способ стрельбы из артиллерийского орудия и артиллерийская система для его реализации

Формула изобретения

1. Способ стрельбы из артиллерийского орудия, включающий наведение артиллерийского орудия на цель, стрельбу пристрелочными снарядами, определение местоположения точек падения пристрелочных снарядов, корректировку направления стрельбы после каждого пристрелочного выстрела, стрельбу боевыми снарядами, при этом для определения местоположения точек падения пристрелочных снарядов каждый пристрелочный снаряд снабжают источником радиосигналов, которые излучают в момент падения пристрелочного снаряда, по излученному радиосигналу определяют координаты точки падения пристрелочного снаряда, после чего определяют разности координат точки падения пристрелочного снаряда и цели и производят корректировку направления стрельбы, отличающийся тем, что для определения координат точки падения пристрелочного снаряда радиосигнал, излучаемый источником радиоизлучения, переизлучают тремя или четырьмя отражателями радиосигналов с известными координатами, принимают отраженные радиосигналы на артиллерийской позиции и измеряют их относительные временные сдвиги, вычисляют соответственно две ( , ) или три ( , , Н) координаты точки падения пристрелочного снаряда путем решения системы уравнений

где , - широта и долгота точки падения пристрелочного снаряда;

R=H+R₃ - расстояние от точки падения пристрелочного снаряда до центра Земли;

Н - высота точки падения пристрелочного снаряда над уровнем моря (Н=0 для точки падения пристрелочного снаряда, расположенной заведомо на уровне моря);

R_з - радиус Земли;

i, j - номера отражателей радиосигнала пристрелочного снаряда в паре отражателей, i, j=1, ..., n, i j (n=3 - для точки падения пристрелочного снаряда, расположенной заведомо на уровне моря, n=4 - для точки падения пристрелочного снаряда, расположенной заведомо не на уровне моря);

_{i i}, _{j j} - широта и долгота i-го и j-го отражателей радиосигнала соответственно;

R _i=H_i+R_з, R _j=H_j+R_з - расстояние до центра Земли от i-го и j-го отражателей радиосигнала соответственно;

H_i, H_j - высота над уровнем моря i-го и j-го отражателей радиосигнала соответственно;

R_pi, R_pj - расстояние от артиллерийского орудия до i-го и j-го отражателей излучения пристрелочного снаряда соответственно;

_tij - относительный временной сдвиг отражений от i-го и j-го отражателей радиосигнала;

с - скорость распространения радиоволн.

2. Артиллерийская система, содержащая артиллерийское орудие, оснащенное боевыми и пристрелочными снарядами, отличающаяся тем, что она снабжена тремя или четырьмя отражателями радиосигналов, устройством приема радиосигналов и формирования команд корректировки направления стрельбы, включающим три или четыре приемные антенны, соединенные со входами соответствующих приемников, выходы которых соединены соответственно с тремя или четырьмя входами устройства измерения сдвига сигналов во времени, выход которого соединен со входом устройства вычисления координат пристрелочного снаряда, последовательно соединенного с устройством вычисления отклонения пристрелочного снаряда от цели, второй вход которого является входом координат цели, а выход выходом устройства приема радиосигналов и формирования команд корректировки направления стрельбы, а каждый пристрелочный снаряд снабжен последовательно соединенными датчиком касания поверхности, передатчиком радиосигналов и передающей антенной.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к ствольной артиллерии и может быть использовано при стрельбе из артиллерийского орудия неуправляемыми снарядами.

Известно, что при стрельбе из артиллерийского орудия неуправляемыми снарядами поразить цель с первого выстрела практически невозможно. Это объясняется тем, что на траекторию снаряда оказывает влияние множество факторов: погрешности при установке направления стрельбы, сила и направление ветра, температура и влажность воздуха, атмосферное давление и другие, учесть которые не представляется возможным. Необходима операция пристреливания, при которой после каждого выстрела анализируются результаты стрельбы и осуществляется корректировка направления стрельбы.

Известен способ стрельбы из артиллерийского орудия, включающий наведение артиллерийского орудия в направлении на цель, стрельбу боевыми снарядами, определение местоположения точек падения снарядов, корректировку направления стрельбы после каждого из них (Большая советская энциклопедия. Москва, Советская энциклопедия, 1976, т.24, кн.1, л.564-565, кол.1680-1681).

Известно артиллерийское орудие, реализующее известный способ стрельбы боевыми снарядами (Большая советская энциклопедия. Москва, Советская энциклопедия, 1974, т.18, л.537-538, кол.1598-1601).

Наиболее существенными недостатками известных технических решений являются, во-первых, излишний расход боевых снарядов из-за их использования на пристреливание, во-вторых, малая заметность подрывов боевых снарядов и возникающие при этом трудности корректировки стрельбы при стрельбе по удаленным целям, а также при стрельбе на море.

Наиболее близким способом к заявляемому является способ стрельбы из артиллерийского орудия, включающий наведение артиллерийского орудия на цель, стрельбу пристрелочными снарядами, определение местоположения точек падения пристрелочных снарядов, корректировку направления стрельбы после каждого пристрелочного выстрела, стрельбу боевыми снарядами (Большая советская энциклопедия. Москва, Советская энциклопедия, 1976, т.24, кн.1, л.564-565, кол.1679-1681).

В наиболее близком способе корректировка стрельбы ведется с помощью визуального наблюдения за разрывами пристрелочных снарядов, по которым определяются местоположения их точек падения. По результатам наблюдения каждого пристрелочного выстрела корректировщик стрельбы выдает команды корректировки направления стрельбы. В качестве корректировщика стрельбы обычно используется человек, снабженный биноклем или другой системой наблюдения. Команды корректировщика непосредственно, по радио или телефонной линии связи передаются на артиллерийскую позицию для корректировки направления стрельбы.

Известно артиллерийское орудие, снабженное боевыми и пристрелочными снарядами, реализующее наиболее близкий способ (Большая советская энциклопедия. Москва, Советская энциклопедия, 1974, т.18, л.537-538, кол.1598-1601).

Недостатки наиболее близких технических решений следующие:

- точность корректировки стрельбы зависит от профессиональных качеств корректировщика: недостаточная точность корректировки требует большего количества пристрелочных выстрелов, а также увеличивает время, в течение которого цель будет поражена;

- информация от корректировщика поступает с задержкой, связанной с затратами времени, требуемыми на проведение расчетов при формировании команд корректировки направления стрельбы, что также увеличивает время, в течение которого цель будет поражена.

Заявляемое изобретение направлено на устранение указанных недостатков.

Решаемой задачей (техническим результатом), таким образом, является обеспечение высокой точности и скорости корректировки стрельбы из артиллерийского орудия.

Указанный технический результат достигается тем, что в способе стрельбы из артиллерийского орудия, включающем наведение артиллерийского орудия на цель, стрельбу пристрелочными снарядами, определение местоположения точек падения пристрелочных снарядов, корректировку направления стрельбы после каждого пристрелочного выстрела, стрельбу боевыми снарядами, согласно изобретению, для определения местоположения точек падения пристрелочных снарядов каждый пристрелочный снаряд снабжают источником радиосигналов, при этом радиосигналы излучают в момент падения пристрелочного снаряда, по излученному радиосигналу определяют координаты точки падения пристрелочного снаряда, после чего определяют разности координат точки падения пристрелочного снаряда и цели и производят корректировку направления стрельбы.

Указанный технический результат достигается также тем, что излучение радиосигнала из точки падения снаряда производят непосредственно перед касанием или в момент касания или сразу после касания пристрелочным снарядом поверхности земли.

Указанный технический результат достигается также тем, что для определения координат точки падения пристрелочного снаряда радиосигнал, излучаемый источником радиоизлучения, переизлучают тремя или четырьмя отражателями радиосигналов с известными координатами, принимают отражения на артиллерийской позиции и измеряют их относительные временные сдвиги, вычисляют соответственно две ( , ) или три ( , , Н) координаты точки падения пристрелочного снаряда путем решения системы уравнений:

где , - широта и долгота точки падения пристрелочного снаряда;

R=Н+R_з - расстояние от точки падения пристрелочного снаряда до центра Земли;

Н - высота точки падения пристрелочного снаряда над уровнем моря (Н=0 для точки падения пристрелочного снаряда, расположенной заведомо на уровне моря);

R_З - радиус Земли;

i, j - номера отражателей радиосигнала пристрелочного снаряда, i, j=1, ..., n, i j (n=3 - для точки падения пристрелочного снаряда, расположенной заведомо на уровне моря, n=4 - для точки падения пристрелочного снаряда, расположенной заведомо не на уровне моря);

_i, _i, _j, _j - широта и долгота i-го и j-го отражателей радиосигнала соответственно;

R _i=Н_i+R_з, R _j=Н_j+R_з - расстояние до центра Земли от i-го и j-го отражателей радиосигнала соответственно;

Н_i, H_j - высота над уровнем моря i-го и j-го отражателей радиосигнала;

R_Pi, R_Pj - расстояние от артиллерийского орудия до i-го и j-го отражателей радиосигнала соответственно;

t_ij - относительный временной сдвиг отражений от i-го и j-го отражателей радиосигнала;

с - скорость распространения радиоволн.

Указанный технический результат достигается также тем, что в артиллерийской системе, включающей артиллерийское орудие, оснащенное боевыми и пристрелочными снарядами, согласно изобретению, каждый пристрелочный снаряд снабжен последовательно соединенными датчиком касания поверхности, передатчиком радиосигналов и передающей антенной, введены три или четыре отражателя радиосигналов, устройство приема радиосигналов и формирования команд корректировки направления стрельбы, включающее три или четыре приемные антенны, соединенные со входами соответствующих приемников, выходы которых соединены соответственно с тремя или четырьмя входами устройства измерения сдвига сигналов во времени, выход которого соединен со входом устройства вычисления координат пристрелочного снаряда, последовательно соединенного с устройством вычисления отклонения пристрелочного снаряда от цели, второй вход которого является входом координат цели, а выход - выходом устройства приема радиосигналов и формирования команд корректировки направления стрельбы.

Суть заявляемого технического решения заключается в следующем.

Как уже отмечалось, в наиболее близком способе стрельбы из артиллерийского орудия для корректировки стрельбы применяется визуальное наблюдение за точками падения пристрелочных снарядов (фиг.1). Для облегчения наблюдения пристрелочные снаряды обычно снабжаются дымовыми зарядами, обозначающими точку падения (Большая советская энциклопедия. Москва, Советская энциклопедия, 1974, т.23, л.629-630, кол.1874-1877). Корректировщик стрельбы, находящийся вблизи орудия или на вынесенном наблюдательном пункте (при стрельбе из закрытых позиций), наблюдает за стрельбой и по разрывам пристрелочных снарядов визуально фиксирует точки их падения. Также визуально корректировщик стрельбы определяет отклонение точки падения пристрелочного снаряда от положения цели и непосредственно (если он находится вблизи орудия), по радио или телефонной линии связи (если он находится на вынесенном наблюдательном пункте) выдает команды корректировки направления стрельбы.

В изобретении для достижения технического результата - обеспечения высокой точности и скорости корректировки артиллерийской стрельбы - из точки падения пристрелочного снаряда излучается радиосигнал, который пеленгуется и известными методами определяются координаты источника радиоизлучения, а следовательно, и точки падения пристрелочного снаряда.

Методы и устройства определения координат источника радиосигналов известны. Так, например, известно устройство (патент US 6759982 ВВ, 03.06.2003), определяющее моноимпульсным методом с высокой точностью пеленг и местоположение источника радиосигналов, содержащее: две вращающиеся направленные антенны; устройство суммирования для формирования суммарного сигнала, равного сумме выходных сигналов двух антенн; устройство вычитания для формирования разностного сигнала, равного разности выходных сигналов двух антенн; два устройства деления частоты суммарного сигнала и два устройства для регулировки усиления разностного сигнала. Выходные сигналы двух устройств деления частоты поступают на первый и третий приемники. Выходные сигналы двух устройств регулировки усиления подаются на второй и четвертый приемники. Два вычислительных устройства определяют азимут источника радиосигналов. Выходные сигналы двух вычислительных устройств подаются на устройство, определяющее местоположение источника радиосигналов.

В заявляемом техническом решении определение координат точки падения пристрелочного снаряда осуществляется радиотехническими средствами разностно-временным способом. При этом на артиллерийской позиции измеряются относительные временные сдвиги (временные разности) отражений излучаемого с пристрелочного снаряда радиосигнала разнесенными в пространстве отражателями (или ретрансляторами) с известными координатами, в прямой видимости которых находится одновременно цель и артиллерийское орудие. Отражатели могут размещаться как на поверхности земли - на естественных возвышенностях или специальных мачтах, так и на воздушных или космических средствах.

Очевидно, что одно измерение временного сдвига t_ij пары отражений радиосигнала от i-го и j-го отражателей позволяет определить одну координату пристрелочного снаряда. Каждое измерение должно быть получено от пары отражателей, пространственно разнесенных вдоль измеряемой координаты (фиг.2).

Для определения трех координат точки падения пристрелочного снаряда ( , , Н - широты, долготы, высоты над уровнем моря) требуется измерить три временных сдвига отражений. Их возможно получить от четырех отражателей (n=4). Координаты пристрелочного снаряда определяются при этом из системы из трех уравнений (1).

Если точка падения пристрелочного снаряда заведомо расположена на уровне моря, то величина Н в системе уравнений (1) полагается равной нулю и не измеряется. Из системы (1), состоящей в этом случае из двух уравнений, определяются две другие координаты, для чего требуется измерить два временных сдвига отражений, полученных от трех отражателей (n=3).

Отметим, что система уравнений (1) приведена для географической системы координат. Могут быть получены выражения, соответствующие другим системам координат.

Временной сдвиг пары принятых отражений t_ij измеряется известным способом - по положению максимумов взаимных коэффициентов корреляции К _ij (i, j=1, ..., n, i j) отражений (Теоретические основы радиолокации, под ред. Я.Д.Ширмана, М., Сов. радио, 1970, стр.500).

Заявляемые технические решения обеспечивают высокую точность корректировки стрельбы, поскольку измерения координат пристрелочного снаряда осуществляются радиотехническими средствами с высокой точностью.

Заявляемые технические решения обеспечивают высокую скорость корректировки стрельбы, так как координаты пристрелочного снаряда поступают на позицию практически одновременно с моментом касания им поверхности земли.

Таким образом достигается заявляемый технический результат.

Изобретение иллюстрируется следующими чертежами.

Фиг.1 - иллюстрация наиболее близкого способа стрельбы из артиллерийского орудия и реализующей его артиллерийской системы.

Фиг.2 - взаимное расположение пристрелочного снаряда, снабженного передатчиком радиосигналов, отражателей радиосигналов (показаны на воздушных средствах) и артиллерийской позиции, оборудованной устройством приема радиосигналов и формирования команд корректировки направления стрельбы; на фиг.2 изображена пара отражателей (требуется для определения одной координаты пристрелочного снаряда); показан ход излучения от передатчика радиосигналов до отражателей и далее - до артиллерийской позиции; точка падения пристрелочного снаряда расположена выше уровня моря; приведены обозначения параметров, необходимых для проведения измерений; поверхность земли изображена в увеличенном масштабе.

Фиг.3 - блок-схема артиллерийской системы, реализующей заявляемый способ.

Артиллерийская система, реализующая заявляемый способ, содержит (фиг.3) артиллерийское орудие 1, оснащенное пристрелочными снарядами, каждый из которых снабжен последовательно соединенными датчиком касания поверхности 2, передатчиком радиосигналов 3 и передающей антенной 4, три или четыре отражателя радиосигналов 5, устройство приема радиосигналов и формирования команд корректировки направления стрельбы 6, включающее три или четыре приемные антенны 7, соединенные со входами соответствующих приемников 8, выходы которых соединены с тремя или четырьмя входами устройства измерения сдвига сигналов во времени 9, выход которого соединен со входом устройства вычисления координат пристрелочного снаряда 10, последовательно соединенного с устройством вычисления отклонения пристрелочного снаряда от цели 11, второй вход которого является входом координат цели, а выход - выходом устройства приема радиосигналов и формирования команд корректировки направления стрельбы 6.

Указанная артиллерийская система может быть выполнена на следующих функциональных элементах.

Артиллерийское орудие 1 - ствольное артиллерийское орудие (Большая советская энциклопедия. Москва, Советская энциклопедия, 1974, т.18, л.537-538, кол.1598-1601).

Датчик касания поверхности 2 - контактный датчик, формирующий сигнал включения передатчика при касании пристрелочным снарядом поверхности земли (Политехнический словарь, Москва, Советская энциклопедия, 1989, л.141).

Передатчик радиосигналов 3 - импульсный передатчик (А.М.Педак и др. Справочник по основам радиолокационной техники. Под редакцией В.В.Дружинина. Военное издательство, 1967, стр.277-278).

Передающая антенна 4 - всенаправленная вибраторная антенна (А.М.Педак и др. Справочник по основам радиолокационной техники. Под редакцией В.В.Дружинина. Военное издательство, 1967, стр.156-158).

Отражатель радиосигналов 5 - отражатель радиосигналов (Политехнический словарь, Москва, Советская энциклопедия, 1989, л.358).

Приемная антенна 7 - приемная ФАР с электронным сканированием по азимуту и углу места (Справочник по радиолокации, под ред. М.Сколника, т.2, М., Сов. радио, 1977, стр.132-138).

Приемник 8 - супергетеродинного типа (Справочник по основам радиолокационной техники. М., 1967, стр.343-344).

Устройство измерения сдвига сигналов во времени 9 - многоканальный коррелятор (Теоретические основы радиолокации, под ред. Я.Д.Ширмана, М., Сов. радио, 1970, стр.500).

Устройство вычисления координат пристрелочного снаряда 10 - цифровой вычислитель, реализующий вычисления в соответствии с выражением (1).

Устройство вычисления отклонения пристрелочного снаряда от цели 11 - цифровой вычислитель, реализующий вычисление разностей величин.

Рассмотрим работу артиллерийской системы, реализующей заявляемый способ.

Координаты обстреливаемой цели, которые известны заранее (например, считаны с топографической карты), подаются на второй вход устройства вычисления отклонения снаряда от цели 11, где хранятся до момента поражения цели. Из артиллерийского орудия 1 совершают выстрел пристрелочным снарядом. В момент касания пристрелочным снарядом поверхности земли по сигналу датчика касания поверхности 2 с пристрелочного снаряда с помощью передатчика радиосигналов 3 излучается импульсный радиосигнал. Радиосигнал отражается отражателями радиосигналов 5, в прямой видимости которых находится одновременно цель и артиллерийское орудие, и принимается устройством приема радиосигналов и формирования команд корректировки направления стрельбы 6. Указанное устройство принимает отраженный сигнал пристрелочного снаряда посредством трех или четырех антенн 7 и соответствующим количеством приемников 8. Сигналы с выходов приемников 8 поступают в устройство измерения сдвига сигналов во времени 9, где определяется величина относительного временного сдвига отражений от i-го и j-го отражателей радиосигнала t_ij. Затем в устройстве вычисления координат пристрелочного снаряда 10 в соответствии с выражением (1) определяются координаты точки падения пристрелочного снаряда, после чего в устройстве вычисления отклонения снаряда от цели 11 определяются разности координат точки падения пристрелочного снаряда и координат цели. Полученные разности в качестве команд корректировки направления стрельбы выдаются расчету артиллерийского орудия.

Таким образом, в артиллерийской системе, реализующей заявляемый способ, достигается заявляемый результат - обеспечение высокой точности и скорости корректировки артиллерийской стрельбы.