СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ХАРАКТЕРИСТИК РАССЕИВАНИЯ СНАРЯДОВ ПРИ СТРЕЛЬБЕ ИЗ АРТИЛЛЕРИЙСКОГО ОРУЖИЯ И ИНФОРМАЦИОННО-ВЫЧИСЛИТЕЛЬНАЯ СИСТЕМА ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ
DETERMINATION OF SHELLS SCATTER CHARACTERISTICS AT ARTILLERY FIRE AND DATA PROCESSING SYSTEM TO THIS END

Изобретение относится к полигонным испытаниям и может быть использовано для определения характеристик рассеивания снарядов при осуществлении одиночных выстрелов.
Известен способ для измерения скорости метаемого тела, заключающийся в измерении скорости метаемого тела на основе фиксации временного интервала пролета метаемого тела относительно двух пространственно разнесенных неконтактных датчиков, при этом конструкция неконтактных датчиков выполнена в виде двух перпендикулярно расположенных линеек излучающих диодов и фотоприемников, определении координат пролета метаемого тела, на основе фиксации комбинации сработавших элементов фотоприемников, выдачи информации о скорости метаемого тела и координат его пролета относительно первого и второго датчиков (Ефанов В.В., Мужичек С.М., патент РФ на изобретение №2285267 от 10.10.2006 г.).
Известно устройство для измерения скорости метаемого тела, которое содержит два разнесенных датчика, первый и второй измерительные приборы, связанный с выходами неконтактных датчиков, первый, второй, третий, четвертый элемент ИЛИ, первый и второй блок логики, при этом конструкция каждого неконтактного датчика выполнена в виде двух перпендикулярно расположенных линеек излучающих диодов и линеек фотоприемников, причем выходы горизонтально расположенной линейки фотоприемников первого датчика соединены одновременно с входами первого элемента ИЛИ и первыми входами первого блока логики, выходы вертикально расположенной линейки фотоприемников первого датчика соединены одновременно с входами второго элемента ИЛИ и вторыми входами первого блока логики, выходы горизонтально расположенной линейки фотоприемников второго датчика соединены одновременно с входами третьего элемента ИЛИ и первыми входами второго блока логики, выходы вертикально расположенной линейки фотоприемников второго датчика соединены одновременно с входами четвертого элемента ИЛИ и вторыми входами второго блока логики, выход первого и второго элемента ИЛИ соединены соответственно с первыми входами первого и второго измерительных приборов, выходы третьего и четвертого элемента ИЛИ соединены соответственно со вторыми входами первого и второго измерительных приборов, выход источника питания соединен с линейками излучающих диодов, блок логики состоит из матрицы элементов И, из матрицы триггеров, блока индикации, причем первые входы матрицы элементов И соединены с первыми входами блока логики, а вторые входы соединены со вторыми входами блока логики, а выходы элементов И соединены с входами триггеров, выходы которых соединены с блоком индикации (Ефанов В.В., Мужичек С.М., патент РФ на изобретение №2285267 от 10.10.2006 г.).
Недостатком данных способа и устройства является невозможность определения характеристик рассеивания снарядов. Одним из важнейших факторов, определяющих случайный характер ущерба, наносимого стрельбой цели, является рассеивание средств поражения - снарядов, бомб, ракет, торпед и др. Рассеиванием называется случайное отклонение относительной траектории снаряда от расчетной точки. Обычно в качестве расчетной точки рассматривается центр цели. Рассеивание имеет место при любом виде стрельбы и вызывается различными ошибками, сопровождающими прицеливание и стрельбу.
Технической задачей изобретения является повышения информативности за счет определения характеристик рассеивания снарядов при стрельбе из артиллерийского оружия.
Решение технической задачи достигается тем, что в способе определения характеристик рассеивания снарядов при стрельбе из артиллерийского оружия, заключающемся в измерении скоростей снарядов, на основе фиксации временных интервалов при пролете снарядов относительно двух разнесенных между собой неконтактных датчиков, формировании измерительного поля неконтактных датчиков в виде сетки, на основе выполнения конструкции неконтактных датчиков в виде двух линеек излучателей и фотоприемников, размещенных в вертикальной и горизонтальной плоскостях, определении координат пролета снарядов, на основе фиксации комбинации сработавших элементов фотоприемников, дополнительно определяют координаты попадания снарядов в мишень, на основе фиксации комбинации сработавших элементов линеек фотоприемников, определяют математическое ожидание центра рассеивания снарядов в виде выражений
p
K
k
где N - количество выстрелов, Z У - координаты попадания снаряда при одном выстреле, определяют среднее квадратичное отклонение в виде выражений:
осуществляют запись данных о результатах испытаний в блок памяти, осуществляют передачу данных на микроЭВМ, определяют траектории движения снарядов на основе анализа координат пролета снарядов относительно первого и второго неконтактных датчиков, определяют размах (расстояние между центрами крайних пробоин по координатам Y и Z соответственно); радиусы 50% и 100% попаданий, определяют зависимость характеристик рассеивания снарядов от их скоростей движения, индицируют результаты испытаний.
Решение технической задачи достигается тем, что в информационно-вычислительной системе для определения характеристик рассеивания снарядов при стрельбе из артиллерийского оружия, содержащей два разнесенных в пространстве неконтактных датчика, блок определения параметров движения снарядов, который содержит первый и второй измерительные приборы, связанные с выходами неконтактных датчиков, первый, второй, третий, четвертый элементы ИЛИ, первый и второй блоки логики, при этом конструкция каждого неконтактного датчика выполнена в виде двух перпендикулярно расположенных линеек излучающих диодов и линеек фотоприемников, причем выходы горизонтально расположенной линейки фотоприемников первого датчика соединены одновременно с входами первого элемента ИЛИ и первыми входами первого блока логики, выходы вертикально расположенной линейки фотоприемников первого датчика соединены одновременно с входами второго элемента ИЛИ и вторыми входами первого блока логики, выходы горизонтально расположенной линейки фотоприемников второго датчика соединены одновременно с входами третьего элемента ИЛИ и первыми входами второго блока логики, выходы вертикально расположенной линейки фотоприемников второго датчика соединены одновременно с входами четвертого элемента ИЛИ и вторыми входами второго блока логики, выход первого и второго элементов ИЛИ соединены соответственно с первыми входами первого и второго измерительных приборов, выходы третьего и четвертого элементов ИЛИ соединены соответственно со вторыми входами первого и второго измерительных приборов, выход источника питания соединен с линейками излучающих диодов, блок логики содержит матрицу элементов И, матрицу триггеров, причем первые и вторые входы блока логики являются соответственно первыми и вторыми входами матрицы элементов И, а выходы которых соединены с первыми входами матрицы триггеров, выходы которых являются выходами блока логики, первым, вторым, группой третьих и четвертых выходов блока определения параметров движения снарядов, являются соответственно выходы первого и второго измерительных приборов, первого и второго блоков логики, дополнительно введены электронная мишень, блок обработки сигналов, приемное устройство, блок сопряжения, микроЭВМ, индикатор, а в блок логики дополнительно введены дифференцирующая цепь и источник питания, при этом выход источника питания через дифференцирующую цепь соединен со вторыми входами матрицы триггеров, первая и вторая группа выходов электронной мишени, а также первый, второй, группа третьих и четвертых выходов блока определения параметров движения снарядов соединены соответственно с группой первых, вторых, третьим, четвертым, группой пятых и шестых входов блока обработки сигналов, выход которого соединен по бесконтактной линией связи с входом приемного устройство, выход которого через устройство сопряжения соединен с входом микроЭВМ, выход которой соединен с входом индикатора, блок обработки сигналов содержит блок логики, блок определения характеристик рассеивания снарядов, блок памяти, передающее устройство, причем группа первых и вторых входов, а также третий, четвертый, группа пятых и шестых входов блока обработки сигналов является соответственно группой первых и вторых входов блока логики, а также третьим, четвертым, группой пятых и шестых входов блока памяти, группа выходов блока логики соединены одновременно с входами блока определения характеристик рассеивания снарядов и группой вторых входов блока памяти, выход блока определения характеристик рассеивания снарядов соединен с первым входом блока памяти, выход которого соединен с входом передающего устройства, выход которого является бесконтактным выходом блока обработки сигналов.
На фиг. 1 приведена структурная схема информационно-вычислительной системы определения характеристик рассеивания снарядов при стрельбе из артиллерийского оружия, на фиг. 2 - структурная схема блока определения параметров движения снарядов, на фиг. 3 - структурная схема блока обработки сигналов, на фиг. 4 - структурная схема блока логики.
Ошибки стрельбы вызывают случайные условия отделения средств поражения от орудия или летательного аппарата, которые определяются индивидуальными конструктивными особенностями подвески его на ЛА и колебаниями установки под влиянием сил отдачи при стрельбе из автоматического оружия. Отклонения баллистических характеристик снаряда (массы, размеров, формы, собственной начальной скорости и др.) от номинальных значений и турбулентности атмосферы вызывают случайное отклонение времени полета снаряда от расчетного значения, что приводит к ошибке стрельбы, называемой баллистической (Калабухова Е.П. Основы теории эффективности воздушной стрельбы и бомбометания: Учебник для студентов вузов. М.: изд. Машиностроение, 1991 г. - 332 с.).
Закон рассеивания снарядов близок к нормальному, следовательно, достаточно определять его числовые характеристики, для оценки которых требуется статистический материал сравнительно небольшого объема (несколько десятков наблюдений).
Информационно-вычислительная система определения характеристик рассеивания снарядов содержит артиллерийское оружие 1, снаряды 2, первый 3 и второй неконтактные датчики 4, которые разнесены в пространстве, электронную мишень 5, блок 6 определения параметров движения снарядов, блок 7 обработки сигналов, приемное устройство 8, устройство 9 сопряжения, микроЭВМ 10, индикатор 11, конструкция каждого неконтактного датчика состоит из двух перпендикулярных излучающих диодов 12 и фотоприемников 13, при этом излучающие диоды подсоединены к источнику питания 14.
Блок 6 определения параметров движения снарядов содержит первый 15 и второй 16 измерительный прибор, первый 17, второй 18, третий 19, четвертый 20 элемент ИЛИ, первый 21 и второй 22 блок логики.
Блок 7 обработки сигналов содержит блок 23 логики, блок 24 определения характеристик рассеивания снарядов, блок 25 памяти, передающее устройство 26.
Блоки 21, 22, 23 логики содержит матрицу элементов И 27, матрицу триггеров 28, дифференцирующую цепь 29 и источник 30 питания.
Описание работы устройства.
Для определения характеристик рассеивания снарядов при стрельбе из артиллерийского оружия создается мишенная обстановка в виде двух разнесенных между собой неконтактных датчиков (3, 4) и электронной мишени 5, выходы которых соединены соответственно с входами блока 6 определения параметров движения снарядов и блока 7 обработки сигналов (фиг. 1).
Конструкция неконтактных датчиков (3, 4) и электронной мишени 5 выполнена в виде перпендикулярно расположенных линеек излучающих диодов 12 и линеек фотоприемников 13.
Для осуществления прицеливания на электронную мишень 5 наклеивается бумага, с центром прицеливания в виде перекрестия. В канал ствола артиллерийского оружия (АО) вставляется трубка холодной пристрелки (ТХП), и наводятся стволы по центру прицеливания электронной мишени 5, после наводки стволов АО, ТХП вынимается из канала ствола.
Затем производится стрельба и на выбранной картинной плоскости в виде электронной мишени 5 фиксируются декартовые координаты точек попадания снарядов 2.
В момент пролета снарядов относительно первого 3 датчика происходит срабатывание определенной комбинации чувствительных элементов линейки фотоприемников 13 (фиг. 1, фиг. 2). Сигналы с выходов фотоприемников 13, датчика 3 через первые 17 и вторые 18 элементы ИЛИ поступают одновременно на запуск первого 15 и второго 16 измерительного прибора и на первые и вторые входы первого 21 блока логики (фиг. 1, фиг. 2).
В момент пролета снаряда относительно второго 4 датчика происходит срабатывание следующей комбинация чувствительных элементов линейки фотоприемников 13 (фиг. 2). Сигналы с выходов фотоприемников 13, второго 4 датчика через третий 19 и четвертый 20 элементы ИЛИ поступают одновременно на остановку первого 15 и второго 16 измерительного прибора и на первые и вторые входы второго 22 блока логики (фиг. 1, фиг. 2).
Таким образом, обеспечивается определение скоростей снарядов на основе измерения их временных интервалов, относительно двух разнесенных в пространстве неконтактных датчиков (3, 4).
Сигналы о скоростях полета снарядов в горизонтальной и вертикальной плоскости поступают с выходов первого 15 и второго 16 измерительных приборов (которые являются первым и вторым выходами блока 6 определения параметров движения снарядов) соответственно на третий и четвертый входы блока 7 обработки сигналов (третий и четвертый входы блока 25 памяти) (фиг. 2, фиг. 3).
Коды сигнала, поступающие на первые и вторые входы блока 21 логики, соответствуют координатам пролета снаряда относительно первого 3 датчика (фиг. 2) и обеспечивают срабатывание определенных комбинаций матрицы элементов И 27, сигналы с выхода которых обеспечивают срабатывание комбинации матрицы триггеров 28, сигналы с выхода которого поступают на группу пятых входов блока 7 обработки сигналов и соответственно на пятые входы блока 25 памяти (фиг 4).
Сигнал обнуления логических элементов, блоков логики (21, 22, 23) поступает от источника 30 питания через дифференцирующую цепь 29 на вторые входы матрицы триггеров 28.
Аналогично вторым 22 блокам логики определяются координаты пролета снарядов относительно второго 4 датчика, сигналы с выхода блока 22 логики поступают на группу шестых входов блока 7 обработки сигналов и соответственно на шестые входы блока 25 памяти.
При попадании снарядов в электронную мишень 5, сигналы с его первого и второго выходов поступают на первый и второй входы блока 7 обработки сигналов.
Причем группа первых и вторых входов, а также третий, четвертый, группа пятых и шестых входов блока 7 обработки сигналов является соответственно группой первых и вторых входов блока логики, а также третьим, четвертым, группой пятых и шестых входов блока 25 памяти.
На третий и четвертые входы, группу пятых и шестых входов блока 25 памяти поступает соответственно информация о скоростях движения снарядов и координатах их пролета относительно первого 3 и второго 4 неконтактных датчиков.
С группы выходов блока 22 логики, сигналы поступают одновременно на группу вторых входов блока 25 памяти и входы блока 24 определения характеристик рассеивания снарядов.
Блок 24 определения характеристик рассеивания снарядов определяет математическое ожидание центра рассеивания снарядов в виде выражений
p
K
k
где N - количество выстрелов, Z У - координаты попадания снаряда при одном выстреле, а также определяет среднее квадратичное отклонения в виде выражений:
Сигналы с выхода блока 24 определения характеристик рассеивания снарядов поступают на первую группу входов блока 25 памяти. Блок 25 памяти осуществляют запись данных о скоростях, координатах движения, координатах попадания и характеристиках рассеивания снарядов. С выхода блока 25 памяти данная информация через передающее устройство 26 по линии бесконтактной линии связи передается на приемное устройство 8.
Сигналы с выхода приемного устройства 8 через устройство 9 согласования поступают на вход микроЭВМ 10.
МикроЭВМ 10 определяет траектории движения снарядов на основе анализа координат пролета снарядов относительно первого 3 и второго 4 неконтактных датчиков, определяет зависимость характеристик рассеивания снарядов от их скоростей движения, определяет размах - разницу между максимальным и минимальным значениями, в данном случае - расстояние между центрами крайних пробоин по координатам Y и Z соответственно; радиусы 50% и 100% попаданий (R50%, R100%).
На индикаторе 11 высвечивается информация о результатах испытаний.
Таким образом, предлагаемое изобретение обеспечивает определение информации о скоростях, координатах движения и попадания снарядов, характеристиках рассеивания снарядов при стрельбе из артиллерийского оружия, расстояние между центрами крайних пробоин, радиусы 50% и 100% попаданий.