6.7. Способы наводки оптических визирных устройств на цель оператором

Н аводка оружия на цель очень часто осуществляется человеком-оператором. При этом в общем случае рукоятку управления (РУ), визирное устройство (ВУ) прицельной системы и исполнительный двигатель (ИД) могут быть связаны тремя способами (рисунок 6.15).

Схема соответствует случаю, когда визирное устройство управляется от рукоятки управления, а управление установкой (ИД) осуществляется от визирного устройства через следящий привод. По схеме от рукоятки управления осуществляется управление установкой (дистанционно с использованием следящего привода), а поворот визирного устройства осуществляется по командам от установки (также дистанционно с использованием второго следящего привода небольшой мощности). По схеме визирное устройство и установка (через следящий привод) управляются от рукоятки управления одновременно.

Анализ приведенных схем управления наводкой оружия по критериям простоты конструкции, точности наводки оружия на цель и возможности управления от одной рукоятки управления несколькими установками одновременно показывает преимущества применения -й схемы.

В рассматриваемых схемах наводка оружия осуществляется оператором, который наблюдает за целью визуально или с помощью технических средств. Ошибка наводки в этом случае характеризует точность действия системы «оператор – система управления наводкой визирного устройства на цель». Исследования показали, что ошибки, допускаемые оператором при слежении за целью, зависят как от эргономических характеристик рукоятки управления, так и от способа связи рукоятки управления с визирным устройством.

Установлено, что оператор, осуществляя наводку визирного устройства двумя руками, совершает наименьшие ошибки, если размеры плеч рукоятки управления лежат в пределах . Линейное перемещение концов рукоятки будем обозначать через .

Связь между рукояткой управления с визирным устройством может быть различной. В соответствии с типом этой связи различают систему управления наводкой визирного устройства на цель по положению, систему управления наводкой визирного устройства на цель по скорости, и комбинированную систему управления наводкой визирного устройства на цель.

Система управления наводкой визирного устройства на цель по положению характеризуется тем, что визирное устройство поворачивается на угол, пропорциональный углу поворота рукоятки управления.

В системе управления наводкой визирного устройства на цель по скорости от величины и направления поворота рукоятки управления зависят скорость и направление движения визирного устройства. Если рукоятка управления находится в некотором среднем положении, то визирное устройство неподвижно.

Комбинированная система управления наводкой визирного устройства на цель представляет собой такое сочетание управления наводкой визирного устройства на цель по положению и по скорости, при котором поворотом рукоятки управления одновременно изменяется угловое положение визирного устройства и задается определенная скорость его перемещения.

При сравнительной оценке различных систем управления наводкой визирного устройства на цель наиболее важным критерием является точность слежения за подвижной целью, которую способна обеспечить система. Однако следует учитывать также простоту конструкции системы и другие свойства.

В качестве характеристики точности слежения за целью обычно принимается среднее квадратичное отклонение ошибки слежения за подвижной целью, или, как ее называют, ошибка наводки. Ошибки наводки, допускаемые оператором при слежении за подвижной целью, зависят как от типа системы наводки визирного устройства на цель, так и от ее параметров.

В системе управления наводкой визирного устройства на цель по положению между рукояткой управления и визирным устройством включено усилительное звено с коэффициентом усиления . Таким образом, угол поворота визирного устройства равен

.

Коэффициент усиления системы управления наводкой визирного устройства на цель по положению является единственным параметром, характеризующим свойства этой системы с точки зрения точности слежения за целью. Минимальные ошибки наводки визирного устройства на цель обеспечиваются при оптимальном коэффициенте усиления .

Если перейти от линейного перемещения рукоятки управления к угловому перемещению, то оптимальные значения передаточного числа , представляющее собой отношение угла поворота визирного устройства к углу поворота рукоятки управления , будет лежать в пределах Если закрепить ручку управления неподвижно на визирном устройстве, т.е. реализовать передаточное число (получить более простую по конструкции систему), то это будет приводить к ухудшению точности наводки визирного устройства на цель. Однако в большинстве случаев идут на некоторое ухудшение точности наводки визирного устройства на цель для достижения более простой, а значит и более надежной системы. Это оправдывается еще и тем, что сам редуктор вносит ошибку в точность наводки визирного устройства на цель.

В системе управления наводкой визирного устройства на цель по скорости между рукояткой управления и визирным устройством имеется привод визирного устройства (ПВУ). Связь между линейным перемещением рукоятки управления и скоростью поворота визирного устройства определяется регулировочной характеристикой. При линейной регулировочной характеристике угловая скорость перемещения визирного устройства будет пропорциональна линейному смещению рукоятки управления от нейтрального положения

.

где -коэффициент усиления ПВУ.

Учитывая, что и переходя к операторной форме, получим передаточную функцию системы управления наводкой визирного устройства на цель по скорости

.

Следовательно, в системе управления наводкой визирного устройства на цель по скорости между рукояткой управления и визирным устройством включено интегрирующее звено с коэффициентом усиления , определяющим скорость перемещения визирного устройства от величины линейного перемещения рукоятки управления. Коэффициент усиления является единственной характеристикой рассматриваемой системы, определяющей точность слежения за целью. Исследованиями установлено, что оптимальное значение коэффициента усиления (при указанных выше размерах рукоятки управления).

О днако при оптимальной величине для достижения максимальной скорости вращения оружия от оператора потребуется перемещение рук на большое расстояние. Это создает неудобства в работе оператора и увеличивает время, затрачиваемое на переброс оружия из одного положения в другое. Такой недостаток устраняется применением регулировочной характеристики ПВУ, имеющей излом (рисунок 6.16). При небольших отклонениях рукоятки управления ПВУ работает с оптимальным коэффициентом усиления (участок регулировочной характеристики с небольшой крутизной), обеспечивая максимально точное слежение за целью. При большом отклонении рукоятки управления ПВУ работает с большим коэффициентом усиления (участок регулировочной характеристики с большой крутизной), обеспечивая быстрый поворот визирного устройства, и, следовательно, быстрый переброс оружия.

Сопоставляя системы управления наводкой визирного устройства на цель по положению и по скорости, можно сделать следующие выводы. При оптимальных значениях своих параметров обе системы обеспечивают приблизительно одинаковую точность слежения за целью.

Система управления наводкой визирного устройства на цель по скорости облегчает работу оператора – ему не надо выполнять функции интегрирующего звена.

Однако хорошо обученный оператор и с помощью системы управления наводкой визирного устройства на цель по положению обеспечивает слежение за подвижной целью с такой же точностью, как и с использованием системы управления наводкой визирного устройства на цель по скорости.

Из-за наличия ПВУ система управления наводкой визирного устройства на цель по скорости является конструктивно более сложной.

По этим причинам, когда речь идет о применении одной из этих двух систем, предпочтение отдают системе управления наводкой визирного устройства на цель по положению.

Комбинированная система управления наводкой визирного устройства на цель представляет сочетание системы управления наводкой визирного устройства на цель по положению и системы управления наводкой визирного устройства на цель по скорости. В такой комбинированной системе одним поворотом рукоятки управления визирному устройству задается определенное новое положение и определенная скорость его движения.

Структура комбинированной системы управления наводкой визирного устройства на цель представлена на рисунке 6.17. Рукоятка управления связана с визирным устройством двумя параллельными цепями.

Верхняя цепь служит для управления наводкой визирного устройства на цель по положению, содержит усилительное звено с коэффициентом усиления и через суммирующее устройство обеспечивает поворот визирного устройства на угол

Н

19. Изд. №9872

ижняя цепь служит для управления наводкой визирного устройства на цель по скорости, содержит интегрирующее звено с коэффициентом усиления и через суммирующее устройство обеспечивает поворот визирного устройства со скоростью , а поворот визирного устройства, определяемый действием только нижней цепи управления ,определится как

О дновременное действие обеих цепей обеспечивает поворот визирного устройства на угол . Передаточная функция комбинированной системы управления наводкой визирного устройства на цель имеет вид

В частных случаях, при равенстве нулю одного из коэффициентов, комбинированная система управления визирного устройства на цель превращается либо в систему управления наводкой визирного устройства на цель по положению (при ), либо в систему управления наводкой визирного устройства на цель по скорости (при ).

Комбинированная система управления наводкой визирного устройства на цель характеризуется двумя параметрами: и .

Экспериментальным путем установлено, что наиболее точное слежение за целью с использованием комбинированной систему управления наводкой визирного устройства на цель достигается при ее оптимальных параметрах, равных и . При переводе в градусную меру числовые значения этих коэффициентов будут соответственно приблизительно равны и .

Комбинированная система управления наводкой визирного устройства на цель при оптимальных параметрах ее коэффициентов усиления дает выигрыш в точности слежения за целью в 2…3 раза по сравнению с системами управления наводкой визирного устройства на цель по положению и по скорости.

Повышение точности объясняется тем, что при работе с комбинированной системой управления наводкой визирного устройства на цель оператор, обнаружив ошибку в положении визирного устройства относительно цели, одним движением рукоятки управления вносит изменение и в положение визирного устройства и в скорость движения визирного устройства (уточняет синхронность движения ВУ с целью). В промежутках между внесением поправок оператор удерживает рукоятку управления неподвижно, т.е. он освобожден от необходимости выполнять функцию интегрирующего звена. Эта работа осуществляется приводом визирного устройства, который поворачивает визирное устройство со скоростью, близкой к угловой скорости линии цели. После того, как накопится заметная ошибка, оператор, вновь поворачивая рукоятку управления, устраняет ошибку слежения визирного устройства за целью и приближает скорость поворота визирного устройства к угловой скорости линии цели.

Отметим еще раз роль следящего привода СУНО. Следящий привод обеспечивает связь визирного устройства с оружием и через точность работы определяет эффективность боевого применения подвижных артиллерийских установок.