устройство для определения внешнебаллистических параметров метательного элемента с помощью световых экранов

Классы МПК:F42B35/00 Испытание или проверка боеприпасов
G01P3/68 с использованием оптических средств, те с использованием инфракрасных, видимых или ультрафиолетовых лучей
Автор(ы):, , , ,
Патентообладатель(и):Институт прикладной механики УрО РАН (RU)
Приоритеты:
подача заявки:
2005-01-18
публикация патента:

Изобретение относится к области определения внешнебаллистических параметров (координат, скорости и углового положения метательных элементов - пуль и снарядов) при стрельбе прямой наводкой по вертикальным преградам (мишеням). Технический результат - определение с повышенной точностью скорости, координат пролета и углов нутации и прецессии метательного элемента. Устройство содержит световую мишень для определения скорости и координат пролета. В устройстве обеспечивается измерение моментов времени входа метательного элемента в световые экраны и моментов выхода из них, вычисление моментов времени пересечения срединой метательного элемента световых экранов, использование которых при определении скорости и координат пролета исключает погрешность из-за нутации и прецессии. По разностям моментов времени, соответствующим длительностям пересечения световых экранов, с помощью заранее определенных расчетным путем или экспериментально теневых характеристик определяют углы нутации и прецессии. 6 ил. устройство для определения внешнебаллистических параметров метательного   элемента с помощью световых экранов, патент № 2279035

устройство для определения внешнебаллистических параметров метательного   элемента с помощью световых экранов, патент № 2279035 устройство для определения внешнебаллистических параметров метательного   элемента с помощью световых экранов, патент № 2279035 устройство для определения внешнебаллистических параметров метательного   элемента с помощью световых экранов, патент № 2279035 устройство для определения внешнебаллистических параметров метательного   элемента с помощью световых экранов, патент № 2279035 устройство для определения внешнебаллистических параметров метательного   элемента с помощью световых экранов, патент № 2279035 устройство для определения внешнебаллистических параметров метательного   элемента с помощью световых экранов, патент № 2279035

Формула изобретения

Устройство для определения внешнебаллистических параметров метательного элемента с помощью световых экранов, содержащее устройство для определения углового положения метательного элемента, содержащее источники света, расположенные по одну сторону от снопа траекторий, и оптически связанные с ними оптико-электронные преобразователи, расположенные по другую сторону от снопа траекторий и образующие совместно с источниками света систему из четырех световых экранов, блок питания источников света, усилители фототоков, блок согласующих и пороговых устройств, схему ИЛИ, компьютер с устройствами отображения информации, контрольную рамку - мишень, отличающееся тем, что первый световой экран перпендикулярен направлению стрельбы, второй световой экран повернут на острый угол по отношению к первому вокруг горизонтальной оси, перпендикулярной направлению стрельбы, третий - на такой же острый угол вокруг вертикальной оси, четвертый световой экран параллелен первому, и в блоке согласующих и пороговых устройств в качестве пороговых устройств использованы компараторы с прямыми и инверсными входами, причем компараторы с инверсными входами соединены с выходами согласующих устройств, выходы компараторов с инверсными входами соединены с входами схемы ИЛИ.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к области определения внешнебаллистических параметров (координат, скорости и углового положения метательных элементов - пуль и снарядов) при стрельбе прямой наводкой по вертикальным преградам (мишеням) и может использоваться при экспериментальном определении пробивной способности пуль и снарядов и качества брони в процессе их отработки или контроля при изготовлении.

Известны способ и аппаратура для определения углов нутации и прецессии, определяющих угловое положение метательного элемента (пули или снаряда) по характеру пробоины в специально обработанных (прокаленных) экранах из бумаги или картона [Ермолаев С.И., Комаров Л.Б., Чурбанов Е.В. Внешняя баллистика. - Л.: ВМАКВ им. А.М.Крылова, 1958. - 688 с.]. Пробоина имеет овальную (эллипсовидную) форму. Угол наклона овала является углом прецессии устройство для определения внешнебаллистических параметров метательного   элемента с помощью световых экранов, патент № 2279035 . Угол нутации устройство для определения внешнебаллистических параметров метательного   элемента с помощью световых экранов, патент № 2279035 функционально зависит от отношения большого диаметра овала d1 к малому диаметру d2. Зависимость устройство для определения внешнебаллистических параметров метательного   элемента с помощью световых экранов, патент № 2279035 может быть заранее вычислена по чертежу или определена экспериментально по тени элемента на экран в плоскопараллельном потоке света.

Недостатками устройства являются ручные измерения, затраты времени на установку и снятие экранов, необходимость замены расходных материалов после каждого выстрела и повышенная опасность из-за необходимости выхода в огневой коридор для снятия и установки экранов. Кроме того, при углах нутации примерно до 5-ти градусов отношение диаметров практически равно единице и, следовательно, угол нутации менее 5-ти градусов не регистрируется.

Известны способ и аппаратура для определения углов нутации и прецессии, определяющих угловое положение метательного элемента по наклону проекций на вертикальную и горизонтальную плоскости [Вердин Г.Д., Родин А.А. Прикладная баллистика. Методы и средства баллистических измерений. М.: Машиностроение, 1975. - 232 с. Баркан С.А. и др. Полигонные испытания боеприпасов артиллерии. - М.: Воениздат, 1958. - 630 с.]. Способ основан на фотографировании метательного элемента двумя скоростными камерами с двух взаимно перпендикулярных направлений. Для получения фотографий элемента используется метод фотографирования с засветкой фотобумаги или фотопленки двумя импульсными точечными источниками света.

Недостатками метода являются необходимость синхронизации момента вспышки, трудоемкость получения фотоснимков, расход материалов и ручная обработка фотоснимков.

Наиболее близким аналогом является световая мишень /Патент РФ № 2213320, кл. МКИ F 41 J 5/02. Бюл. № 27, 27.09.2003/ для определения скорости и координат пролета пули измерением временных интервалов между последовательным пересечением световых экранов (световых плоскостей), образованных с помощью протяженных линейных источников света (излучателей), расположенных по одну сторону от снопа траекторий, и оптически связанных с ними оптико-электронных преобразователей, расположенных по другую сторону от снопа траекторий. Световая мишень позволяет определить скорость пули на блокируемом участке траектории и координаты пролета через заданную плоскость регистрации (мишень), перпендикулярную направлению стрельбы.

Недостатком является то, что устройство не позволяет определить угловое положение метательного элемента. Кроме того, относительно низка точность определения скорости и координат пролета.

Задача изобретения заключается в устранении недостатков известного устройства для определения скорости и координат пролета метательного элемента (мишени), содержащего четыре световых экрана, первый из которых перпендикулярен направлению стрельбы, второй повернут на острый угол по отношению к первому относительно горизонтальной оси, перпендикулярной направлению стрельбы, третий - на острый угол относительно вертикальной оси, четвертый параллелен первому. В устройстве обеспечивается фиксация моментов времени входа метательного элемента в каждый экран и моментов времени выхода из каждого экрана, вычисление длительностей каждого из интервалов пересечения световых экранов и средних значений моментов времени пересечения световых экранов. Вычисление скорости и координат пролета осуществляется по средним значениям моментов времени пересечения световых экранов по уравнениям модели мишени, коэффициенты которой идентифицированы предварительно на основании результатов опытных выстрелов с фиксацией времен и координат попадания при каждом выстреле в контрольную рамку (мишень). Вычисление углового положения метательного элемента осуществляется по уравнениям модели, устанавливающим зависимость отношений длительностей интервалов времени пересечения наклонных световых экранов к длительности интервала времени пересечения светового экрана, перпендикулярного направлению стрельбы.

Технический результат - исключение расходных материалов (специально обработанных бумаги или картона, фотопленки или фотобумаги и химических реактивов для проявления и закрепления); безопасность (операторы не выходят в огневой коридор); автоматизация измерений и обработки результатов; сокращение времени подготовки к испытаниям и получения результатов; повышение точности определения внешнебаллистических параметров (скорости, координат пролета и углов, характеризующих угловое положение метательного элемента) и повышение информативности испытаний за счет одновременного определения всех внешнебаллистических параметров при одном выстреле.

На фиг.1 изображена схема устройства для определения углового положения метательного элемента на базе световых экранов; на фиг.2 показаны углы, определяющие угловое положение метательного элемента; на фиг.3 показана схема оптико-электронного преобразователя (приемника); на фиг.4 - световые экраны, образованные излучателями и приемниками; на фиг.5 - углы, определяющие переход от системы координат метательного элемента к системе координат тира и обратно; на фиг.6 - отношение длин «теней» на наклоненном световом экране к не наклоненному.

Устройство содержит излучатели 11, 12 ; блок питания излучателей 2; оптико-электронные преобразователи 3i, i=1...4, образующие совместно с излучателями световые экраны 4i; коаксиальные (информационные) линии связи 5; блок согласующих и пороговых устройств 6, состоящий из согласующих устройств 7i, пороговых устройств (компараторов) с прямыми входами 8i и инверсными входами 9i и схемы ИЛИ 10; вычислитель (компьютер или микропроцессор) 11; устройство отображения информации 12; контрольную рамку (мишень) 13.

Приемник (оптико-электронный преобразователь) 3 i (фиг.3) имеет прямоугольную щелевую диафрагму перед объективом (линзой) 14, в фокальной плоскости которой (на фокусном расстоянии устройство для определения внешнебаллистических параметров метательного   элемента с помощью световых экранов, патент № 2279035 или меньшем до 0,5устройство для определения внешнебаллистических параметров метательного   элемента с помощью световых экранов, патент № 2279035 ') расположена чувствительная площадка фотоприемника (фотодиода) 15, выход которого соединен с входом усилителя фототока 16. Выходы усилителей фототока коаксиальными линиями связи 5 соединены с входами согласующих устройств 7i блока согласующих и пороговых устройств 6, выходы устройств 7i соединены с прямыми входами пороговых устройств 8i и инверсными входами пороговых устройств 9i, выходы всех пороговых устройств соединены с входами схемы ИЛИ 10, выход которой соединен с входом прерываний вычислителя 11.

Фиг.2 иллюстрирует связь углов наклона оси метательного элемента устройство для определения внешнебаллистических параметров метательного   элемента с помощью световых экранов, патент № 2279035 , устройство для определения внешнебаллистических параметров метательного   элемента с помощью световых экранов, патент № 2279035 с вспомогательными углами поворотов системы координат устройство для определения внешнебаллистических параметров метательного   элемента с помощью световых экранов, патент № 2279035 *, устройство для определения внешнебаллистических параметров метательного   элемента с помощью световых экранов, патент № 2279035 * и углами прецессии устройство для определения внешнебаллистических параметров метательного   элемента с помощью световых экранов, патент № 2279035 и нутации устройство для определения внешнебаллистических параметров метательного   элемента с помощью световых экранов, патент № 2279035 .

Фиг.4 иллюстрирует расположение в огневом коридоре (система координат XYZ) излучателей 11, 12 и оптико-электронных преобразователей 31-34 , образующих световые экраны 41-44. Световые экраны 41, 44 перпендикулярны направлению стрельбы X, световой экран 42 повернут на острый угол устройство для определения внешнебаллистических параметров метательного   элемента с помощью световых экранов, патент № 2279035 вокруг горизонтальной оси Z, а световой экран 43 - на острый угол устройство для определения внешнебаллистических параметров метательного   элемента с помощью световых экранов, патент № 2279035 (устройство для определения внешнебаллистических параметров метательного   элемента с помощью световых экранов, патент № 2279035 =устройство для определения внешнебаллистических параметров метательного   элемента с помощью световых экранов, патент № 2279035 ) вокруг вертикальной оси Y.

Фиг.5 иллюстрирует переход от системы координат огневого коридора XYZ к системе координат X2Y2Z2, связанной с метательным элементом.

На фиг.6 изображены теневые характеристики метательного элемента (конической пули).

Математическая сущность изобретения заключается в следующем. Метательный элемент (пуля или снаряд, например) представляет собой тело вращения, с которым связана система координат X2Y2Z2, ось Х2 которой совпадает с осью симметрии, ось Y2 перпендикулярна оси Х2 и лежит в вертикальной плоскости, проходящей через ось Х2, а ось Z2 образует с осями Х2, Y2 правую тройку. Профиль метательного элемента в плоскости X2Y2 задается уравнением

устройство для определения внешнебаллистических параметров метательного   элемента с помощью световых экранов, патент № 2279035

где L - длина метательного элемента.

Уравнение поверхности вращения есть

устройство для определения внешнебаллистических параметров метательного   элемента с помощью световых экранов, патент № 2279035

С огневой трассой (тира или полигона) связана прямоугольная система координат XYZ, ось Х которой направлена по направлению стрельбы, ось Y вертикальна, а ось Z образует с ними правую тройку (фиг.2, 4). Угловое положение метательного элемента (система координат X2Y2Z2 ) характеризуется углами устройство для определения внешнебаллистических параметров метательного   элемента с помощью световых экранов, патент № 2279035 , устройство для определения внешнебаллистических параметров метательного   элемента с помощью световых экранов, патент № 2279035 * или устройство для определения внешнебаллистических параметров метательного   элемента с помощью световых экранов, патент № 2279035 *, устройство для определения внешнебаллистических параметров метательного   элемента с помощью световых экранов, патент № 2279035 , показанными на фиг.2. Для перехода от системы координат тира XYZ к системе координат метательного элемента X2 Y2Z2 нужно сделать поворот на угол устройство для определения внешнебаллистических параметров метательного   элемента с помощью световых экранов, патент № 2279035 относительно оси Y (получается система X1Y 1Z1), a затем на угол устройство для определения внешнебаллистических параметров метательного   элемента с помощью световых экранов, патент № 2279035 * относительно оси Z1 (получается система X 2Y2Z2, как показано на фиг.5). В случае определения координат поверхности вращения (2) в системе XYZ нужно сделать поворот в обратном направлении: сначала на угол -устройство для определения внешнебаллистических параметров метательного   элемента с помощью световых экранов, патент № 2279035 *, а затем на угол -устройство для определения внешнебаллистических параметров метательного   элемента с помощью световых экранов, патент № 2279035 около соответствующих осей. В результате имеем

устройство для определения внешнебаллистических параметров метательного   элемента с помощью световых экранов, патент № 2279035

где М - матрицы вращения вокруг соответствующих осей на соответствующие углы, так что

устройство для определения внешнебаллистических параметров метательного   элемента с помощью световых экранов, патент № 2279035 устройство для определения внешнебаллистических параметров метательного   элемента с помощью световых экранов, патент № 2279035

где s2=sinустройство для определения внешнебаллистических параметров метательного   элемента с помощью световых экранов, патент № 2279035 , c2=cosустройство для определения внешнебаллистических параметров метательного   элемента с помощью световых экранов, патент № 2279035 , s3=sinустройство для определения внешнебаллистических параметров метательного   элемента с помощью световых экранов, патент № 2279035 *, c3=cosустройство для определения внешнебаллистических параметров метательного   элемента с помощью световых экранов, патент № 2279035 *.

Метательный элемент перемещается вдоль оси Х со скоростью V. Длина элемента вдоль оси X определяется крайними точками поверхности вращения в системе координат XYZ. Обозначим крайнюю точку донной части через хmin в случае, когда х2=0, а крайнюю точку носовой части - через х max в случае, когда х2=L. Для получения аналитического решения представим первое уравнение системы (3) в виде

устройство для определения внешнебаллистических параметров метательного   элемента с помощью световых экранов, патент № 2279035

В случае нахождения точек донной и носовой частей метательного элемента, когда x2=0 или х2 =L, имеем

устройство для определения внешнебаллистических параметров метательного   элемента с помощью световых экранов, патент № 2279035

устройство для определения внешнебаллистических параметров метательного   элемента с помощью световых экранов, патент № 2279035

По этим уравнениям с учетом дополнительного условия (2), решая задачу на условный экстремум функции (5) или (6) с помощью неопределенного множителя Лагранжа, находим x min0 по (5), xmax0 по (6) и затем находим длину «тени» метательного элемента вдоль оси X, равную

устройство для определения внешнебаллистических параметров метательного   элемента с помощью световых экранов, патент № 2279035

где V - скорость полета, устройство для определения внешнебаллистических параметров метательного   элемента с помощью световых экранов, патент № 2279035 - время пересечения метательным элементом светового экрана, параллельного плоскости YZ (перпендикулярного направлению стрельбы), устройство для определения внешнебаллистических параметров метательного   элемента с помощью световых экранов, патент № 2279035 и устройство для определения внешнебаллистических параметров метательного   элемента с помощью световых экранов, патент № 2279035 - соответственно моменты входа метательного элемента в световой экран и выхода из него.

Если световой экран повернут, например, относительно оси Y на угол устройство для определения внешнебаллистических параметров метательного   элемента с помощью световых экранов, патент № 2279035 , то разложим вектор скорости на две составляющие Vcosустройство для определения внешнебаллистических параметров метательного   элемента с помощью световых экранов, патент № 2279035 (перпендикулярно световому экрану) и Vsinустройство для определения внешнебаллистических параметров метательного   элемента с помощью световых экранов, патент № 2279035 (параллельно световому экрану). Тогда время перекрытия (пересечения) метательным элементом наклоненного светового экрана будет определяться длиной «тени» на направление, перпендикулярное световому экрану. Поэтому матрицу вращения М(у1, -устройство для определения внешнебаллистических параметров метательного   элемента с помощью световых экранов, патент № 2279035 ) на угол -устройство для определения внешнебаллистических параметров метательного   элемента с помощью световых экранов, патент № 2279035 нужно заменить на матрицу M(y1, устройство для определения внешнебаллистических параметров метательного   элемента с помощью световых экранов, патент № 2279035 -устройство для определения внешнебаллистических параметров метательного   элемента с помощью световых экранов, патент № 2279035 ). В результате получим соотношения, аналогичные (4)-(6), а вместо (7) получим

устройство для определения внешнебаллистических параметров метательного   элемента с помощью световых экранов, патент № 2279035

Для исключения неизвестной скорости полета устройство для определения внешнебаллистических параметров метательного   элемента с помощью световых экранов, патент № 2279035 составим отношение

устройство для определения внешнебаллистических параметров метательного   элемента с помощью световых экранов, патент № 2279035

из которого

устройство для определения внешнебаллистических параметров метательного   элемента с помощью световых экранов, патент № 2279035

При наличии светового экрана, повернутого на угол устройство для определения внешнебаллистических параметров метательного   элемента с помощью световых экранов, патент № 2279035 относительно оси Z, изменим последовательность поворотов. Тогда вместо (3) с учетом второго поворота на угол устройство для определения внешнебаллистических параметров метательного   элемента с помощью световых экранов, патент № 2279035 -устройство для определения внешнебаллистических параметров метательного   элемента с помощью световых экранов, патент № 2279035 получим

устройство для определения внешнебаллистических параметров метательного   элемента с помощью световых экранов, патент № 2279035

и аналогично (10) найдем

устройство для определения внешнебаллистических параметров метательного   элемента с помощью световых экранов, патент № 2279035

Очевидно, что функция kустройство для определения внешнебаллистических параметров метательного   элемента с помощью световых экранов, патент № 2279035 соответствует функции kустройство для определения внешнебаллистических параметров метательного   элемента с помощью световых экранов, патент № 2279035 с переменой аргументов местами, т.е.

устройство для определения внешнебаллистических параметров метательного   элемента с помощью световых экранов, патент № 2279035

Таким образом, в случае известного аналитического уравнения поверхности вращения устройство для определения внешнебаллистических параметров метательного   элемента с помощью световых экранов, патент № 2279035 (x2) можно заранее рассчитать зависимости k устройство для определения внешнебаллистических параметров метательного   элемента с помощью световых экранов, патент № 2279035 (устройство для определения внешнебаллистических параметров метательного   элемента с помощью световых экранов, патент № 2279035 , устройство для определения внешнебаллистических параметров метательного   элемента с помощью световых экранов, патент № 2279035 ) и kустройство для определения внешнебаллистических параметров метательного   элемента с помощью световых экранов, патент № 2279035 (устройство для определения внешнебаллистических параметров метательного   элемента с помощью световых экранов, патент № 2279035 , устройство для определения внешнебаллистических параметров метательного   элемента с помощью световых экранов, патент № 2279035 ).

Если аналитического уравнения поверхности вращения не задано, то зависимости kустройство для определения внешнебаллистических параметров метательного   элемента с помощью световых экранов, патент № 2279035 (устройство для определения внешнебаллистических параметров метательного   элемента с помощью световых экранов, патент № 2279035 , устройство для определения внешнебаллистических параметров метательного   элемента с помощью световых экранов, патент № 2279035 ) и kустройство для определения внешнебаллистических параметров метательного   элемента с помощью световых экранов, патент № 2279035 (устройство для определения внешнебаллистических параметров метательного   элемента с помощью световых экранов, патент № 2279035 , устройство для определения внешнебаллистических параметров метательного   элемента с помощью световых экранов, патент № 2279035 ) можно определить экспериментально. Для этого нужно взять метательный элемент или его макет, поместить его в пучок параллельных лучей света и, задавая углы наклона устройство для определения внешнебаллистических параметров метательного   элемента с помощью световых экранов, патент № 2279035 и устройство для определения внешнебаллистических параметров метательного   элемента с помощью световых экранов, патент № 2279035 , измерить длину тени между параллельными прямыми (параллельными оси Y (Z) или наклоненными на угол устройство для определения внешнебаллистических параметров метательного   элемента с помощью световых экранов, патент № 2279035 (устройство для определения внешнебаллистических параметров метательного   элемента с помощью световых экранов, патент № 2279035 )) на перпендикулярно расположенном по отношению к пучку лучей экране.

В частности, в случае тонкого метательного элемента (тонкого стержня длиной L) получим

устройство для определения внешнебаллистических параметров метательного   элемента с помощью световых экранов, патент № 2279035

В случае тупого метательного элемента (цилиндра длиной L и диаметром 2R) получим

устройство для определения внешнебаллистических параметров метательного   элемента с помощью световых экранов, патент № 2279035

В случае острого метательного элемента (конуса длиной L и основанием диаметром 2R) получим

устройство для определения внешнебаллистических параметров метательного   элемента с помощью световых экранов, патент № 2279035

В (14)-(16) А, В, С уравнения (4) определяются при соответствующих углах устройство для определения внешнебаллистических параметров метательного   элемента с помощью световых экранов, патент № 2279035 , устройство для определения внешнебаллистических параметров метательного   элемента с помощью световых экранов, патент № 2279035 и углах наклона световых экранов устройство для определения внешнебаллистических параметров метательного   элемента с помощью световых экранов, патент № 2279035 , устройство для определения внешнебаллистических параметров метательного   элемента с помощью световых экранов, патент № 2279035 . Последняя модель является достаточно хорошим аналитическим приближением в случае пули или снаряда с острой носовой и тупой донной частями.

Зависимости отношения длин теней (10) в случае острого метательного элемента (конуса), вычисленные с учетом (16) и изображенные на фиг.6, показывают, что выбранное отношение практически мало зависит от второго угла и близко к линейной зависимости. На фиг.6 k1(j) соответствует углу устройство для определения внешнебаллистических параметров метательного   элемента с помощью световых экранов, патент № 2279035 =-30°, a k2(j) - углу устройство для определения внешнебаллистических параметров метательного   элемента с помощью световых экранов, патент № 2279035 =30° при угле устройство для определения внешнебаллистических параметров метательного   элемента с помощью световых экранов, патент № 2279035 =30°. Угол устройство для определения внешнебаллистических параметров метательного   элемента с помощью световых экранов, патент № 2279035 равен устройство для определения внешнебаллистических параметров метательного   элемента с помощью световых экранов, патент № 2279035 =10j-30° так, что устройство для определения внешнебаллистических параметров метательного   элемента с помощью световых экранов, патент № 2279035 =-30° при j=0 и устройство для определения внешнебаллистических параметров метательного   элемента с помощью световых экранов, патент № 2279035 =30° при j=6. Третья зависимость k(j) является прямой линией, проходящей через точки k1(0) и k1(6), и характеризует нелинейность реальной зависимости. Так как в случае достаточно высоких требований к точности определения угла (погрешность до 0,5°) необходимо пользоваться реальной зависимостью и решать нелинейное уравнение, то по линейной зависимости можно найти начальное приближение, необходимое при решении нелинейного уравнения методом последовательных приближений.

В соответствии с фиг.2 для задания углов наклона оси метательного элемента, определения вспомогательных углов устройство для определения внешнебаллистических параметров метательного   элемента с помощью световых экранов, патент № 2279035 *, устройство для определения внешнебаллистических параметров метательного   элемента с помощью световых экранов, патент № 2279035 * и углов нутации устройство для определения внешнебаллистических параметров метательного   элемента с помощью световых экранов, патент № 2279035 и прецессии устройство для определения внешнебаллистических параметров метательного   элемента с помощью световых экранов, патент № 2279035 имеем

устройство для определения внешнебаллистических параметров метательного   элемента с помощью световых экранов, патент № 2279035

устройство для определения внешнебаллистических параметров метательного   элемента с помощью световых экранов, патент № 2279035

устройство для определения внешнебаллистических параметров метательного   элемента с помощью световых экранов, патент № 2279035

Здесь l, m, n - направляющие косинусы оси метательного элемента.

В известной световой мишени [Световая мишень /Патент РФ № 2213320, класс МКИ F 41 J 5/02 Бюл. № 27, 27.09.2003/ Авт. Афанасьева Н.Ю., Веркиенко Ю.В., Казаков В.С., Коробейников В.В. по заявке № 2002116940/02 от 24.06.2002.] при пролете пули через световые экраны фиксируются моменты входа в экраны устройство для определения внешнебаллистических параметров метательного   элемента с помощью световых экранов, патент № 2279035 i=1...4 и вычисляются скорость полета устройство для определения внешнебаллистических параметров метательного   элемента с помощью световых экранов, патент № 2279035 где S - база (расстояние между параллельными световыми экранами 41 и 44), а также приборные коэффициенты

устройство для определения внешнебаллистических параметров метательного   элемента с помощью световых экранов, патент № 2279035

преимущественно зависящие соответственно от координат пролета пули. Из-за неидеального расположения световых экранов в реальных условиях модель световой мишени имеет вид

устройство для определения внешнебаллистических параметров метательного   элемента с помощью световых экранов, патент № 2279035

устройство для определения внешнебаллистических параметров метательного   элемента с помощью световых экранов, патент № 2279035

Коэффициенты Ai, Bi модели определяются по результатам испытаний в режиме идентификации. В этом случае в огневом коридоре устанавливают контрольную рамку 13, при каждом выстреле фиксируют tвхi, а по пробоинам в контрольной рамке - координаты пролета каждой пули y, z. Затем после минимум пяти выстрелов с помощью уравнений (21), (22) для каждого выстрела определяют коэффициенты Ai, B i. Для сглаживания погрешностей измерений производят n>5 выстрелов и обработку результатов (поиск Ai, B i) осуществляют, например, по методу наименьших квадратов.

В режиме функционирования системы контрольная рамка отсутствует, а координаты определяют по приборным коэффициентам ky , kz с помощью моделей (21), (22) при предварительно идентифицированных коэффициентах Аi, Вi .

В предлагаемом устройстве для определения углового положения метательного элемента при каждом выстреле измеряют моменты времени входа в световые экраны устройство для определения внешнебаллистических параметров метательного   элемента с помощью световых экранов, патент № 2279035 и выхода из них устройство для определения внешнебаллистических параметров метательного   элемента с помощью световых экранов, патент № 2279035 Это дает возможность уменьшить погрешности определения скорости и координат пролета из-за влияния углового положения метательного элемента (углов нутации и прецессии). Для этого вычисляются моменты времени, соответствующие пересечениям световых экранов центром метательного элемента

устройство для определения внешнебаллистических параметров метательного   элемента с помощью световых экранов, патент № 2279035

и затем вместо (20) вычисляют

устройство для определения внешнебаллистических параметров метательного   элемента с помощью световых экранов, патент № 2279035

Аналогично вычисляют скорость полета

устройство для определения внешнебаллистических параметров метательного   элемента с помощью световых экранов, патент № 2279035

Следует отметить, что угол прецессии устройство для определения внешнебаллистических параметров метательного   элемента с помощью световых экранов, патент № 2279035 меняется линейно во времени. Поэтому в случае разнесенной системы световых экранов фиг.4 возникает погрешность определения углов нутации и прецессии. Это недостаток схемы фиг.4. Достоинством схемы фиг.4 является минимальное количество излучателей (два) для формирования четырех световых экранов, позволяющих одновременно определять скорость, координаты пролета и углы нутации и прецессии. Для уменьшения погрешности определения углового положения метательного элемента нужно, чтобы световые экраны (один перпендикулярный направлению полета и два наклонных) были расположены ближе друг к другу вдоль траектории в месте пролета метательного элемента (пересекались в одной точке). Чтобы выполнить это условие и сохранить базу S для измерения скорости, нужно ввести дополнительные излучатели. В случае пересечения световых экранов может быть нарушена последовательность моментов времени срабатывания датчиков и соответственно сигналы с выходов пороговых устройств нельзя объединить по схеме ИЛИ. В этом случае потребуется адресный ввод сигналов (с указанием от какого светового экрана пришел сигнал). Однако это принципиально не влияет на сущность изобретения.

Следует также отметить, что реальный световой экран имеет конечную «ширину». При выборе ширины излучателя равной ширине диафрагмы h оптико-электронного преобразователя, длина тени при пролете метательного элемента увеличится на величину h·cos-1устройство для определения внешнебаллистических параметров метательного   элемента с помощью световых экранов, патент № 2279035 или h·cos-1устройство для определения внешнебаллистических параметров метательного   элемента с помощью световых экранов, патент № 2279035 . В случае h=2-3 мм и длины метательного элемента L=150-200 мм погрешность определения углового положения метательного элемента будет незначительной. В случае относительно короткого метательного элемента изменение длины тени можно учесть заменой, например, величины приборного коэффициента устройство для определения внешнебаллистических параметров метательного   элемента с помощью световых экранов, патент № 2279035 в (10) на величину устройство для определения внешнебаллистических параметров метательного   элемента с помощью световых экранов, патент № 2279035 , где по-прежнему V - скорость полета метательного элемента вычисляется согласно (25).

Система работает следующим образом. В режиме функционирования (рабочий режим) после выстрела метательный элемент последовательно пересекает световые экраны. При входе в световой экран 4i часть светового потока, падающего от излучателя на фотоприемник оптико-электронного преобразователя 3i, затеняется и на выходе формируется электрический импульс, заканчивающийся в момент выхода метательного элемента из светового экрана. Импульс по коаксильной линии связи 5 поступает на согласующее устройство 7i блока согласующих и пороговых устройств 6, а с выхода устройства 7i - на прямой вход компаратора 8i и инверсный вход компаратора 9i. На вторые входы компараторов поданы пороговые напряжения устройство для определения внешнебаллистических параметров метательного   элемента с помощью световых экранов, патент № 2279035 и устройство для определения внешнебаллистических параметров метательного   элемента с помощью световых экранов, патент № 2279035 при превышении которых сигналами с выхода устройства 7i на выходах компараторов формируются электрические сигналы, время появления которых соответствует моментам входа устройство для определения внешнебаллистических параметров метательного   элемента с помощью световых экранов, патент № 2279035 метательного элемента в световой экран 4i и выхода устройство для определения внешнебаллистических параметров метательного   элемента с помощью световых экранов, патент № 2279035 из него.

Эти сигналы поступают на входы схемы ИЛИ 10, с выхода которой поступают на вход прерываний компьютера 11. По сигналам прерывания фиксируется состояние таймера компьютера, и коды времени записываются в память компьютера. После записи кодов всех устройство для определения внешнебаллистических параметров метательного   элемента с помощью световых экранов, патент № 2279035 и устройство для определения внешнебаллистических параметров метательного   элемента с помощью световых экранов, патент № 2279035 по (23)-(25) вычисляют времена ti, приборные коэффициенты ky, kz и скорость полета устройство для определения внешнебаллистических параметров метательного   элемента с помощью световых экранов, патент № 2279035 . Затем по формулам (21), (22) вычисляют координаты пролета при известных Ai и Bi. Далее вычисляют длительности интервалов времени пересечения метательным элементом световых экранов по формулам

устройство для определения внешнебаллистических параметров метательного   элемента с помощью световых экранов, патент № 2279035

и приборные коэффициенты устройство для определения внешнебаллистических параметров метательного   элемента с помощью световых экранов, патент № 2279035

Наконец, по уравнениям, аналогичным (10) для Кустройство для определения внешнебаллистических параметров метательного   элемента с помощью световых экранов, патент № 2279035 и Кустройство для определения внешнебаллистических параметров метательного   элемента с помощью световых экранов, патент № 2279035 , определяют углы наклона оси метательного элемента устройство для определения внешнебаллистических параметров метательного   элемента с помощью световых экранов, патент № 2279035 и устройство для определения внешнебаллистических параметров метательного   элемента с помощью световых экранов, патент № 2279035 , а по уравнениям (19) - углы нутации устройство для определения внешнебаллистических параметров метательного   элемента с помощью световых экранов, патент № 2279035 и прецессии устройство для определения внешнебаллистических параметров метательного   элемента с помощью световых экранов, патент № 2279035 . Результаты вычислений выводятся на монитор 12.

В режиме идентификации устанавливают контрольную рамку. После каждого из nустройство для определения внешнебаллистических параметров метательного   элемента с помощью световых экранов, патент № 2279035 5 выстрелов фиксируют времена устройство для определения внешнебаллистических параметров метательного   элемента с помощью световых экранов, патент № 2279035 и измеряют координаты пролета через контрольную рамку. Затем вычисляют приборные коэффициенты ky, kz и из системы уравнений вида (21), (22) определяют коэффициенты Ai и Bi.

Для определения углов устройство для определения внешнебаллистических параметров метательного   элемента с помощью световых экранов, патент № 2279035 , устройство для определения внешнебаллистических параметров метательного   элемента с помощью световых экранов, патент № 2279035 по уравнениям вида (10) предварительно по чертежу метательного элемента определяют функции длины тени устройство для определения внешнебаллистических параметров метательного   элемента с помощью световых экранов, патент № 2279035 0(устройство для определения внешнебаллистических параметров метательного   элемента с помощью световых экранов, патент № 2279035 , устройство для определения внешнебаллистических параметров метательного   элемента с помощью световых экранов, патент № 2279035 ), устройство для определения внешнебаллистических параметров метательного   элемента с помощью световых экранов, патент № 2279035 устройство для определения внешнебаллистических параметров метательного   элемента с помощью световых экранов, патент № 2279035 (устройство для определения внешнебаллистических параметров метательного   элемента с помощью световых экранов, патент № 2279035 , устройство для определения внешнебаллистических параметров метательного   элемента с помощью световых экранов, патент № 2279035 ) и устройство для определения внешнебаллистических параметров метательного   элемента с помощью световых экранов, патент № 2279035 устройство для определения внешнебаллистических параметров метательного   элемента с помощью световых экранов, патент № 2279035 (устройство для определения внешнебаллистических параметров метательного   элемента с помощью световых экранов, патент № 2279035 , устройство для определения внешнебаллистических параметров метательного   элемента с помощью световых экранов, патент № 2279035 ), причем последняя функция в случае устройство для определения внешнебаллистических параметров метательного   элемента с помощью световых экранов, патент № 2279035 =устройство для определения внешнебаллистических параметров метательного   элемента с помощью световых экранов, патент № 2279035 получается из предыдущей сменой аргументов устройство для определения внешнебаллистических параметров метательного   элемента с помощью световых экранов, патент № 2279035 и устройство для определения внешнебаллистических параметров метательного   элемента с помощью световых экранов, патент № 2279035 местами. Функции длины тени могут быть определены экспериментально по измерениям длины тени между параллельными прямыми (параллельными оси Y (Z) или наклоненными на угол устройство для определения внешнебаллистических параметров метательного   элемента с помощью световых экранов, патент № 2279035 (устройство для определения внешнебаллистических параметров метательного   элемента с помощью световых экранов, патент № 2279035 ) от метательного элемента, наклоненного на заданные углы устройство для определения внешнебаллистических параметров метательного   элемента с помощью световых экранов, патент № 2279035 , устройство для определения внешнебаллистических параметров метательного   элемента с помощью световых экранов, патент № 2279035 , в потоке плоскопараллельных лучей света на перпендикулярном потоку экране.

Предложенное устройство позволяет автоматически определять одновременно при каждом выстреле внешнебаллистические параметры: скорость, координаты пролета и углы нутации и прецессии и имеет высокую точность измерений, причем обеспечивает регистрацию углов нутации меньше 5° и имеет одинаковую точность регистрации при различных углах нутации.

Скачать патент РФ Официальная публикация
патента РФ № 2279035

patent-2279035.pdf

Класс F42B35/00 Испытание или проверка боеприпасов

способ испытания боеприпасов на гидроудар -  патент 2523740 (20.07.2014)
способ определения характеристик фугасности (варианты) -  патент 2522740 (20.07.2014)
способ определения пробивного действия осколков боеприпасов и устройство для его осуществления -  патент 2521932 (10.07.2014)
способ определения зажигательной способности боеприпаса дистанционного действия и устройство для его осуществления -  патент 2521460 (27.06.2014)
способ определения характеристик осколочного поля боеприпаса и устройство для его осуществления -  патент 2519618 (20.06.2014)
способ определения характеристик осколочного поля боеприпасов и устройство для его осуществления -  патент 2519617 (20.06.2014)
способ автоматизированной оценки эффективности поражающего действия боеприпаса дистанционного действия и устройство для его осуществления -  патент 2519616 (20.06.2014)
способ определения характеристик осколочного поля боеприпаса и устройство для его осуществления -  патент 2519615 (20.06.2014)
способ определения фугасного действия объекта испытаний -  патент 2519614 (20.06.2014)
способ определения характеристик осколочного поля боеприпасов и устройство для его осуществления -  патент 2519611 (20.06.2014)

Класс G01P3/68 с использованием оптических средств, те с использованием инфракрасных, видимых или ультрафиолетовых лучей

космический измеритель приращения скорости -  патент 2524687 (10.08.2014)
оптический способ определения скорости железнодорожного состава -  патент 2518078 (10.06.2014)
способ для бесконтактного измерения скорости и перемещения объекта и устройство для его реализации -  патент 2518018 (10.06.2014)
способ измерения скорости разлета и элементного состава газоплазменного потока -  патент 2497132 (27.10.2013)
способ бесконтактного определения скорости метаемого объекта -  патент 2470311 (20.12.2012)
способ определения характеристик осколочного поля снаряда и устройство для его осуществления -  патент 2470310 (20.12.2012)
способ отработки боеприпаса -  патент 2448344 (20.04.2012)
способ измерения скорости объектов и фотоэлектронная система для измерения скорости объектов -  патент 2287827 (20.11.2006)
устройство для измерения скорости и ускорения метаемого элемента -  патент 2285268 (10.10.2006)
устройство для определения внешнебаллистических параметров метательного элемента с помощью фотолинеек и световых экранов -  патент 2278388 (20.06.2006)
Наверх