархоменко А.В., Устинов Е.М. и др. Устройство измерения и автоматизированного введения поправки в прицел типа ОП-4 на температурное воздействие в точке стояния орудия. - ФИПС. Положительное решение о выдаче патента на полезную модель по заявке №2007106214/22 (006739) от 19.02.2007.
5. Бейли Д., Райт Э. Волоконная оптика: теория и практика / Пер. с англ. Учебно-справочное издание - М.: КУДИЦ-ОБРАЗ, 2006. - 320 с.
6. Джексон Р.Г. Новейшие датчики. Nuvel sensors and Sensing. Пер. с англ. Серия: Мир электроники. - М.: Техносфера. 2007. - 384 с.
7. Фрайден Д. Современные датчики. Справочник. Пер. с англ. Серия: Мир электроники. - М.: Техносфера. 2006. - 396 с.
8. Каталог. Датчики, преобразователи и системы. - Пенза.: ФГУП «НИИ физических измерений». 2007. - 191 с.
9. Круковский А.С. и др. Теоретические основы стрельбы наземной артиллерии: Учебник. - Министерство обороны СССР. 1976 - 346 с.
10. Петров Н.А. Метеорологические измерения: Учебник. - Ленинград: ЛВИКА им.Можайского. 1971. - 337 с.