СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ КООРДИНАТ ТОЧКИ ПАДЕНИЯ МАКЕТА БОЕПРИПАСА ЛАЗЕРНЫМ ИЗМЕРИТЕЛЬНЫМ УСТРОЙСТВОМ
METHOD OF DETERMINING THE COORDINATES OF AN AMMUNITION MOCKUP DROP POINT BY A LASER MEASURING DEVICE

Изобретение относится к области проведения испытаний огневых комплексов, в частности, для оценки точности попадания в цель макета боеприпаса.
Известен способ определения координат точки падения боеприпаса, в описании изобретения к патенту №2516205, МПК F41J 5/00, от 27.03.2012, опубл. 20.05.2014, основанный на установке по периметру испытательного полигона сейсмических регистраторов, приеме и анализе параметров сейсмических колебаний, определении координат точки удара боеприпаса о грунт - эпицентра сейсмических колебаний по их параметрам, отличающийся тем, что дополнительно устанавливают по периметру испытательного полигона оптико-электронные пеленгаторы, принимают рассеянное атмосферным каналом распространения оптическое излучение источника - факела взрыва боеприпаса, измеряют значения углов пеленгов на источник оптического излучения - факел взрыва боеприпаса и определяют координаты точки падения боеприпаса по координатам точки пересечения линий пеленгов.
Недостатком использования данного способа для определения координат точки падения макета боеприпаса является недостаточная точность определения координат точки падения боеприпаса, обусловленная отсутствием в момент удара макета боеприпаса о грунт излучения и сейсмических колебаний.
Наиболее близким к предлагаемому способу является способ визуальных засечек для определения координат точки падения боеприпаса [Министерство Обороны Российской Федерации. Приказ от 25 октября 2001 года N 431 «Об утверждении Федеральных авиационных правил по организации полигонной службы в государственной авиации. Зарегистрировано в Министерстве юстиции Российской Федерации 21 марта 2002 года, регистрационный номер 3318 Ст. 98. Методы и средства измерения экспериментальной баллистики / Составители: Ветров В.В., Клочков В.Д., Осин А.И. и др.; под редакцией В.Ю. Сладкова. - Тула: Издательство ТулГу, 2005. - С. 186. Кузнецов О.Ф. Основы геодезии и топография местности: учебное пособие. Оренбург: Типография «Экспресс-печать», 2014. С. 117-123], основанный на установке с разных сторон мишенного поля трех оптических приборов, с помощью которых визуально фиксируют момент подрыва боеприпаса за счет возникновения вспышки при его соударении с грунтом и образования в атмосфере облака продуктов взрыва боеприпаса [см., например: Гельфанд Б.Е., Сильников М.В. Фугасные эффекты взрывов. Спб: ООО «Издательство «Полигон», 2002 г. С. 66], определяют направление на точку подрыва боеприпаса каждым оптическим прибором, измеряют значения углов пеленга от выбранного ориентира на источник оптического излучения - вспышку и облако продуктов взрыва боеприпаса и определяют координаты точки падения боеприпаса по координатам точки пересечения линий пеленгов.
Недостатком способа является недостаточная точность определения координат точки падения боеприпаса средствами оптического измерения и ошибками оператора при визуальном наблюдении, необходимостью установки трех средств оптического наблюдения с разных сторон мишенного поля.
Техническим результатом изобретения является повышение точности определения координат точки падения макета боеприпаса.
Технический результат в способе определения координат точки падения макета боеприпаса лазерным измерительным устройством достигается за счет того, что в центр бомбардировочной мишени устанавливают отражатель, не менее 50 м от центра мишени на площадке устанавливают лазерное измерительное устройство, ориентируют его по направлению на центр отражателя, измеряют азимут центра мишени, затем из лазерного измерительного устройства излучают зондирующий лазерный сигнал на отражатель, который отражается от него в обратном направлении, с помощью лазерного измерительного устройства принимают отраженный лазерный сигнал и измеряют временной интервал между излучением зондирующего и приемом отраженного лазерного сигнала, при этом измеренное значение дальности отображается на встроенном в лазерное измерительное устройство индикаторе, затем отражатель перемещают на расстоянии не менее 50 м от центра мишени, выполняют сброс макета боеприпаса, устанавливают отражатель в точку падения макета боеприпаса, ориентируют лазерное измерительное устройство на центр отражателя, считывают значение азимута точки падения макета боеприпаса, затем из лазерного измерительного устройства излучают зондирующий лазерный сигнал на отражатель, который отражается от него в обратном направлении, с помощью лазерного измерительного устройства принимают отраженный лазерный сигнал и измеряют временной интервал между излучением зондирующего и приемом отраженного лазерного сигнала, при этом полученные значения азимута, дальности центра мишени и точки падения макета боеприпаса используют для определения азимута и радиального отклонения точки падения макета боеприпаса.
Сущность изобретения заключается в измерении временного интервала между излучением зондирующего сигнала из точки установки измерительного устройства и регистрации отраженного сигнала от отражателя, размещенного в центре мишени и в точке падения макета боеприпаса, с последующим пересчетом в линейную величину по известной формуле.
Сущность изобретения поясняется:
- фиг. 1, где изображен способ определения координат точки падения макета боеприпаса лазерным измерительным устройством.
- фиг. 2, где изображена схема определения координат точки падения макета боеприпаса относительно центра бомбардировочной мишени.
Заявляемый способ осуществляется следующим образом.
В центр бомбардировочной мишени 1 устанавливают отражатель 2. В качестве отражателя 2 могут быть использованы триппель-призма, отражатель геодезический или отражатель с маркой. На расстоянии не менее 50 м от центра мишени на площадке 3 устанавливают лазерное измерительное устройство 4. В качестве лазерного измерительного устройства может быть использован электронный тахеометр, оптико-электронный теодолит, лазерная рулетка. Путем поворота лазерного измерительного устройства 4 вокруг своей вертикальной оси ориентируют его по направлению на центр отражателя 2. Измеряют азимут (Ам) центра мишени и считывают значение на встроенном в измерительное устройство индикаторе. Из лазерного измерительного устройства 4 излучают зондирующий лазерный сигнал по направлению на отражатель 2. После этого излученный сигнал отражается от отражателя 2 в обратном направлении. С помощью лазерного измерительного устройства 4 принимают отраженный лазерный сигнал и измеряют временной интервал между излучением зондирующего и приемом отраженного лазерного сигнала. В лазерном измерительном устройстве 4 автоматически происходит пересчет измеренного временного интервала в линейную величину дальности по формуле [см, например: Подшивалов, В.П., М.С. Нестеренок Инженерная геодезия: учебник / Минск: Выш. шк., 2011 г., с. 134]:
где υ - средняя скорость электромагнитной волны в воздушной среде, м/с; τ - измеренное время между излучением и приемом лазерного сигнала, с; N -число импульсов, автоматически определяемое в устройстве за время прохождения световым лучом двойного расстояния 2Д; ƒ - частота следования импульсов, Гц. Измеренное значение дальности отображается на встроенном в лазерное измерительное устройство 4 индикаторе.
Далее, из центра бомбардировочной мишени 1 перемещают отражатель 2 на расстоянии не менее 50 м от центра мишени. Выполняют сброс макета боеприпаса 5. Устанавливают отражатель 2 в точку падения макета боеприпаса 5. Путем поворота лазерного измерительного устройства 4 вокруг своей вертикальной оси ориентируют его по направлению на центр отражателя 2. На встроенном в лазерное измерительное устройство 4 индикаторе, считывают значение азимута (Ат) точки падения макета боеприпаса 5. Из устройства 4 излучают зондирующий лазерный сигнал по направлению на отражатель 2. Излученный сигнал отражается от отражателя 2 в обратном направлении. С помощью лазерного измерительного устройства 4 принимают отраженный лазерный сигнал и измеряют временной интервал между излучением зондирующего и приемом отраженного лазерного сигнала. В лазерном измерительном устройстве 4 происходит пересчет измеренного временного интервала в линейную величину дальности (Дт) до точки падения макета боеприпаса 5 по формуле (1) и отображение полученного результата на встроенном в лазерном измерительном устройстве 4 индикаторе. Фиксируют измеренные значения азимута и дальности (Ам, Дм) центра бомбардировочной мишени 1 и точки падения макета боеприпаса 5 (Ат, Дт).
Полученные значения азимута и дальности центра мишени 1 (Ам, Дм) и точки падения макета боеприпаса 5 (Ат, Дт) относительно площадки 3, используют для определения азимута и радиального отклонения точки падения макета боеприпаса 5 (Аз, R) относительно центра бомбардировочной мишени. Для этого вручную, или с помощью вычислительной техники (специального программного обеспечения), решают задачу по нахождению сторон и углов прямоугольного треугольника [см, например: Выгодский, М. Я. Справочник по элементарной математике. Москва: ACT: Астрель, 2014 г., С. 403, 409, 419].
Определяют местоположение общей области точки падения макета боеприпаса 5 относительно прямой, проходящей через лазерное измерительное устройство-центр мишени, справа или слева. Вычисляют угол визирования (УВ) на точку падения макета боеприпаса 5 из точки установки лазерного измерительного устройства, как разность между азимутом центра бомбардировочной мишени (Ам) и азимутом точки падения макета боеприпаса (Ат), при нахождении общей области слева от прямой проходящей через лазерное измерительное устройство-центр мишени, и как разность между азимутом точки падения макета боеприпаса (Ат) и азимутом центра бомбардировочной мишени (Ам), при нахождении общей области справа.
и
Сущность определения координат точки падения макета боеприпаса 5 относительно центра бомбардировочной мишени 1, поясняется фиг. 2, где 1 -центр бомбардировочной мишени (точка О), 3 - площадка установки лазерного измерительного устройства (точка А), точка В - точка падения макета боеприпаса, С - выбранное направление начала отсчета координат (направление северного магнитного, истинного или условного меридиана), С - точка на продолжении прямой линии из точки установки измерительного устройства до центра мишени, образованная перпендикуляром опущенным из точки В к данной прямой, Ам - азимут центра мишени, Дм - дальность до центра мишени, Ат - азимут точки падения макета боеприпаса, Дт - дальность до точки падения макета боеприпаса, УВ - угол визирования точки падения макета боеприпаса от направления на центр мишени из точки установки измерительного устройства, α - вспомогательный угол, необходимый для выполнения вычисления азимута точки падения макет боеприпаса, Аз - искомое значение азимута точки падения макета боеприпаса, относительно выбранного направления начала отсчета координат (направление северного магнитного, истинного или условного меридиана) бомбардировочной мишени, R - искомое значение радиального отклонения точки падения макета боеприпаса, относительно центра бомбардировочной мишени.
Определение координат точки падения макета боеприпаса с помощью тригонометрических выражений выполняют в следующей последовательности:
В таблице отображены варианты использования тригонометрических зависимостей для определения азимута точки падения макета боеприпаса (Аз) и радиального отклонения (R) относительно центра бомбардировочной мишени.
Выбирают частный вариант использования тригонометрических выражений для определения азимута (Аз) и радиального отклонения (R) точки падения макета боеприпаса 3 относительно центра бомбардировочной мишени 1 путем сравнения числовых значений дальности до точки падения макета боеприпаса (Дт) и отношения дальности до центра мишени (Дм) к косинусу угла визирования (УВ).
По результатам сравнения дальности до точки падения макета боеприпаса (Дт) и отношения дальности до центра мишени (Дм) к косинусу угла визирования (УВ), определяют частный случай расположения точки падения макета боеприпаса 3 относительно центра мишени 1.
Вычисляют азимут (Аз) точки падения макета боеприпаса 3 относительно центра бомбардировочной мишени 1 как сумму (разность) значений двух углов - азимута мишени (Ам) и вспомогательного угла (α). Значение вспомогательного угла (α), в зависимости от частного случая, вычисляют как арктангенс отношения произведения дальности до точки падения макета боеприпаса (Дт) на синус угла визирования (УВ), к разности произведения дальности до точки падения макета боеприпаса (Дт) на косинус угла визирования (УВ) и дальности до центра мишени (Дм) (разности дальности до центра мишени (Дм) и произведения дальности до точки падения макета боеприпаса (Дт) на косинус угла визирования (УВ). В некоторых частных случаях, к сумме (разности) азимута мишени (Ам) и вспомогательного угла (α) дополнительно прибавляют 180°, или вместо вспомогательного угла (α), к значению азимута мишени (Ам) прибавляют 90°, 180° или 270°.
Вычисляют радиальное отклонение (R) точки падения макета боеприпаса 3 от центра бомбардировочной мишени 1 через квадратный корень суммы квадратов дальности до точки падения макета боеприпаса (Дт) и дальности до центра мишени (Дм), за вычетом удвоенного произведения дальности до точки падения макета боеприпаса (Дт) и дальности до центра мишени (Дм) на косинус угла визирования (УВ). В некоторых частных случаях, радиальное отклонение (R) вычисляют через квадратный корень разности квадратов дальности до точки падения макета боеприпаса (Дт) и дальности до центра мишени (Дм), или разности дальности до точки падения макета боеприпаса (Дт) и дальности до центра мишени (Дм) между собой.
Предлагаемый способ может быть реализован с использованием лазерных измерительных приборов, выпускаемых промышленностью, например: тахеометр, оптико-электронный теодолит и лазерная рулетка. Пример 1.
м
т
т
В центр бомбардировочной мишени 1 устанавливают триппель-призму 2. На расстоянии не менее 50 м от центра мишени на площадке 3 устанавливают тахеометр 4. Вращением вокруг своей вертикальной оси, ориентируют тахеометр 4 по направлению на центр триппель-призмы 2. Включают тахеометр 4 и излучают зондирующий лазерный сигнал в центр триппель-призмы 2, который отражается от него в обратную сторону, тахеометр 4 принимает лазерный сигнал. В тахеометре 4 происходит автоматическое измерение азимута точки установки триппель-призмы 2 (центра мишени) и временного интервала между излучением зондирующего и приемом отраженного лазерного сигнала, с последующим пересчетом по формуле (1) в линейную величину дальности. На встроенном в тахеометр 4 индикаторе отображается измеренное значение азимута и дальности до центра мишени, А=67°42'15'' и Дм=108,45 м. Полученные значения азимута и дальности заносят в рабочую тетрадь или в вычислительное устройство. Далее триппель-призму 2 перемещают на расстоянии не менее 50 м от центра мишени, выполняют сброс макета боеприпаса 5 на бомбардировочную мишень. В центр точки падения макета боеприпаса 5 устанавливают триппель-призму 2. Вращением вокруг своей вертикальной оси, ориентируют тахеометр 4 по направлению на центр триппель-призмы 2. Включают устройство в работу, при этом из тахеометра 4 излучается зондирующий лазерный сигнал в центр триппель-призмы 2, отражается от него в обратную сторону и принимается тахеометром 4, в котором происходит автоматическое измерение азимута точки установки триппель-призмы 2 (точки падения макета боеприпаса) и временного интервала между излучением зондирующего и приемом отраженного лазерного сигнала, с последующим пересчетом по формуле (1) в линейную величину дальности. На встроенном в тахеометр 4 индикаторе отображается измеренное значение азимута и дальности до точки падения макета боеприпаса,А=62°17'48'' и Д=102,67 м. Полученные значения азимута и дальности также заносят в рабочую тетрадь или в вычислительное устройство.
м
т
т
т
з
Используя полученные значения азимута и дальности до центра мишени (А=67°42'15'' и Д=108,45 м) и точки падения макета боеприпаса (А=62°17'48'' и Д=102,67 м), определяют, что точка падения макета боеприпаса находится слева от прямой, проходящей через лазерное измерительное устройство - центр мишени, далее по формулам, показанными в Таблице, вычисляют координаты (азимут и радиальное отклонение) точки падения макета боеприпаса относительно центра бомбардировочной мишени, A=304°53'52'' и R=11,51 м.
Пример 2.
м
м
В центр бомбардировочной мишени 1 устанавливают отражатель с маркой 2. На расстоянии не менее 50 м от центра мишени на площадке 3 устанавливают теодолит и лазерную рулетку 4. Вращением вокруг своей вертикальной оси, ориентируют теодолит по направлению на центр отражателя с маркой 2 и измеряют азимут центра мишени, А=130°00'00''. Направляют лазерную рулетку в центр отражателя с маркой 2. Включают устройство в работу, при этом из лазерной рулетки 4 излучается зондирующий лазерный сигнал в центр отражателя с маркой 2, отражается от него в обратную сторону и принимается рулеткой. В лазерной рулетке 4 происходит автоматическое измерение временного интервала между излучением зондирующего и приемом отраженного лазерного сигнала, с последующим пересчетом по формуле (1) в линейную величину дальности. На встроенном в лазерную рулетку 4 индикаторе отображается измеренное значение дальности до центра мишени, Д=115 м. Полученные значения азимута и дальности заносят в рабочую тетрадь или в вычислительное устройство.
т
м
Затем отражатель с маркой 2 перемещают на расстоянии не менее 50 м от центра мищени, выполняют сброс макета боеприпаса 5 на бомбардировочную мишень. В центр точки падения макета боеприпаса 5 устанавливают отражатель с маркой 2. Вращением вокруг своей вертикальной оси, ориентируют теодолит по направлению на центр отражателя с маркой 2 и измеряют азимут точки падения макета боеприпаса, А=138°00'00''. Направляют лазерную рулетку в центр отражателя с маркой 2. Включают устройство в работу, при этом из лазерной рулетки 4 излучается зондирующий лазерный сигнал в центр отражателя с маркой 2, отражается от него в обратную сторону и принимается рулеткой. В лазерной рулетке 4 происходит автоматическое измерение временного интервала между излучением зондирующего и приемом отраженного лазерного сигнала, с последующим пересчетом по формуле (1) в линейную величину дальности. На встроенном в лазерную рулетку 4 индикаторе отображается измеренное значение дальности до точки падения макета боеприпаса, Д=100 м. Полученные значения азимута и дальности также заносят в рабочую тетрадь или в вычислительное устройство.
м
м
т
т
з
Используя полученные значения азимута и дальности до центра мишени (А=130°00'00'' и Д=115 м) и точки падения макета боеприпаса (А=138°00'00'' и Д=100 м), определяем, что точка падения макета боеприпаса находится справа от прямой, проходящей через лазерное измерительное устройство - центр мишени, далее по формулам, показанными в Таблице, вычисляем координаты (азимут и радиальное отклонение) точки падения макета боеприпаса относительно центра бомбардировочной мишени, А=268°56'04'' и R=21,18 м.
Заявляемый способ определения координат точки падения макета боеприпаса лазерным измерительным устройством позволяет повысить точность определения координат точки падения макета боеприпаса.