RU2205361C2

RU2205361C2 - Missile guidance system

Info

Publication number: RU2205361C2
Application number: RU2001109116/02A
Authority: RU
Inventors: Ю.В. Збранков; В.И. Бабичев; Н.Н. Коечкин; В.И. Рабинович; Ю.В. Сергеев
Original assignee: Государственное унитарное предприятие "Конструкторское бюро приборостроения"
Priority date: 2001-04-05
Filing date: 2001-04-05
Publication date: 2003-05-27

Abstract

FIELD: armament, in particular, artillery guided missiles with a laser homing head. SUBSTANCE: the missile guidance system has an inertial gyroscope, control actuator and a homing head, whose "Lock ON" output is connected to the first input of the first AND gate and the input of the NOT gate, whose output is connected to the first input of the second AND gate, whose second input is connected to the third output of the inertial gyroscope, whose second output is connected to the second input of the first AND gate. The output of the first AND gate is connected to the "Compensation" input of the homing head and to the second input of the first OR gate, whose third input is connected to the first output of the inertial gyroscope and to the input of the first power amplifier, whose output is connected to the first output of the electric igniter of the mechanism of deployment of control surfaces of the control actuator, whose second output is connected to the first pole of the power source. The output of the second AND gate is connected to the second input of the second OR gate, the -Y, +Y outputs of the homing head are connected to the first inputs of the first and second OR gates respectively, the outputs of the second, third, fourth and fifth power amplifiers are connected respectively to the first inputs of the first, second, third and fourth control windings of the control actuator. The second inputs of the control windings and the input of the inertial gyroscope are connected to the second pole of the power source, use is made of a delay circuit, RS-flip-flop, reset circuit, the third, fourth, fifth and sixth AND gates, the outputs of these gates are connected to the inputs of the second, third, fourth and fifth power amplifiers respectively, and the second inputs of these AND gates are connected to the output of the RS-flip-flop, whose R-input is connected to the output to the reset circuit, whose input is connected to the second pole of the power source, and the S-input-to the output of the delay circuit, whose input is connected to the first output of the inertial gyroscope. The first inputs of the third, fourth AND gates are connected to the outputs of the first and second OR gates respectively, and the first inputs of the fifth and sixth AND gates are connected to the +Z and Z outputs of the homing head respectively. EFFECT: enhanced accuracy of guidance. 1 dwg

Description

Изобретение относится к области вооружения, в частности к артиллерийским управляемым снарядам с лазерной головкой самонаведения. The invention relates to the field of armament, in particular to artillery guided projectiles with a laser homing head.

Известна система наведения управляемого снаряда [1], содержащая гироскоп инерциальный (ГИ), рулевой привод (РП) и головку самонаведения (ГСН), выход "Захват" которой соединен с первым входом первого элемента И и входом элемента НЕ, выход которого соединен с первым входом второго элемента И, второй вход которого соединен с третьим выходом гироскопа инерциального, второй выход которого соединен со вторым входом первого элемента И, выход первого элемента И соединен со входом "Компенсация" ГСН и со вторым входом первого элемента ИЛИ, третий вход которого соединен с первым выходом гироскопа инерциального и входом первого усилителя мощности, выход которого соединен с первым выводом электровоспламенителя механизма раскрытия рулей рулевого привода, второй вывод которого соединен с первым полюсом источника питания, выход первого элемента ИЛИ соединен со входом второго усилителя мощности, выход второго элемента И соединен со вторым входом второго элемента ИЛИ, выход второго элемента ИЛИ соединен со входом третьего усилителя мощности, выходы головки самонаведения "-Y" и "+Y" соединены с первыми входами первого и второго элементов ИЛИ соответственно, выходы головки самонаведения "+Z" и "-Z" соединены со входами четвертого и пятого усилителей мощности соответственно, выходы второго, третьего, четвертого и пятого усилителей мощности соединены с первыми входами первой, второй, третьей и четвертой обмоток управления рулевого привода, вторые входы которых и вход гироскопа инерциального соединены со вторым полюсом источника питания бортовой аппаратуры. A known guidance system of a guided projectile [1], comprising an inertial gyroscope (GI), a steering gear (RP) and a homing head (GOS), the "Capture" output of which is connected to the first input of the first element AND and the input of the element NOT, the output of which is connected to the first the input of the second element And, the second input of which is connected to the third output of the inertial gyroscope, the second output of which is connected to the second input of the first element And, the output of the first element And is connected to the input "Compensation" of the GOS and to the second input of the first element OR, the third input to it is connected to the first output of the inertial gyroscope and the input of the first power amplifier, the output of which is connected to the first terminal of the electric igniter of the steering wheel opening mechanism, the second terminal of which is connected to the first pole of the power source, the output of the first OR element is connected to the input of the second power amplifier, the output of the second element And connected to the second input of the second OR element, the output of the second OR element is connected to the input of the third power amplifier, the outputs of the homing head "-Y" and "+ Y" are connected the first inputs of the first and second elements OR, respectively, the outputs of the homing head "+ Z" and "-Z" are connected to the inputs of the fourth and fifth power amplifiers, respectively, the outputs of the second, third, fourth and fifth power amplifiers are connected to the first inputs of the first, second, third and the fourth steering control windings, the second inputs of which and the input of the inertial gyroscope are connected to the second pole of the onboard equipment power source.

Существенным недостатком данной системы управления является тот факт, что в момент раскрытия рулей снаряд получает возмущающее воздействие, которое приводит к колебательному процессу. A significant drawback of this control system is the fact that at the moment the rudders open, the projectile receives a disturbing effect, which leads to an oscillatory process.

При этом одновременно с моментом раскрытия рулей от ламельного датчика инерциального гироскопа на рулевой привод подается команда управления (сигнал компенсации силы тяжести). At the same time, simultaneously with the moment of opening the rudders from the lamellar sensor of the inertial gyroscope, a control command (gravity compensation signal) is sent to the steering drive.

Под действием суммарного воздействия управляющей команды и возмущения, вызванного раскрытием рулей, амплитуда колебаний снаряда может достигнуть критической величины, что приводит к ухудшению точности системы. Under the influence of the total influence of the control command and the disturbance caused by the opening of the rudders, the amplitude of the projectile oscillations can reach a critical value, which leads to a deterioration in the accuracy of the system.

Задачей предлагаемого изобретения является повышение точности наведения управляемого снаряда за счет разнесения во времени момента раскрытия рулей и начало управления. The objective of the invention is to increase the accuracy of guidance of a guided projectile due to the diversity in time of the opening of the rudders and the beginning of control.

При этом команда управления на рулевой привод подается через временной интервал Тзад по отношению к моменту раскрытия рулей, определяемый временем переходного процесса, достаточным для затухания колебаний и зависящим от параметров конкретного управляемого снаряда. In this case, the control command to the steering gear is supplied through the time interval Tzad with respect to the moment of opening the rudders, which is determined by the time of the transition process, sufficient for the damping of oscillations and depending on the parameters of a particular guided projectile.

Для достижения поставленной задачи в систему наведения управляемого снаряда, содержащую схему задержки, триггер, шесть элементов И, гироскоп инерциальный, рулевой привод и головку самонаведения, выход "Захват" которой соединен с первым входом первого элемента И и входом элемента НЕ, выход которого соединен с первым входом второго элемента И, второй вход которого соединен с третьим выходом гироскопа инерциального, второй выход которого соединен со вторым входом первого элемента И, выход первого элемента И соединен со входом "Компенсация" головки самонаведения и со вторым входом первого элемента ИЛИ, третий вход которого соединен с первым выходом гироскопа инерциального и входом первого усилителя мощности, выход которого соединен с первым выводом электровоспламенителя механизма раскрытия рулей рулевого привода, второй вывод которого соединен с первым полюсом источника питания, выход второго элемента И соединен со вторым входом второго элемента ИЛИ, выходы головки самонаведения "-Y" и "+Y" соединены с первыми входами первого и второго элементов ИЛИ соответственно, выходы второго, третьего, четвертого и пятого усилителей мощности соединены соответственно с первыми входами первой, второй, третьей и четвертой обмоток управления рулевого привода, а вторые входы обмоток управления и вход гироскопа инерциального соединены со вторым полюсом источника питания, введены схема установки в исходное состояние, а в качестве триггера использован RS-триггер, выходы третьего, четвертого, пятого и шестого элементов И соединены со входами второго, третьего, четвертого и пятого усилителей мощности соответственно, а вторые входы этих элементов И соединены с выходом RS-триггера, R-вход которого соединен с выходом схемы установки в исходное состояние, вход которой соединен со вторым полюсом источника питания, a S-вход - с выходом схемы задержки, вход которой соединен с первым выходом гироскопа инерциального, первые входы третьего, четвертого элементов И соединены с выходами первого и второго элементов ИЛИ соответственно, а первые входы пятого и шестого элементов И соединены с выходами "+Z" и "-Z" головки самонаведения соответственно
На чертеже приведена блок-схема предлагаемой системы, где:
1 - головка самонаведения, выполненная например, как в прототипе, 2 - гироскоп инерциальный с ламельным датчиком, выполненный, например, как в прототипе, 3 - рулевой привод, 4 - элемент НЕ, 5, 6 - первый и второй элементы И, 7, 8 - первый и второй элементы ИЛИ, 9 - схема задержки, 10 - схема установки в исходное состояние, 11 - RS-триггер, 12, 13, 14 и 15 - третий, четвертый, пятый и шестой элементы И, 16, 17, 18, 19 и 20 - первый, второй, третий, четвертый и пятый усилители мощности, 21 - электровоспламенитель механизма раскрытия рулей рулевого привода, 22, 23, 24 и 25 - первая, вторая, третья и четвертая обмотки управления рулевого привода.To achieve this goal, in a guided projectile guidance system containing a delay circuit, a trigger, six I elements, an inertial gyroscope, a steering gear and a homing head, the “Capture” output of which is connected to the first input of the first And element and the input of the HE element, the output of which is connected to the first input of the second element And, the second input of which is connected to the third output of the inertial gyroscope, the second output of which is connected to the second input of the first element And, the output of the first element And is connected to the input "Compensation" homing and with the second input of the first OR element, the third input of which is connected to the first output of the inertial gyroscope and the input of the first power amplifier, the output of which is connected to the first output of the electric igniter of the steering wheel opening mechanism, the second output of which is connected to the first pole of the power source, the output of the second AND element is connected to the second input of the second OR element, the outputs of the homing head "-Y" and "+ Y" are connected to the first inputs of the first and second OR elements, respectively, the outputs to The second, third, fourth, and fifth power amplifiers are connected respectively to the first inputs of the first, second, third, and fourth steering control windings, and the second inputs of the control windings and the input of the inertial gyroscope are connected to the second pole of the power source, the initialization circuit is entered, and the RS trigger is used as a trigger, the outputs of the third, fourth, fifth and sixth elements And are connected to the inputs of the second, third, fourth and fifth power amplifiers, respectively, and the second inputs The odes of these AND elements are connected to the output of the RS-flip-flop, the R-input of which is connected to the output of the installation circuit to its initial state, the input of which is connected to the second pole of the power supply, and the S-input is connected to the output of the delay circuit, the input of which is connected to the first output of the gyroscope inertial, the first inputs of the third, fourth elements AND are connected to the outputs of the first and second elements OR, respectively, and the first inputs of the fifth and sixth elements AND are connected to the outputs "+ Z" and "-Z" of the homing head, respectively
The drawing shows a block diagram of the proposed system, where:
1 - homing head, made for example, as in the prototype, 2 - inertial gyro with a lamella sensor, made, for example, as in the prototype, 3 - steering gear, 4 - element NOT, 5, 6 - the first and second elements And, 7, 8 - first and second elements OR, 9 - delay circuit, 10 - initialization scheme, 11 - RS-trigger, 12, 13, 14 and 15 - third, fourth, fifth and sixth elements I, 16, 17, 18 , 19 and 20 - first, second, third, fourth and fifth power amplifiers, 21 - electric igniter of the steering wheel opening mechanism, 22, 23, 24 and 25 - first, second, t etya and fourth steering gear control winding.

Работает система наведения следующим образом. The guidance system works as follows.

Производится выстрел и снаряд летит по баллистической траектории. В расчетной точке траектории разарретируется и раскручивается ротор гироскопа инерциального 2, выходит на режим батарея питания бортовой аппаратуры. A shot is fired and the projectile flies along a ballistic trajectory. At the calculated point of the trajectory, the rotor of the inertial gyroscope 2 is uncovered and untwisted, the onboard equipment power battery enters the mode.

После разгона ротора гироскопа инерциального последний приобретает гироскопические свойства и его главная ось запоминает положение продольной оси снаряда в момент разарретирования. Под действием силы тяжести продольная ось снаряда изменяет свою ориентацию в вертикальной плоскости. При этом происходит смещение ламельного датчика относительно токоввода гироскопа инерциального. На инерциальном участке наведения, когда сигнал "Захват" с выхода головки самонаведения отсутствует, при достижении заданного угла пеленга ламельный датчик формирует сигнал по выходу 1 гироскопа инерциального, который поступает на вход первого усилителя мощности 16 и далее на электровоспламенитель механизма раскрытия рулей 21 рулевого привода 3. Под действием этого сигнала раскрываются рули рулевого привода. В расчетной точке траектории происходит задействование батарей, питающих головку самонаведения, и происходит отделение блока носового, открывается входной зрачок головки самонаведения. After acceleration of the inertial gyro rotor, the latter acquires gyroscopic properties and its main axis remembers the position of the longitudinal axis of the projectile at the time of sizing. Under the influence of gravity, the longitudinal axis of the projectile changes its orientation in the vertical plane. In this case, the lamella sensor is shifted relative to the current input of the inertial gyroscope. In the inertial guidance section, when there is no "Capture" signal from the output of the homing head, when the specified bearing angle is reached, the lamella sensor generates a signal at the output 1 of the inertial gyroscope, which is fed to the input of the first power amplifier 16 and then to the electric igniter of the steering wheel opening mechanism 21 of the steering drive 3 Under the influence of this signal, the steering wheels are opened. At the calculated point of the trajectory, the batteries supplying the homing head are activated, and the nasal block is separated, the entrance pupil of the homing head is opened.

Одновременно сигналы компенсации силы тяжести с выходов 1 и 3 гироскопа инерциального поступают соответственно на третий вход первого элемента ИЛИ 7 и через второй вход второго элемента И 6 на второй вход второго элемента ИЛИ 8 и далее на первые входы третьего элемента И 12 и четвертого элемента И 13, но далее они не проходят, т.к. на вторые входы третьего 12, четвертого 13, пятого 14 и шестого 15 элементов И приходит сигнал лог.0 с выхода RS-триггера 11, который устанавливается в нулевое состояние под действием импульса с выхода схемы установки в исходное состояние 10 по выходу бортового источника питания на режим. Сигнал с выхода 1 гироскопа инерциального поступает также на вход схемы задержки 9, которая задерживает начало инерциального наведения на время переходного процесса, вызванного воздействием на него перегрузок, связанных с раскрытием рулей. Сигнал с выхода схемы задержки 9 поступает на S-вход RS-триггера и устанавливает на его выходе сигнал лог.1, которая, поступая на вторые входы третьего 12, четвертого 13, пятого 14 и шестого 15 элементов И, разрешает проход сигналов, поступающих на их первые входы. At the same time, gravity compensation signals from the outputs 1 and 3 of the inertial gyroscope arrive respectively at the third input of the first element OR 7 and through the second input of the second element And 6 to the second input of the second element OR 8 and then to the first inputs of the third element And 12 and the fourth element And 13 , but then they do not pass, because the second inputs of the third 12, fourth 13, fifth 14 and sixth 15 elements And the signal log.0 comes from the output of the RS-trigger 11, which is set to zero by a pulse from the output of the installation circuit to its initial state 10 at the output of the on-board power supply to mode. The signal from the output 1 of the inertial gyroscope also enters the input of the delay circuit 9, which delays the onset of inertial guidance for the duration of the transient process caused by the effect of overloads associated with the opening of the rudders. The signal from the output of the delay circuit 9 is fed to the S-input of the RS-flip-flop and sets the signal log.1 at its output, which, entering the second inputs of the third 12, fourth 13, fifth 14 and sixth 15 elements AND, allows the passage of signals arriving at their first entrances.

Т. о. сигналы с первого и третьего выходов гироскопа инерциального через второй 17 и третий 18 усилители мощности будут проходить соответственно на первую 22 и вторую 23 обмотки управления рулевого привода, осуществляя тем самым инерциальное наведение снаряда, причем начало инерциального наведения разнесено во времени с моментом раскрытия рулей на время переходного процесса, вызванного их раскрытием. T. about. the signals from the first and third outputs of the inertial gyroscope through the second 17 and third 18 power amplifiers will pass to the first 22 and second 23 of the steering control winding, thereby inertial guidance of the projectile, and the beginning of inertial guidance is spaced in time with the moment the rudders open temporarily transient caused by their disclosure.

При подлете снаряда к цели и при приеме отраженных от цели импульсов лазерного излучения ГСН 1 формирует сигнал "Захват", который, поступая на первый вход первого элемента И 5, разрешает проход импульсов с первого и второго выхода ГИ на вход "Компенсация" ГСН, а также поступая через инвертор 4 на первый вход второго элемента И 6, запрещает проход импульсов с третьего выхода гироскопа инерциального на рулевой привод. When the projectile approaches the target and when receiving laser radiation pulses reflected from the target, the seeker 1 generates a “Capture” signal, which, entering the first input of the first element And 5, allows the passage of pulses from the first and second output of the GU to the compensation input of the seeker, and also entering through the inverter 4 to the first input of the second element And 6, prevents the passage of pulses from the third output of the inertial gyroscope to the steering gear.

При вращении снаряда на первом и втором выходах гироскопа вырабатываются импульсы, суммарная длительность которых приблизительно равна половине периода вращения снаряда. When the projectile rotates, pulses are generated at the first and second outputs of the gyroscope, the total duration of which is approximately equal to half the period of the projectile rotation.

Под действием этого сигнала ось ГСН будет стремиться разворачиваться в вертикальной плоскости вниз, а в ГСН при этом будет вырабатываться сигнал, компенсирующий влияние прецессии, обусловленной сигналом с инерциального гироскопа, при этом сигнал на выходе ГСН в процессе ее слежения за целью будет иметь следующий вид:
J = f(e-é),
где f - функция, определяемая пеленгационной характеристикой ГСН, е - угловая скорость линии "снаряд-цель", é - угловая скорость прецессии головки под действием сигнала "Компенсация" с гироскопа инерциального.Under the influence of this signal, the GSN axis will tend to rotate downward in the vertical plane, and in this case the signal will be generated in the GSN that compensates for the influence of the precession caused by the signal from the inertial gyroscope, while the signal at the output of the GOOS in the process of tracking it will have the following form:
J = f (e-é),
where f is the function determined by the direction finding characteristic of the seeker, e is the angular velocity of the projectile-target line, é is the angular velocity of the head precession under the action of the Compensation signal from the inertial gyroscope.

Указанный сигнал является исходным для формирования импульсов управления рулевым приводом автопилота (сигналов, вырабатываемых ГСН по выходам "+Y", "-Y", "+Z", "-Z"). The specified signal is the source for the formation of control pulses of the steering gear of the autopilot (signals generated by the seeker at the outputs "+ Y", "-Y", "+ Z", "-Z").

При этом под действием сигнала "Компенсация" и сигнала рассогласования ГСН на ее выходе "-Y" формируется суммарный сигнал, который поступает на вход второго усилителя мощности 17, а с выхода его на первый вход обмотки управления 22. Под действием этого сигнала происходят отклонение рулей и отработка рассогласования ГСН и компенсация веса снаряда в течение первого полупериода вращения снаряда. С выхода "+Y" сигнал поступает через второй элемент ИЛИ 8 и элемент И 13 на вход второго усилителя мощности 18 и далее на вторую обмотку управления 23 рулевого привода 3. С выходов "+Z" и "-Z" сигналы поступают через пятый 14 и шестой 15 элементы И на входы четвертого 19 и пятого 20 усилителей мощности, а с их выходов на первые входы обмоток управления 24 и 25. Под действием этих сигналов происходят отклонение рулей и отработка рассогласования в горизонтальном канале. In this case, under the action of the signal "Compensation" and the mismatch signal of the seeker at its output "-Y", a total signal is generated, which is fed to the input of the second power amplifier 17, and from its output to the first input of the control winding 22. Under the influence of this signal, the rudders deviate and working out the mismatch of the seeker and the compensation of the weight of the projectile during the first half-cycle of rotation of the projectile. From the output "+ Y" the signal enters through the second element OR 8 and the element And 13 to the input of the second power amplifier 18 and then to the second control winding 23 of the steering gear 3. From the outputs "+ Z" and "-Z" the signals are received through the fifth 14 and the sixth 15 elements And to the inputs of the fourth 19 and fifth 20 power amplifiers, and from their outputs to the first inputs of the control windings 24 and 25. Under the influence of these signals, the rudders are deflected and the mismatch is worked out in the horizontal channel.

Т. о. разнесением во времени момента раскрытия рулей и начала управления снарядом удалось уменьшить колебательность системы на начальном этапе наведения и тем самым повысить точность наведения. T. about. the separation in time of the opening of the rudders and the beginning of the projectile control managed to reduce the oscillation of the system at the initial stage of guidance and thereby improve the accuracy of guidance.

Источник информации
1. 152-мм выстрел 3ВОФ64 (3ВОФ93) с осколочно-фугасным управляемым снарядом 3ОФ39 и зарядом 1 (Уменьшенным переменным зарядом). Техническое описание и инструкция по эксплуатации 3ВОФ64.00.00.000ТО (3ВОФ93.00.00.000ТО)". - М.: Военное издательство, 1990, стр. 56-64.Sourse of information
1. 152-mm 3VOF64 (3VOF93) round with a 3OF39 high-explosive fragmentation projectile and charge 1 (reduced variable charge). Technical description and operating instructions 3VOF64.00.00.000TO (3VOF93.00.00.000TO). "- M .: Military Publishing House, 1990, pp. 56-64.

Claims

Guided projectile guidance system containing a delay circuit, a trigger, six I elements, an inertial gyroscope, a steering gear and a homing head, the “Capture” output of which is connected to the first input of the first And element and the input of the element NOT, the output of which is connected to the first input of the second And element the second input of which is connected to the third output of the inertial gyroscope, the second output of which is connected to the second input of the first element And, the output of the first element And is connected to the input "Compensation" of the homing head and to the second input the first OR element, the third input of which is connected to the first output of the inertial gyroscope and the input of the first power amplifier, the output of which is connected to the first terminal of the electric igniter of the steering wheel opening mechanism, the second terminal of which is connected to the first pole of the power source, the output of the second element And is connected to the second input the second element OR, the output of the homing head -Y, + Y connected to the first inputs of the first and second elements OR, respectively, the outputs of the second, third, fourth and fifth amplifier power are connected respectively to the first inputs of the first, second, third and fourth control windings of the steering drive, and the second inputs of the control windings and the input of the inertial gyroscope are connected to the second pole of the power source, characterized in that it is provided with an initial setting circuit, and as the trigger uses an RS-trigger, the outputs of the third, fourth, fifth and sixth elements And are connected to the inputs of the second, third, fourth, and fifth power amplifiers, respectively, and the second inputs of the third, four of the fifth and sixth elements AND are connected to the output of the RS-flip-flop, the R-input of which is connected to the output of the installation circuit in the initial state, the input of which is connected to the second pole of the power supply, and the S-input is connected to the output of the delay circuit the first output of the inertial gyroscope, the first inputs of the third, fourth elements AND are connected to the outputs of the first and second elements OR, respectively, and the first inputs of the fifth and sixth elements And are connected to the outputs + Z and -Z of the homing head, respectively.