Добавил:
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:

книги из ГПНТБ / Преснухин, Леонид Николаевич. Основы теории и проектирования приборов управления учебное пособие для машиностроительных и энергетических вузов

.pdf
Скачиваний:
12
Добавлен:
29.10.2023
Размер:
10.64 Mб
Скачать

§ 35. Влияние ошибок на точность решения задачи

встречи

209

 

дХ .

 

.

 

дХ

X

 

1

дХ

?^д>

 

 

О^ =

 

 

 

1

 

дг

8*'+^Д

 

 

 

5^=

dY .

 

,

 

dY

 

 

 

 

 

 

 

 

(350)

 

 

------bWg

4

 

 

 

 

дД 5г,д;

 

 

 

др

 

 

дг

 

 

 

 

S®v==

дН »

 

,

 

дН

X

 

1

дн

---------

 

 

др

------ бшя

- ---------

 

0<»е

 

 

 

 

1

 

дг

 

 

 

дД

Чг-

 

 

После подстановки (349) и (350) в (348) и некоторых преобра­

зований получим

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

8(Т/ у—у(8? + т SlD?) 4~ Е?y.y(8s + ' S“£) + А/ у(8-^+ т ^д)

(351)

где j — 1, 2, 3 и

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

в.

у

 

 

 

 

 

Jo

 

9

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

E„. =J

Ч1УЛ-

е

а .

 

9

 

 

 

 

(352)

 

Ч)У

 

 

 

 

 

Jo

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Дч.

=j

oi4 .

J\Kiy

 

 

 

 

 

 

Д

 

 

 

Jo

 

 

 

 

 

 

 

 

Ч!У

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

В свою очередь

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

dqjy

dx

 

,

 

dqjy

ду

 

dqjy

dH '

 

dXy

 

dp

 

 

 

dYy

 

dp

 

dHy

др

 

dqj у

dx

 

.

dqj у

 

dY

, dqjy дН .

 

дХу

дг

 

 

 

dYy

 

дг

 

J

дВу

дг

 

'Bjy

 

dX

,

dqjy

dY

 

dq} у

дН .

 

 

В’- дХ? дД

1

 

dYy

дД

 

дНу

дД '

 

 

dt

 

dX

 

дг

dY

(

 

дт

 

д//_

 

 

•/ = dXy

dp

 

dYy

dp

1

 

дНу

дР

 

(353)

Л — дт

 

dX .

 

dr

dY

,

 

дг

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

J s~ дХу

дг

 

dYy

дг

1 dHy

дг

 

 

дг

 

дХ

 

 

дг

 

dY

 

 

дг

дН .

 

 

Д дХу

дД

1

dYy

 

дД

 

дНу

дД ’ ■

 

 

 

dqjy

,

dqjy 1

dqj

У_.

 

Jqiy = v,—-4-

 

 

V

дХу

Г

 

 

 

И дНу ’

 

Л=

1

дт

dY

 

 

'дг

 

У

 

'~дНу '

 

 

х дХ f

01

 

 

f

 

 

 

 

 

 

 

 

14

604

 

 

 

 

 

 

 

210 Глава IV. Решение задачи встречи снаряда с целью

Для выявления влияния параметров дифференцирующих и

дифференцирующе-сглаживающих устройств, а также следящих си­ стем на величину ошибок ПУАО необходимо ошибки 8ф,у, являю­

щиеся случайными функциями времени, заменить их статистически­ ми характеристиками, например спектральной плотностью.

Пусть известно, что спектральные плотности ошибок входных сферических координат равны соответственно:

С?~(ш); и G~(w).

?• д

Входящие в формулу (351) ошибки координат и скоростей являются сглаженными значениями. При этом сглаживание коор­ динат текущего положения цели, применяемых в рассматриваемом

ПУАО, равноценно в первом приближении сглаживанию сфериче­ ских координат цели со следующими функциями передачи:

8е=к:(р)в7; }

(354)

8Д=^(р)8Д. ]

 

Аналогично принимаем, что определение сглаженного значения вектора скорости движения цели равноценно сглаживанию мгно­ венных значений скоростей изменения сферических координат с пе­ редаточными функциями:

Ч-П (р)Н;

3(ue= Уше (у?) 8а>е;

Ytyp) 8дд.

Если учесть, что функция передачи дифференцирующе-сглажи-

вающего устройства связана с функцией передачи того же устрой­ ства, но работающего в режиме сглаживания, зависимостью

*M~pKY q\P),

то в результате получим:

3Р;

^e=^(p)8S; (

(355)

§ 35. Влияние ошибок на точность решения задачи встречи

211

Подставляя (354) и (355) в (351), получим ошибки в упрежден­ ных координатах, получающиеся при сглаживании текущих коорди­ нат и скоростей их изменения, но без отработки упрежденных коор­

динат следящими системами. Обозначим эти ошибки через 6<7;-у:

= Вч ,у [Г3 (р) + (р)] gp + Eq IИ (Р) + -*У (Р) ] £+

 

+ ^.у[^(р) + ^(р^)]8Д.

(356)

Зная ошибки 6<?ууи взаимные передаточные функции совместно работающих следящих систем УЗВ, можно определить ошибки от­

работанных значений упрежденных координат цели:

 

Ч’у=ГЛ (Р) Чу + Vj2 (Р) 8?2у +

(Р) 8Ду

(357)

Заменяя 8<77-у

их

выражениями из (356),

получим

 

Ч-У= [>7(р)-НШрЛ [в91уКл(р)+ва2уГУ2(р)4-

+

(Р)] 83 + [И(Р) +тУ?(р)]

 

(р) +

 

+

 

(Р) + %УР (Р)] S* + [*4 (Р) +

(р)] х

 

х [

 

(р)+Л2у у» (р)+Л3//з (Р)1 8Л

(358)

Введем обозначения:

 

 

 

Гр (р)+

(Р) ]

(Р) +^3/;2 (Р) + B4Y13 (р)] = '

[ Y* (р) + (р)] [£91уУу1 (р) + E42Yj2 (р) + E4Yjs (р)] =

 

 

 

= ^.у. (р);

 

 

? (359)

 

 

 

 

 

 

[ Уд (р) + -Уд (р) ] [А1у ув (р)+Дч2У^ (Р)+Лз/уз (Р)] =

 

 

 

-Уч, д(р)-

 

 

>

Если учесть,

 

 

 

что /==1, 2, 3, то получим девять

выражений

(для пространственной задачи), например У ур;

е;

Y? д; Yd ;

Edy£;

Е//уг.; КЯуЕ и Кяуд. Эти выражения

можно назвать

взаимными передаточными функциями ПУАО для соответствую­ щих координат текущей и упрежденной точек.

14*

212

Глава IV. Решение задачи встречи снаряда, с целью

Применяя теорему о спектральных плотностях, можно написать

выражения, связывающие спектральные плотности ошибок на вы­

ходе УЗВ со спектральными плотностями ошибок сферических ко­ ординат, поступающих в ПУАО.

Gq. (<“) = I

(» |2G~ (Ш) + |У?.

е (7Ш)|2 G~(<о) +

| /у

 

I jy

|

е

 

+ |Г,_

д(/«>)рбЛ-).

(360)

 

I

у у

I д

 

Если учесть, что дисперсия ошибок в координате qiy, получивщихся из-за ошибок в азимуте, вычисляется по формуле

f У

Л

и аналогично

°? Д = ? |г9.

Jy

J1

I

Л

 

 

 

 

го среднеквадратичная

ошибка в

координате <7у уна выходе УЗВ

может быть вычислена по

формуле

 

 

 

 

 

 

— 1/^а + °2

И" °2

 

п

(361)

 

V

я. Р

я.

»Р

я.

 

Д

 

 

 

Гу

jy

 

jy

 

 

Если при проектировании УЗВ исходные уравнения выбраны из

условий обеспечения наименьших взаимных

влияний, то при боль­

шинстве практических

расчетов ошибок выражения

(359) и (360)

могут быть значительно упрощены. При малых коэффициентах взаимовлияния, что имеет место на удаленных от параметра участ­ ках курса, можно считать, что следящие системы, решающие задачу встречи, работают независимо друг от друга. В этом случае все У,Др) =0 при j k, и выражения (359) принимают вид

Уя.

^Р)^\УЦр) + ^(р)\В9 Yj(p~)\

jy

I р

р

I Jy

Yqjyt{p)^\Y^p)+^l{p)\EqjYj{pY, (362)

Yq. д(р>|^(р)+^(/’)|Л. УДр),

jy

I

• I /у

$ 35. Влияние ошибок на точность решения задачи встречи

213

где Yj(p)—передаточная функция следящей системы, отрабаты­

вающей величину <7;-у.

Если в УЗВ отрабатываются координаты упрежденной точки

не в баллистической системе, то

по ошибкам а

легко вычи-

слить погрешности в орудийных установках: ру;

j у

и п.

Для этой цели необходимо знать лишь баллистические функции,

соответствующие артиллерийской

системе, для которой проекти­

руется ПУАО.

 

 

Глава V

БАЛЛИСТИЧЕСКИЕ ВЕЛИЧИНЫ И ПОПРАВКИ

§ 36, Баллистические величины

По упрежденным координатам цели определяются величины, зависящие от баллистики артиллерийской установки и боеприпаса, необходимые для наведения артиллерийских орудий. К этим вели­ чинам относятся:

1. Вертикальный угол прицеливания а. Сумма угла прицелива­

ния а и упрежденного угла места цели еу равна углу возвышения ср, т. е. углу наведения орудия в вертикальной плоскости.

2.Горизонтальный (боковой) угол прицеливания z, называемый чаще деривацией. Сумма деривации и упрежденного азимута равна углу горизонтального наведения орудия.

3.Установка взрывателя (трубки) п. Отсчет п устанавливается на шкале взрывателя, имеющегося на артиллерийском снаряде ди­ станционного действия, и определяет момент разрыва снаряда на его траектории.

4.Время полета снаряда т, поступающее в УЗВ и необходимое для решения задачи встречи.

Для вычисления баллистических величин достаточно знать лю­ бые две координаты, определяющие положение упрежденной точки в вертикальной плоскости, проходящей через точку стояния орудия. Такими координатами, например, могут быть Д. и Ну или Д7 и еу.

Зависимость баллистических величин от упрежденных коорди­ нат цели обычно задается в виде таблиц или графиков. Эти табли­ цы или графики составляют на научно-исследовательских артилле­ рийских полигонах для нормальных условий стрельбы путем отстре­ ла траекторий.

При отстреле траекторий полета заданного вида боеприпаса и

стрельбе из определенного типа орудий выбирают 7—8 траекторий, равномерно распределенных по всему диапазону углов возвыше­ ния, допустимых конструкцией орудия.

На каждой траектории выбирают несколько точек так, чтобы на различных траекториях иметь точки с одинаковой установкой взры­ вателя. Снаряды отбираются с нормальным весом, а заряды —

обеспечивающие нормальную начальную скорость.

§ 36. Баллистические величины

215

Отстрел всех траекторий производят в возможно короткий срок

(две-три ночи). При каждой установке взрывателя и угла возвы­

шения производят 15—20 выстрелов. С помощью двух фототеодоли­

тов фотографируют каждый разрыв и шкалы, показывающие, под какими угловыми координатами наведены оптические оси фототео­ долитов. Фототеодолиты расположены на концах точно измеренной базы, на середине которой располагается стреляющее орудие. Каж­ дый фототеодолит фотографирует всю группу выстрелов на одну пластинку.

Время полета каждого снаряда измеряется и регистрируется хронометрами с точностью до 0,01 сек.

Установки орудия и взрывателей, а по окончании отстрела — начальную скорость снаряда тщательно проверяют.

По отклонениям точек разрыва от средней точки пластинки и по угловым координатам оптической оси фототеодолита вычисляют

угловые координаты каждой точки разрыва. После обработки груп­ пы разрывов получают координаты средней точки разрывов, сред­ нее время полета, среднеквадратичное отклонение разрывов по угловым координатам и среднеквадратичное отклонение времени срабатывания взрывателя.

По угловым координатам, полученным с помощью двух фототе­ одолитов, вычисляют и линейные координаты средних точек разры­

ва и среднеквадратичные отклонения от них.

Для того чтобы в полученные данные внести коррективы на от­ клонение реальных условий стрельбы от нормальных, в течение все­ го отстрела измеряют температуру зарядов, скорость и направление ветра, плотность и температуру воздуха.

По приведенным к нормальным условиям стрельбы координа­

там средних точек разрывов на каждой траектории и среднему вре­

мени полета методами внешней баллистики определяют баллисти­

ческие коэффициенты. На основании результатов отстрела и вычис­ ленных баллистических коэффициентов рассчитывают и составляют графики изохрон (фиг. 121а) — кривых постоянного времени полета снаряда и графики траекторий с нанесенными на них пунктирными изотрубочными кривыми (фиг. 1216). В тех же координатах строят кривые и для деривации. С этих графиков путем интерполяции

можно снять значения угла возвышения, времени полета, установ­

ки взрывателя и деривации для любой точки плоскости стрельбы.

В результате составляются таблицы с баллистическими зависи­ мостями; некоторые из них приведены в приложении VI. Эти дан­ ные взяты из таблиц стрельбы для 85- и 76,2-лш зенитных пушек.

С качественной стороны зависимости баллистических величин от координат, определяющих положение упрежденной точки в плоско­ сти стрельбы, имеют приблизительно одинаковый вид для всех ти­ пов орудий и снарядов.

Характер зависимости полетного времени от горизонтальной

дальности и высоты виден из графиков, приведенных на фиг. 122. На

216

Глава V. Баллистические величины и поправки

этой фигуре,

так же как и на последующих, увеличение индекса

при координате, принимаемой за постоянную при построении кри­ вых, соответствует увеличению и самой координаты. На фиг. 123 по-

Фиг. 121а. График изохрон полета снаряда.

казана зависимость полетного времени от наклонной дальности и угла места цели.

На фигуре видно, что полетное время зависит в основном от на­

клонной дальности и в меньшей степени — от угла места упрежден-

ФиГ, 1216. График траекторий с изотрубочными кривыми.

ной точки. Этим свойством пользуются в тех случаях, когда полет­ ное время желательно определить как функцию только одной координаты. Так, например, в американском ПУАЗО М-10, состоя­ щем из потенциометров, полетное время вычисляется по существу

£ 36. Баллистические величины

217

в зависимости только от упрежденной наклонной

дальности. По­

грешность, которая при этом получается, компенсируется поправоч­ ными членами.

Вид зависимости установки взрывателя от координат упреж­ денной точки в значительной степени определяется типом взры­ вателя.

Установка механического взрывателя принимается прямо про­

порциональной полетному времени и дополняется лишь поправкой на время заряжания, о которой сказано ниже. Таким образом, в этом случае графики установки взрывателя будут отличаться от графиков полетного времени только масштабами по оси ординат.

Фиг. 122.

Графив

Фиг. 123. График зависимо­

зависимости

по­

сти полетного времени от

летного

времени

наклонной дальности и уг­

от горизонтальной

ла места.

дальности

и

высо­

 

ты.

 

 

 

Пороховые взрыватели при одинаковой установке, но при раз­ личных плотности и температуре воздуха будут гореть различное время. А так как указанные параметры атмосферы зависят от вы­ соты, то следует сделать вывод, что в этом случае нельзя считать установку взрывателя пропорциональной полетному времени.

По внешнему виду графики зависимости п от cL, и Ну или Ду и еу очень близки к кривым, изображенным соответственно на фиг.

122 и 123.

Вид зависимости угла прицеливания а от упрежденной горизон­ тальной дальности и высоты приведен на фиг. 124. В приборах с упрощенным методом решения угол прицеливания вычисляют по

формуле

а = Л(Ду) cosey,

где F (Ду) — баллистическая функция. В ПУАЗО чаще всего вычис­ ляется не а, а угол возвышения ф=еу+а.

Боковой угол прицеливания, или деривация, представляет собой

отклонение вращающегося снаряда вправо от плоскости стрельбы (при правой нарезке в канале ствола орудия). Величина деривации

для зенитных орудий среднего калибра не превышает 20—30 де­

218

Глава V. Баллистические величины, и поправки

лений угломера. Ввиду малости этого угла чаще всего его относят не к баллистическим величинам, а к поправкам.

Вид зависимости величины z от dr и Н7 показан на фиг. 125.

Часто боковой угол прицеливания определяется с некоторыми допу­ щениями в функции только наклонной дальности или времени по­ лета т, т. е.

г=/?1(Ду) или z — F2(x).

(363)

Фиг.

124. Зависимость

Фиг. 125.

Зависимость

угла

прицеливания а от

деривации

от горизон­

горизонтальной дально­

тальной

дальности

и

сти и высоты. упрежденной высоты.

Иногда идут еще на большие допущения, принимая-между z и

указанными двумя аргументами

линейную зависимость

или

2г = Л1

В^Д?

z=A2-\-B2z,

 

где Xi, Bi, А2

и В2 — постоянные

величины.

Все рассмотренные баллистические величины вычисляются по

упрежденным

координатам цели, в предположении, что условия

стрельбы нормальные. В действительности же реальные условия стрельбы всегда будут отличаться от нормальных. В связи с этим в приборах управления артиллерийским огнем учитывают ряд бал­ листических и метеороло! ических поправок.

§37. Поправки, учитываемые в ПУАО

Вприборах управления артиллерийским огнем обычно учиты­ вают четыре поправки:

1)

на изменение начальной скорости снаряда;

2)

на отклонение плотности воздуха от нормальной;

3)

на снос снаряда ветром и

4)

поправку

во взрыватель на время заряжания.

В системах,

устанавливаемых на подвижных объектах, учиты­

вают также поправки на скорость движения своего объекта. Кроме

учета поправок, в системах ПУС обычно предусматривают возмож­ ность введения корректур.

Соседние файлы в папке книги из ГПНТБ