RU2207488C1

RU2207488C1 - Automated armament control system

Info

Publication number: RU2207488C1
Application number: RU2002122998/02A
Authority: RU
Inventors: ненко А.В. Демь; А.В. Демьяненко; В.Л. Манько; М.М. Старостин; В.И. Ткаченко
Original assignee: Общевойсковая Академия Вооруженных Сил Российской Федерации
Priority date: 2002-08-28
Filing date: 2002-08-28
Publication date: 2003-06-27

Abstract

FIELD: automated armament control systems. SUBSTANCE: the system has series-connected control panel, sight, summation unit and a gun laying drive, ballistics computer, whose output is connected to the second input of the summation unit, hand corrections, unit, whose outputs according to the quantity of corrections are connected to the respective inputs of the ballistics computer, ballistics ammunition transmitter, laser range finder and a wind transmitter, the output of each of them is connected respectively to the first, second and third inputs of the ballistics computer. Besides, the system uses series-connected vertical air current sensor, first squarer, scaling unit, multiplier unit and a matching device, whose outputs is connected to the third input of the summation unit, installed are also a division unit, whose first and second inputs are connected to the second outputs respectively of the laser range finder, and ammunition ballistics transmitter, the second squarer, whose input is connected to the output of the division unit, and the output - to the second input of the multiplier unit, the vertical air current sensor is electrically coupled via a key to the second output of the wind transmitter and control panel. EFFECT: expanded functional potentially, in particular; estimate of the action of vertical air rents, which enhances the efficiency of fire by 10-15%; at firing in mountainous-desert areas the efficiency may be enhanced by 20%. 1 dwg

Description

Предлагаемая автоматизированная система управления вооружением (АСУВ) относится к военной технике, а более конкретно к АСУВ, устанавливаемым на подвижных объектах: танках, БМП, БТР, судах, вертолетах и др. Подобные АСУВ позволяют автоматизировать процессы учета условий стрельбы, определения углов прицеливания и бокового упреждения, а также введения поправок в положение вооружения в момент выстрела. The proposed automated weapons control system (ASUV) relates to military equipment, and more specifically to ASUV installed on moving objects: tanks, infantry fighting vehicles, armored personnel carriers, ships, helicopters, etc. Such ASUVs allow automating the processes of accounting for shooting conditions, determining the aiming angle and side anticipation, as well as the introduction of amendments to the position of weapons at the time of the shot.

Известны АСУВ танков первого послевоенного поколения Т-55 и Т-62 (см., например, "Руководство по материальной части и эксплуатации танка Т-55". Воениздат, М., 1965 г.). Каждая из АСУВ этих танков содержит пульт управления, автоматизированные приводы наведения орудия в вертикальной и горизонтальной плоскостях с блоком их включения и стабилизатором вооружения. Эффективность этих систем достаточно высока. Она обеспечивается введением автоматизированных приводов наведения орудия в двух плоскостях. Достигаемая вероятность попадания при этом не ниже 50%. ASUV tanks of the first post-war generation T-55 and T-62 are known (see, for example, "Manual on the material part and operation of the T-55 tank." Military Publishing, M., 1965). Each of the ASUV of these tanks contains a control panel, automated gun guidance drives in the vertical and horizontal planes with their inclusion unit and weapon stabilizer. The effectiveness of these systems is quite high. It is provided by the introduction of automated gun guidance drives in two planes. The achievable hit probability is not less than 50%.

Однако для этих систем характерны недостатки. При их применении в пустынной, горно-пустынной и прибрежных местностях точность стрельбы всеми типами снарядов может существенно (до 1 т.д. и более) изменяться. Это объясняется тем, что в указанных районах вследствие высокой температуры нагрева (до 60 градусов) подстилающей поверхности над ней возникают мощные восходящие воздушные потоки (см. , например, Савкин Л.С., Лебедев Б.Д. Метеорология и стрельба артиллерии. М., Воениздат, 1974, с. 10-14), отклоняющие снаряды в полете по высоте от точки прицеливания. However, these systems are characterized by disadvantages. When used in desert, mountain-desert and coastal areas, the accuracy of firing by all types of shells can significantly (up to 1 etc. or more) change. This is because in these areas due to the high heating temperature (up to 60 degrees) of the underlying surface, powerful ascending air currents arise above it (see, for example, Savkin LS, Lebedev BD Meteorology and artillery shooting. M. , Military Publishing House, 1974, p. 10-14), deflecting projectiles in flight in height from the aiming point.

Кроме того, измерение дальности в этой АСУВ до цели производится с помощью дальномерных шкал, что обусловливает большую погрешность (более 10% от измеренной дальности) ее измерения, а следовательно, и погрешность в определении угла прицеливания. Поэтому при стрельбе из танков Т-55, Т-62 вероятность попадания, как правило, не превышает 50%, а дальность эффективного огня состаляет лишь 1400-1600 м. In addition, the measurement of the range in this ASUV to the target is carried out using rangefinder scales, which leads to a large error (more than 10% of the measured range) of its measurement, and hence the error in determining the aiming angle. Therefore, when shooting from T-55, T-62 tanks, the probability of hitting, as a rule, does not exceed 50%, and the effective fire range is only 1400-1600 m.

Известна также автоматизированная система управления вооружением танка Т-80Б (см. , например. Танк Т-80Б. ТО и ИЭ. Кн.1. М., Воениздат, 1984, с. 46-95). Эта система по технической сути и существенным признакам является наиболее близкой к заявляемой и принята за ее прототип. Одновременно она является базовым объектом предлагаемой системы и содержит последовательно соединенные пульт управления, прицел, блок суммирования и привод наведения орудия, баллистический вычислитель, выход которого подключен ко второму входу блока суммирования, блок ручных поправок, выходы которого по количеству поправок подключены к соответствующим входам баллистического вычислителя, датчик баллистики боеприпаса, лазерный дальномер и датчик ветра, выход каждого из которых подключен соответственно к первому, второму и третьему входам баллистического вычислителя. Also known is the automated weapon control system for the T-80B tank (see, for example, the T-80B tank. TO and IE. Book 1. M., Military Publishing House, 1984, pp. 46-95). This system is by technical essence and essential features is the closest to the claimed and adopted for its prototype. At the same time, it is the basic object of the proposed system and contains serially connected control panel, sight, summing unit and gun guidance drive, ballistic computer, the output of which is connected to the second input of the summing unit, manual corrections block, the outputs of which are connected to the corresponding inputs of the ballistic computer by the number of corrections , ammunition ballistic sensor, laser rangefinder and wind sensor, the output of each of which is connected respectively to the first, second and third in odes ballistic computer.

Эффективность этой АСУВ по сравнению с предшествующей существенно возросла. Дальность эффективного огня увеличилась до 2200-2500 м, что достигнуто прежде всего за счет реализации независимой линии прицеливания и автоматического ввода основных поправок. Это потребовало введения в АСУВ ряда дополнительных элементов, например баллистического вычислителя, блока ручных поправок, датчика ветра, лазерного дальномера, прицела со стабилизатором линии прицеливания и датчиком баллистики и др. Введенные элементы позволили учесть ряд поправок при стрельбе, за исключением поправки на отклонение снаряда по высоте от точки прицеливания при его полете в условиях восходящего (нисходящего) воздушного потока, которое может составить при стрельбе всеми типами снарядов до 0,4 т.д. и более. По опыту боевых действий в Афганистане и Чечне это отклонение из-за мощных вертикальных воздушных потоков, характерных для горных и пустынных районов, может достигать еще большей величины. The effectiveness of this ACCS compared to the previous one has increased significantly. The effective fire range increased to 2200-2500 m, which was achieved primarily through the implementation of an independent aiming line and automatic input of the main corrections. This required the introduction of a number of additional elements in the ASUV, for example, a ballistic computer, a manual corrections unit, a wind sensor, a laser range finder, a sight with an aiming line stabilizer and a ballistic sensor, etc. The elements introduced made it possible to take into account a number of corrections when firing, with the exception of the projectile deviation correction for altitude from the aiming point when it is flying in an upward (downward) air flow, which can be up to 0.4 etc. when firing all types of shells and more. According to the experience of military operations in Afghanistan and Chechnya, this deviation due to the powerful vertical air currents characteristic of mountainous and desert regions can reach even greater magnitude.

Задачей настоящего изобретения является повышение эффективности АСУВ и устранение вышеперечисленных недостатков. The objective of the present invention is to increase the efficiency of the ASUV and eliminate the above disadvantages.

Указанная задача достигается тем, что в АСУВ установлены последовательно соединенные датчик скорости вертикального воздушного потока, первый квадратор, масштабирующий блок, блок умножения и согласующее устройство, выход которого подключен к третьему входу блока суммирования, а также установлены блок деления, первый и второй входы которого соединены со вторыми выходами соответственно лазерного дальномера и датчика баллистики боеприпаса, и второй квадратор, вход которого соединен с выходом блока деления, а выход - со вторым входом блока умножения, при этом датчик скорости вертикального воздушного потока электрически соединен через ключ со вторыми выходами соответственно датчика ветра и пульта управления. This task is achieved by the fact that in the automatic control system installed in series are a vertical air flow velocity sensor, a first quadrator, a scaling unit, a multiplication unit and a matching device, the output of which is connected to the third input of the summing unit, and a division unit is installed, the first and second inputs of which are connected with the second outputs of the laser rangefinder and the ammunition ballistic sensor, respectively, and a second quadrator, the input of which is connected to the output of the division unit, and the output - with the second input of the unit multiplication, while the vertical air flow velocity sensor is electrically connected via a key to the second outputs of the wind sensor and control panel, respectively.

Введение новых элементов и связей позволяет получить новую информацию об условиях стрельбы (о скорости вертикального воздушного потока), что обеспечивает повышение эффективности АСУВ, в частности, путем увеличения точности определения и установки угла прицеливания орудия. The introduction of new elements and relationships allows us to obtain new information about the firing conditions (the speed of the vertical air flow), which improves the efficiency of the ASUV, in particular, by increasing the accuracy of determining and setting the aiming angle of the gun.

Предлагаемое техническое решение поясняется чертежом, на котором показаны взаимное расположение и связи элементов предлагаемой АСУВ и приняты следующие обозначения:
1 - пульт управления (ПУ),
2 - прицел (Пр),
3 - блок суммирования (С),
4 - привод вертикального наведения (ПВН),
5 - орудие(О),
6 - блок ручных поправок (БРП),
7 - баллистический вычислитель (БВ),
8 - ключ (Кл),
9 - датчик скорости вертикального воздушного потока (ДВП),
10 - датчик ветра (ДВ),
11 - лазерный дальномер (ЛД),
12 - датчик баллистики (ДБ),
13 - согласующее устройство (СУ),
14 - первый квадратор (К1),
15 - блок деления (БД),
16 - второй квадратор (К2),
17 - блок умножения (БУ),
18 - масштабирующий блок (МБ).The proposed technical solution is illustrated by the drawing, which shows the relative position and relationship of the elements of the proposed automated control system and the following notation:
1 - control panel (PU),
2 - sight (D),
3 - block summation (C),
4 - drive vertical guidance (PVN),
5 - gun (O),
6 - block manual corrections (PDU),
7 - ballistic computer (BV),
8 - key (C),
9 - vertical air flow rate sensor (DVP),
10 - wind sensor (LW),
11 - laser range finder (LD),
12 - ballistic sensor (DB),
13 - matching device (SU),
14 - the first quadrator (K1),
15 - division block (DB),
16 - the second quadrator (K2),
17 - block multiplication (BU),
18 is a scaling unit (MB).

Блоки 1-7, 10-12 являются штатными блоками прототипа и выполняют те же функции. Ключ 8 выполнен таким образом, что обеспечивает включение блока 9 при включении и срабатывании датчика ветра 10. Включение блока 9 возможно и с пульта управления 1, что необходимо при неисправном блоке 10, при контроле и настройке АСУВ. Датчик скорости вертикального воздушного потока 9 устанавливается таким образом, чтобы его измерительная ось занимала вертикальное положение во время измерения. Согласующее устройство 13 выполнено так, что согласует электрический сигнал, поступающий с блока 17, с рабочими характеристиками блока суммирования 3 и привода вертикального наведения орудия 4. Первый квадратор 14 обеспечивает возведение значения поданного на него сигнала с блока 9 в квадратную степень и его подачу на вход блока 18, который обеспечивает получение сигнала, соответствующего половине значения ускорения снаряда (а/2), которое он приобретает под действием вертикального воздушного потока. Его значение определяется выражением:
а/2=С_xρS/4m, (1)
где Сх - коэффициент сопротивления снаряда в вертикальной плоскости;
ρ - плотность воздуха;
S - характерная площадь снаряда;
m - масса снаряда (см., например, Неупокоев Ф.К. "Стрельба зенитными ракетами". M., Воениздат, 1970, с. 99-121).Blocks 1-7, 10-12 are standard blocks of the prototype and perform the same functions. The key 8 is made in such a way that it enables the unit 9 to be turned on when the wind sensor 10 is turned on and triggered. The unit 9 can also be turned on from the control panel 1, which is necessary if the unit 10 is faulty, during the control and adjustment of the automatic control system. The speed sensor of the vertical air flow 9 is installed so that its measuring axis occupies a vertical position during measurement. Matching device 13 is designed so that it matches the electrical signal coming from block 17 with the operating characteristics of the summing unit 3 and the drive for vertical guidance of the gun 4. The first quadrator 14 ensures that the value of the signal fed to it from block 9 is squared and fed to the input block 18, which provides a signal corresponding to half the value of the acceleration of the projectile (a / 2), which it acquires under the action of vertical air flow. Its value is determined by the expression:
а / 2 = С _x ρS / 4m, (1)
where Cx is the resistance coefficient of the projectile in the vertical plane;
ρ is the air density;
S is the characteristic area of the projectile;
m is the mass of the projectile (see, for example, Neupokoev F.K. "Shooting anti-aircraft missiles." M., Military Publishing House, 1970, pp. 99-121).

Блок 15 представляет собой делитель сигнала, поступающего с лазерного дальномера 11, на сигнал с датчика баллистики 12, реализуя алгоритм:
t_п=Д_ц/V_o, (2)
где t_п - время полета снаряда;
Д_ц - дальность до цели;
V_o - скорость полета снаряда.Block 15 is a divider of the signal from the laser rangefinder 11, the signal from the ballistic sensor 12, implementing the algorithm:
t _p = D _c / V _o , (2)
where t _p - the flight time of the projectile;
D _c - range to the target;
V _o - the speed of the projectile.

Второй квадратор 16 обеспечивает возведение в квадратную степень значение сигнала, соответствующего t_п, который подается на него с выхода блока 15. С выхода блока 16 сигнал поступает на вход блока 17. Блок умножения 17 обеспечивает реализацию алгоритма:
ΔУ=аt_п ²/2, (3)
где ΔУ - отклонение снаряда по высоте от точки прицеливания.The second quadrator 16 provides a squaring of the signal value corresponding to t _p , which is supplied to it from the output of block 15. From the output of block 16, the signal is input to the input of block 17. The multiplication block 17 provides the implementation of the algorithm:
ΔU = AT _f ^2/2, (3)
where ΔU is the deviation of the projectile in height from the aiming point.

Работает предлагаемая АСУВ следующим образом. The proposed ASUV works as follows.

Командир объекта, зная отклонения условий стрельбы от табличных, вводит их через блок ручных поправок 6 в баллистический вычислитель 7. Тем временем наводчик, наблюдая за полем боя через прицел 2, обнаруживает цель, определяет тип боеприпаса для ее уничтожения и устанавливает датчик баллистики 12 в соответствующее положение, информация о чем поступает на входы баллистического вычислителя 7 и блока деления 15. Затем наводчик совмещает с целью при помощи органов управления на пульте управления 1 прицельную марку прицела 2 и нажимает на кнопку измерения дальности. При этом срабатывает лазерный дальномер 11 и информация о дальности до цели Дц поступает на входы блоков 7 и 15. При этом в блоке деления 15 реализуется алгоритм (2), и на его выходе образуется сигнал, соответствующий времени полета данного типа снаряда до цели t_п, который затем подается на вход блока 16. Во втором квадраторе 16 данный сигнал возводится в квадратную степень, и на его выходе образуется сигнал, соответствующий t_п ² (2), который затем подается на вход блока умножения 17. Далее наводчик осуществляет заряжание орудия 5, нажимая на кнопку механизма заряжания "МЗ", при этом срабатывает датчик ветра 10, и информация о скорости бокового ветра в районе огневой позиции комплекса вооружения (танка, БМП, БТР и др.) поступает в баллистический вычислитель 7. В блоке 7 сигналы с блоков 6, 10-12 преобразуются по известным алгоритмам (см. , например, "Основы автоматики и танковые автоматические системы". М., ВАБТВ, 1976, с. 508-519) в сигнал, соответствующий углу прицеливания для данных условий стрельбы, который затем подается в блок суммирования 3. Одновременно датчик ветра 10 через ключ 8 обеспечивает включение в работу датчика скорости вертикального воздушного потока 9, благодаря которому измеряется скорость вертикального воздушного потока и формируется соответствующий этой скорости сигнал, подаваемый на вход первого квадратора 14. Поступивший в блок 14 сигнал возводится во вторую степень и поступает на выход, соответствуя квадрату скорости вертикального воздушного потока. С выхода блока 14 сигнал подается на вход блока 18. В масштабирующем блоке 18 реализуется алгоритм (1), и на его выходе образуется сигнал, соответствующий а/2, который затем подается на вход блока 17. В блоке умножения 17 сигналы с блоков 16 и 18 преобразуются по алгоритму (3) в сигнал, соответствующий отклонению данного снаряда по высоте от точки прицеливания под воздействием вертикального воздушного потока ΔУ, который затем подается на вход блока 13. В согласующем устройстве 13 данный сигнал согласуется с рабочими характеристиками блока суммирования 3 и привода вертикального наведения орудия 4 и подается на вход блока 3. В блоке суммирования сигналы с блоков 7 и 13 суммируются и формируется результирующий сигнал, соответствующий уточненному углу прицеливания, который подается в блок 4 и, в соответствии с полученным сигналом, обеспечивается перемещение орудия 5 относительно линии прицеливания.The object commander, knowing the deviation of the firing conditions from the table, enters them through the block of manual corrections 6 into the ballistic computer 7. Meanwhile, the gunner, observing the battlefield through the sight 2, detects the target, determines the type of ammunition for its destruction and installs the ballistic sensor 12 in the appropriate position, information about what goes to the inputs of the ballistic calculator 7 and the division unit 15. Then the gunner combines the aim with the aiming mark of the sight 2 using the controls on the control panel 1 and presses the button and measurements were range. In this case, the laser range finder 11 is activated and information about the distance to the target Дc is supplied to the inputs of blocks 7 and 15. At the same time, algorithm (2) is implemented in the division block 15, and a signal corresponding to the flight time of this type of projectile to the target t _p is generated at its output , which is then fed to the input of block 16. In the second quadrator 16, this signal is squared, and a signal corresponding to t _p ² (2) is generated at its output, which is then fed to the input of the multiplication unit 17. Next, the gunner charges the gun 5 pushing the fur button loading anism "MZ", while the wind sensor 10 is triggered, and information about the lateral wind speed in the area of the firing position of the weapon complex (tank, infantry fighting vehicle, armored personnel carrier, etc.) is sent to ballistic computer 7. In block 7, signals from blocks 6, 10 -12 are converted according to well-known algorithms (see, for example, “Fundamentals of automation and tank automatic systems.” M., VABTV, 1976, p. 508-519) into a signal corresponding to the aiming angle for these firing conditions, which is then fed to the unit summation 3. At the same time, the wind sensor 10 through the key 8 provides inclusion the operation of the vertical air flow speed sensor 9, due to which the vertical air flow speed is measured and a signal corresponding to this speed is generated, which is fed to the input of the first quadrator 14. The signal received in block 14 is raised to the second degree and is output corresponding to the square of the vertical air speed flow. From the output of block 14, the signal is supplied to the input of block 18. In scaling block 18, algorithm (1) is implemented, and a signal corresponding to a / 2 is generated at its output, which is then fed to the input of block 17. In the multiplication block 17, signals from blocks 16 and 18 are converted according to algorithm (3) into a signal corresponding to the deviation of the projectile in height from the aiming point under the influence of a vertical air flow ΔU, which is then fed to the input of unit 13. In matching device 13, this signal is consistent with the operating characteristics of the summing unit 3 and the vertical guidance drive of the gun 4 and is fed to the input of block 3. In the summing block, the signals from blocks 7 and 13 are summed up and a resulting signal is generated corresponding to the adjusted aiming angle, which is fed to block 4 and, in accordance with the received signal, the gun is moved 5 relative to the line of sight.

Предварительные расчеты показывают, что эффективность стрельбы в рассмотренных условиях с использованием предложенной АСУВ может быть повышена на 10-15%, а при стрельбе в горно-пустынной местности с мощными вертикальными воздушными (особенно восходящими) потоками эффективность стрельбы повышается более чем на 20%. Preliminary calculations show that the firing efficiency under the considered conditions using the proposed ASUV can be increased by 10-15%, and when firing in mountainous desert areas with powerful vertical air (especially ascending) streams, the firing efficiency increases by more than 20%.

Claims

An automated weapons control system, comprising a control console, a sight, a summing unit and an gun guidance drive, a ballistic computer, the output of which is connected to the second input of the summing unit, a manual correction unit, the outputs of which are connected to the corresponding inputs of the ballistic computer, and a ballistic sensor ammunition, a laser range finder and a wind sensor, the output of each of which is connected respectively to the first, second and third inputs of the ballies A computer, characterized in that it additionally has a series-connected vertical air flow velocity sensor, a first quadrator, a scaling unit, a multiplication unit and a matching device, the output of which is connected to the third input of the summing unit, and a division unit, first and second inputs are installed which are connected to the second outputs of the laser rangefinder and the ammunition ballistic sensor, respectively, and a second quadrator, the input of which is connected to the output of the division unit, and the output to the second input of the multiplication unit, while the vertical air flow velocity sensor is electrically connected through a key to the second outputs of the wind sensor and control panel.