Результат интеллектуальной деятельности: СПОСОБ БЕССТРЕЛЬБОВОГО ОПРЕДЕЛЕНИЯ И УЧЕТА ОТКЛОНЕНИЯ СНАРЯДОВ ОТ ЦЕЛИ

Предлагаемое изобретение относится к области артиллерии и может быть использовано для бесстрельбового определения и учета отклонения снарядов от цели для обеспечения в дальнейшем точности стрельбы артиллерийских орудий прямой наводкой.

Известен способ определения отклонения снарядов от цели путем ведения пристрелки (см. Надин В.А.,Скорик И.А.,Шегерян В.М. Артиллерия. - М.: ДОСААФ, 1972.-С.249-250), который заключается в том, что при ведении огня командир артиллерийского орудия визуально определяет точку разрыва снаряда относительно цели, после чего для учета фактического отклонения снаряда от цели подает команду наводчику орудия на корректировку точки прицеливания для попадания в цель.

Для танковых (ТП) и противотанковых пушек (ПТП), выполняющих стрельбу прямой наводкой, определение и учет отклонения снарядов от цели (от точки прицеливания) производится пристрелкой по вертикальному щиту в объеме нескольких выстрелов. По результатам стрельбы определяют среднюю точку попадания снарядов на щите и ее угловое отклонение от точки прицеливания. Указанное отклонение учитывают переносом рисок на дульном срезе ствола, по которым производится выверка нулевой линии прицеливания (согласование линии выстрела с осью прицела), или вводом в прицельный комплекс поправок в угол прицеливания на величину установленного стрельбой отклонения для попадания снарядов в цель при дальнейшем ведении стрельбы.

Известный способ определения и учета отклонения снарядов от цели пристрелкой имеет целый ряд значительных недостатков, устраняемых предлагаемым изобретением, а именно:
1. Большие материально-технические затраты на пристрелку, поскольку при ее выполнении расходуются дорогостоящие боеприпасы. Так для пристрелки только одной ТП или ПТП необходимо 4...8 снарядов каждого типа или индекса из боекомплекта орудия.

Поскольку в боекомплекте современных ТП и ПТП присутствуют более 5 различных типов и индексов снарядов, имеющих отличные друг от друга отклонения средней точки попадания от точки прицеливания на каждой пушке, то на пристрелку только одной ТП (ПТП) потребуется уже 20...40 выстрелов. В этих условиях материальные затраты на выполнение пристрелки соизмеримы со стоимостью самой пушки.

Следует также отметить усиление тенденции, когда для уже существующих артиллерийских орудий постоянно разрабатываются и принимаются на вооружение все новые снаряды, в конструкции которых используются современные дорогостоящие материалы. При этом очевидно, что в условиях постоянного расширения номенклатуры (типов и индексов) используемых боеприпасов будут резко увеличиваться и без того высокие материально-технические затраты на пристрелку орудий.

2. Большой износ канала ствола, обусловленный пристрелкой артиллерийского орудия.

Как уже отмечалось выше, настрел ствольной трубы при пристрелке ТП (ПТП) составляет 20. . .40 выстрелов, что приводит к значительному износу канала. При этом ресурс ствола при использовании пушки в войсках по ее прямому назначению для выполнения боевых стрельб снижается на 10...20%, что соответственно требует увеличения в 1,1...1,2 раза количества ствольных труб для решения тех же задач и связанных с этим затрат на их изготовление и перестволение.

3. Загрязнение окружающей среды при выполнении пристрелки пушек на полигонах и испытательных площадках артиллерийских и танковых заводов.

Выполнение стрельб выстрелами, содержащими специальные материалы, нежелательно по причинам экологического характера.

Задачей, на решение которой направлено изобретение, является создание способа, обеспечивающего:
1. Исключение материальных затрат, связанных с использованием боеприпасов.

2. Повышение ресурса эксплуатации стволов пушек в войсках.

3. Экологическую безопасность.

Решение поставленной задачи обеспечивается за счет бесстрельбового определения отклонения снарядов от цели, суть которого заключается в том, что для каждой пушки угловое отклонение снарядов конкретного типа (индекса) от точки прицеливания обусловлено исключительно индивидуальным (характерным только для данной пушки) отклонением от прямолинейности оси канала, распределенным по всей длине ствола, что вызвано индивидуальными технологическими погрешностями изготовления конкретной ствольной трубы.

Решение поставленной задачи достигается тем, что в способе бесстрельбового определения и учета отклонения снарядов от цели, включающем ввод в прицельный комплекс орудия поправок в угол прицеливания на отклонение снарядов, в отдельных сечениях ствола измеряют отклонения от прямолинейности оси канала и в зависимости от их величины определяют соответствующие составляющие отклонения снарядов для каждого сечения, а отклонение снарядов от цели определяют без стрельбы как сумму составляющих для каждого сечения и постоянной составляющей из прямолинейного ствола, после чего определяют поправку в угол прицеливания на отклонение снарядов, которую затем вводят в прицельный комплекс орудия.

Зависимость отклонения снарядов от цели при различных отклонениях от прямолинейности оси канала в отдельных сечениях ствола устанавливается предварительно, например, известным методом регрессионного анализа (см. Зажигаев Л.С., Кишьян А.А., Романиков Ю.И. Методы планирования и обработки результатов физического эксперимента. - М.: Атомиздат, 1978.-С.99-105). В этом случае используется уравнение регрессии:

где γ - отклонение снарядов от цели;
γ₀ - постоянная составляющая отклонения снарядов от цели из прямолинейного ствола вследствие воздействия на него постоянных от выстрела к выстрелу сил со стороны противооткатных устройств и инерционных сил при ускоренном движении откатных частей в процессе выстрела, обусловленных наличием эксцентриситета масс казенника и дульного тормоза;
у_i - отклонение от прямолинейности оси канала, измеренное в i-ом сечении ствола относительно его хорды-прямой, соединяющей центра крайних контролируемых сечений ствола в казенной и дульной части;
K_i - постоянный коэффициент чувствительности отклонения снарядов от цели для i-ого сечения ствола, который представляет собой отклонение снарядов от цели при единичном отклонении от прямолинейности оси канала в i-ом сечении ствола;
m - количество сечений ствола, в которых измеряется отклонение от прямолинейности оси канала.

Значения постоянной составляющей γ₀ и постоянных коэффициентов К_i (i=l, 2, . . .,m) определяют, как уже отмечалось выше, известным методом регрессионного анализа (см. Зажигаев Л.С., Кишьян А.А., Романиков Ю.И. Методы планирования и обработки результатов физического эксперимента. - М.: Атомиздат, 1978.-С.99-105) по результатам ранее выполненных испытаний ограниченной партии из 10...20 стволов. Для этого на каждом стволе партии измеряют в отдельных m сечениях отклонения от прямолинейности оси канала у_i (i=l,2,...,m), а затем пристрелкой по вертикальному щиту определяют угловое отклонение от цели средней точки попадания снарядов γ. Далее для каждого испытанного ствола (для каждого наблюдения) измеренные в отдельных m сечениях отклонения от прямолинейности оси канала у_i (i=l,2,...,m) рассматриваются в качестве независимых параметров, а зависимой величиной является установленное пристрелкой угловое отклонение снарядов от цели γ. В результате регрессионного анализа определяются параметры γ₀ и К_i (i=1, 2, ..., m), которые представляют собой соответственно свободный член и коэффициенты линейной регрессии уравнения (1) для определения отклонения снарядов от цели.

Особо следует отметить, что составляющая γ₀ и коэффициенты К_i (i=l,2,... , m) являются постоянными величинами для пушек одного семейства и снарядов конкретного типа или индекса. В связи с этим в дальнейшем для вновь изготовленной пушки отклонение снарядов от цели может быть определено на артиллерийском заводе без стрельбы согласно (1), для чего необходимо:
измерить отклонение от прямолинейности оси канала в отдельных m=10... 20-ти сечениях ствола;
определить для каждого i-го сечения ствола составляющую отклонения снарядов от цели как произведение отклонения от прямолинейности оси канала в i-ом сечении ствола на соответствующий известный постоянный коэффициент чувствительности отклонения снарядов от цели для i-го сечения ствола, то есть определить произведение (у_i K_i);
определить отклонение снарядов от цели как сумму составляющих для каждого сечения ствола и известной постоянной составляющей из прямолинейного ствола γ₀.

По завершении указанных операций определяют поправку в угол прицеливания на отклонение снарядов от цели, которую затем вводят в прицельный комплекс орудия.

Рассмотрим пример конкретной реализации предлагаемого способа бесстрельбового определения и учета отклонения снарядов от цели в сравнении с известным способом, который осуществляется пристрелкой, на примере ТП Д-81 со стволом 1837 для снаряда индекса БМ.

Известный способ определения и учета отклонения снарядов от цели пристрелкой заключается в выполнении следующих операций:
1. Производят подготовку материально-технической части (пушки и выстрелов) и огневой позиции к стрельбе. На расстоянии D=100 м от дульного среза ствола устанавливают вертикальный щит с выверочно-пристрелочной мишенью (ВПМ).

2. Выполняют выверку нулевой линии прицеливания - согласование линии выстрела с осью прицела по ВПМ.

3. Производят 8 выстрелов (2 группы по 4 выстрела) снарядом индекса БМ по ВПМ. В результате стрельбы получены следующие координаты пробоин снарядов в вертикальной плоскости относительно точки прицеливания (см. табл.1).

4. Определяют координату средней точки попадания (СТП) снарядов по формуле:

где n - количество выстрелов (n=8).

Получено Y_cтп = 83 мм.

5. Определяют отклонение (угловое) СТП снарядов от цели γ по формуле:

где D - расстояние от дульного среза ствола до ВПМ (D=100 м).

Получено
6. Определяют поправку в угол прицеливания орудия на отклонение снарядов от цели Δα по формуле:
Δα = -γ.
Получено Δα=-0,83мрад.

7. Поправку Δα вводят в прицельный комплекс орудия для попадания снарядов в цель при дальнейшем ведении стрельбы.

Таким образом, пристрелкой установлено, что угловое отклонение снарядов от цели в среднем составляет γ=0,83 мрад, что, например, при стрельбе на реальную дальность D_p=2000 м без учета поправки в угол прицеливания орудия Δα выразится в линейном отклонении снарядов от центра цели по высоте в среднем на величину ΔY:
ΔY=γ D_р=0,83 мрад 2000м=1,66м.

Особо следует отметить, что точность определения пристрелкой отклонения снарядов от цели зависит, в первую очередь, от рассеивания снарядов (кучности боя) и количества выполненных выстрелов. В связи с этим необходимо установить доверительный интервал полученного значения отклонения γ=0,83 мрад.

Задавшись доверительной вероятностью Р= 0,90, значение которой обычно используется в артиллерийской практике при рассмотрении характеристик точности стрельбы, в соответствии с известным методом математической статистики (см. Степнов М.Н. Статистические методы обработки результатов механических испытаний. Справочник. - М.: Машиностроение. - 1985. - С.31-32) определим 90%-ый доверительный интервал фактического отклонения СТП снарядов от цели γ_ф:

где S - среднеквадратическое отклонение угловых координат пробоин снарядов:

n - количество выстрелов (n=8);
t_α,k - квантиль распределения Стьюдента, который для уровня значимости α=1-Р=1-0,9=0,1 и числа степеней свободы k=n-l=7 составляет t_α,k = 1,895.
Тогда окончательно по результатам пристрелки установлено, что с доверительной вероятностью 90% фактическое отклонение средней точки попадания снарядов от цели составляет:
γ_ф = 0,62...1,04 мрад.
Теперь определим отклонение снарядов от цели предлагаемым способом.

Предлагаемый способ бесстрельбового определения и учета отклонения снарядов от цели заключается в выполнении следующих операций:
1. Производят подготовку ствола к измерениям.

Канал ствола очищают от пыли, грязи и смазки. Орудие размещается в боксе или на испытательной площадке под навесом (при температуре окружающего воздуха не ниже -10^oС) для исключения попадания на его ствол прямых солнечных лучей и атмосферных осадков. Если из пушки перед измерениями производилась стрельба, то ствол выдерживается в боксе или под навесом в тени до полного остывания в течение не менее двух часов.

2. Производят измерения отклонения от прямолинейности оси канала в 13-ти сечениях ствола с постоянным шагом h=400 мм с использованием прибора ПИНТ (прибора измерения непрямолинейности трубы).

Координаты сечений ствола относительно дульного среза X_i (i=l,2,...,13), в которых выполняются измерения, а также измеренные на стволе 1837 в вертикальной плоскости значения отклонения от прямолинейности оси канала у_i(i= l,2,...,13) представлены в табл.2.

3. Определяют составляющую отклонения снарядов от цели для каждого i-го сечения ствола γ_i (см. табл.2) как произведение:
γ_i = y_iK_i.
Значения известных постоянных коэффициентов чувствительности К_i (i=1, 2, . . . , 13) отклонения от цели снарядов индекса БМ для каждого i-го сечения ствола пушки Д-81, которые были установлены предварительно, также представлены в табл.2.

4. Определяют отклонение снарядов от цели γ (см. табл.2) как сумму:

Здесь значение известной постоянной составляющей отклонения снарядов индекса БМ от цели из прямолинейного ствола пушки которое было установлено предварительно, составляет γ₀ = 0,25 мрад.
Получено γ=0,76 мрад.

5. Определяют поправку в угол прицеливания орудия на отклонение снарядов от цели Δα (см. табл.2) по формуле:
Δα = -γ.
Получено Δα=-0,76 мрад.

6. Поправка Δα вводится в прицельный комплекс орудия для попадания снарядов в цель при дальнейшем ведении стрельбы.

В результате без стрельбы получена достоверная угловая величина отклонения снарядов от цели γ=0,76 мрад, которая входит в 90%-ый доверительный интервал этого параметра (0,62<γ_ф<1,04 мрад), установленный пристрелкой.

Таким образом, использование предлагаемого способа бесстрельбового определения и учета отклонения снарядов от цели взамен известного способа с применением пристрелки пушки Д-81 со стволом 1837 обеспечило возможность:
сэкономить 8 дорогостоящих выстрелов со снарядом индекса БМ;
исключить настрел ствола в количестве 8 выстрелов и тем самым увеличить ресурс его эксплуатации в войсках;
исключить загрязнение окружающей среды.

При достижении вышеперечисленных преимуществ точность предлагаемого способа бесстрельбового определения и учета отклонения снарядов от цели соответствует точности известного способа с применением пристрелки.