ГЛАВНАЯ НА ВООРУЖЕНИИ ПЕРСПЕКТИВНЫЕ
РАЗРАБОТКИ
ОГНЕВАЯ МОЩЬ
ЗАЩИТА ПОДВИЖНОСТЬ 

ЭКСКЛЮЗИВНЫЕ МАТЕРИАЛЫ  БИБЛИОТЕКА ФОТООБЗОРЫ
 


 

ОПТИКО-ЭЛЕКТРОННАЯ СИСТЕМА ДЛЯ АВТОМАТИЧЕСКОГО СОПРОВОЖДЕНИЯ БРОНЕОБЪЕКТОВ С ТАНКА-НОСИТЕЛЯ

И. С. Крылов, Н. Н. Мареева, В. И. Галулин

Вестник бронетанковой техники. 1973. № 2.

 

Полуавтоматические системы наведения проти­вотанковых управляемых реактивных снарядов (ПТУРСов) обладают существенным недостат­ком – точность наведения снаряда на цель в значи­тельной степени зависит от качества ручного сопровождения цели оператором.

Исследования показали, что вероятность пора­жения цели 0,9-0,96 на дистанции 3000 м может быть обеспечена только при условии, если среднее квадратичное значение ошибок сопровождения цели не будет превышать по вертикали 0,3-0,45 м в плоскости цели, по горизонтали – 0,45-0,6 м. Реальные же ошибки ручного сопровождения на этой дистанции превышают допустимые в 2-3 раза.

Поэтому указанные точности сопровождения могут быть достигнуты только при использовании автома­тических систем сопровождения цели, в которых роль оператора сводится к минимуму.

При разработке систем автоматического сопро­вождения цели необходимо учитывать следующие особенности движущейся цели.

  1. Танк представляет собой малоконтрастную достаточно подвижную цель с малыми угловыми размерами (особенно на больших дистанциях 2-3 км).
  2. При движении цели конфигурация ее изме­няется.
  3. При движении цели и изменении условий ос­вещения изменяется распределение яркости по ее поверхности.
  4. Цель перемещается на фоне разнообразных неоднородных земных покровов, пространственное распределение яркости которых изменяется в зави­симости от освещения.
  5. Удары, качка и вибрации, возникающие при движении танка-носителя, создают тяжелые дина­мические условия для работы пеленгатора.

Первый этап решения задачи заключался в ис­следовании спектрального и пространственного рас­пределения лучистости танков и природных обра­зований в широкой области спектра от 6,4 до 14 мкм.

Рядом исследований установлены следующие факторы, которые следует учитывать при разра­ботке систем автоматического сопровождения цели.

1. В видимой части спектра средний контраст между танками и природными образованиями зна­копеременный в пределах +0,2-0,4.

2. Инфракрасную часть спектра можно разде­лить на три диапазона. В диапазоне 0,7-2,5 мкм лучистость танков и фонов, как и в видимой части спектра, определяется их отражательной способ­ностью; контраст между танком и различными фо­нами отрицательный (лучистость фона выше лучис­тости цели), его величина не зависит от ракурса цели, а его среднее значение лежит в пределах 0,2-0,9. Диапазон 2,5-3,5 мкм характеризуется малыми уровнями энергии отраженного и собствен­ного теплового излучения. В диапазоне 3,5-14 мкм лучистость танков и фонов определяется их собственным тепловым излучением, которое практически соответствует излучению АЧТ при той же темпера­туре. Знак контраста положительный. Величина его зависит от ракурса цели и находится в преде­лах 0,1-0,6, исключая лобовую проекцию. Контраст лобовой проекции при благоприятных условиях со­ставляет 0,01-0,03, при неблагоприятных (в холод­ную, дождливую погоду и т. п.) практически отсут­ствует.

По данным исследований для пассивных оптико­электронных систем автоматической пеленгации, работающих по объектам БТТ, можно рекомендо­вать три участка: 0,7÷1,4 мкм, 3,5÷5,5 мкм и 7÷14 мкм. Из них для работы в светлое время су­ток следует отдать предпочтение первому участку, в котором в отличие от двух других контраст между танками различных типов и разнообразными природными образованиями не зависит от ракурса.

Установлено также, что контраст между отдель­ными фонами может быть такой же величины, что и между танком и фоном, а отдельные участки фона могут иметь приблизительно те же угловые размеры и энергетический контраст, что и танк.

В этом случае помехозащищенность координа­тора может быть обеспечена при условии, близком к условию максимальной помехозащищенности координатора от внешних помех, т. е. при равенстве угловых размеров поля зрения координатора и це­ли, когда влияние фона исключено. Поэтому в си­стемах пеленгации объектов БТТ рационально при­менять модуляторы, позволяющие определять энер­гетический центр поля зрения.


В результате сравнительного анализа координа­тора с подобными модуляторами [1] установлено, что наиболее приемлем для данного случая коорди­натор с полудисковым модулятором. Такой коорди­натор имеет относительно простую структурную схему и обеспечивает наибольшую величину полез­ного сигнала. В электрическом тракте такого коор­динатора происходит линейное преобразование сигнала и шума.

Возможность применения в оптическом канале телескопической системы позволяет проектировать входной зрачок на одну и ту же площадь чувстви­тельного слоя приемника при изменении поля зре­ния с помощью полевой диафрагмы и тем самым исключить влияние неравномерности зонной харак­теристики приемника.

Теоретические исследования работы анализа­тора с полудисковым модулятором показали, что при отношении углового размера поля зрения к ви­димому угловому размеру цели, не превышающему 1,4, ошибка координатора за счет неравномерности фона не превышает 20 см в плоскости цели [1].

Условие помехозащищенности выполняется на дистанциях от 500 до 3000 м с помощью четырех сменных диафрагм поля зрения, что подтверждено экспериментом.

В таблице приведены размеры поля зрения, обеспечивающие надежное сопровождение танка на различных дистанциях в реальных условиях, и угло­вые размеры цели на этих дистанциях.

 

Размеры поля зрения, обеспечивающие надежное сопровождение танка

Дистанция, м

500

1000

2000

3000

Поле зрения надежно­го сопровождения, мин

10,8-14,4

7,2-10,8

3,6-7,2

3,6

Истинный вертикаль­ный размер цели, мин

18

9

4,5

3

 

На основании сравнительной оценки пороговой дальности координатора в рекомендованных участ­ках спектра и при использовании различных фото­приемников (ФЭУ с кислородно-серебряно-цезиевым катодом, германиевого и кремниевого фотодиодов, фотосопротивлений InSb, Ge:Au, Ge:Zn установлено, что наибольшую дальность действия может обеспечить координатор, работающий в об­ласти спектра 0,7-1,4 мкм с ФЭУ в качестве при­емника излучения [2]. Координатор с площадью объектива 35 см2 способен обеспечить дальность действия 3000 м при высокой чувствительности к перемещению цели.

На рис. 1 приведены зависимости дальности действия координатора L от величины перемещения цели а в рекомендованных областях спектра для фотоприемников при различных величинах К – контраста между целью и фоном (а) и ΔТ – превышения температуры цели над температурой окру­жающей среды (б).

Экспериментальная проверка возможности ав­томатического сопровождения объектов БТТ в ре­альных условиях проводилась на пеленгаторах ДП-349, НП-17 и на координаторе КТГС-7.

 

Пеленгатор ДП-349 был разработан для иссле­дования возможности автоматического сопровожде­ния танка с неподвижного основания. Исследова ния показали, что надежное сопровождение танков в различных условиях на дистанции 3000 м при вы­полнении условий помехозащищенности обеспечи­вается только при работе в участке спектра 0,7-1,1 мкм. При работе в видимой части спектра на­блюдались частые срывы сопровождения.

 

Рис. 2. Блок-схема пеленгатора НП-17:

1-3 – защитное гиростабилизированное и неподвижное зеркала соответственно; 4, 5 –

двухклино­вые компенсаторы; 6 – объектив; 7 – призма; 8-11 – визир; 8-10,12,13 – канал фоторегистра­ции; 14-60 – фотоэлектрический канал автоматического сопровождения цели


 

Блок-схема пеленгатора представлена на рис. 2. НП-17 состоит из трех каналов, их оптическая часть имеет общий вход, который включает в себя защитное зеркало 1, гиростабилизированное зерка­ло 2, неподвижное зеркало 3 для создания перископичности, два двухклиновых компенсатора 4 и 5, объектив 6 и призму 7. На верхней скошенной гра­ни призмы нанесен интерференционный фильтр, пропускающий в фотоэлектрический канал автома­тического сопровождения цели 14-60 ближний ИК-диапазон спектра и отражающий видимую часть спектра в визир 8-11 и канал фоторегистра­ции 8-10, 12, 13.

Для достижения необходимой точности [3] сле­дящая система танкового пеленгатора выполнена в двухконтурном варианте (состоит из грубого и точного контуров).

Грубый контур 50, 51, 55-59, 2 выполняет гру­бую стабилизацию поля зрения и грубую отработку относительной скорости цели. Точный контур 4-7, 14-49 отрабатывает оставшиеся возмущения с по­мощью двухклиновых компенсаторов и является датчиком изменения относительной скорости пере­мещения цели для грубого контура.

Сигнал рассогласования является функцией не только смещения целей (рабочий сигнал), а также и ряда других параметров, таких как форма и уг­ловые размеры цели, разность лучистостей цели и фона, пропускания атмосферы, чувствительности и нагрузки приемника, усиления усилительного трак­та, которые изменяются во времени и нарушают нормальный режим работы пеленгатора.

Для исключения влияния этих факторов разра­ботана система автоматической стабилизации кру­тизны пеленгационной характеристики координато­ра 16, 26-33, для чего изображению в поле зрения координатора сообщается дополнительное движе­ние под углом 45° к координаторным осям с опре­деленной амплитудой и частотой посредством вра­щения двух'оптических клиньев 16 в противополож­ных направлениях. При этом в спектре сигнала появляются частотные составляющие, несущие информацию только об изменении перечисленных параметров. Эти сигналы используются для стаби­лизации крутизны пеленгационной характеристики координатора [4].

Работают с НП-17 следующим образом. Опера­тор, разворачивая гиростабилизированное зеркало в двух координатных плоскостях, производит ос­мотр местности. Сигналы управления на гиростабилизатор подаются с пульта управления 54-56. При обнаружении цели оператор подводит изображение цели к центру перекрестия сетки визира. Одновре­менно, сравнив размер изображения цели с коль­цами сетки (угловые размеры колец соответственно равны угловым размерам поля зрения фотоэлек­трического канала, а их центры в пространстве объективов совмещены), включает необходимую диафрагму поля зрения фотоэлектрического канала. При прохождении цели через выбранное поле зре­ния оператор переводит прибор на автоматическое сопровождение цели.

Полевые испытания танкового пеленгатора НП-17 в весенних, летних, осенних и зимних усло­виях показали, что автоматическое сопровождение цели с движущегося основания надежно и удовле­творяет предъявляемым требованиям.

В результате обработки материалов эксперимен­тов получены следующие значения ошибок автома­тического сопровождения цели на дистанциях от 500 до 3000 м:

- среднее значение ошибок составляет по гори­зонтали 0,3 м, по вертикали 0,1 м;

- среднее квадратическое значение ошибок 0,6 м по горизонтали и 0,2 м по вертикали.

Очевидно, что полученные ошибки автоматичес­кого сопровождения находятся в пределах требуе­мой точности.

Таким образом, исследования в длинноволновой инфракрасной области спектра с помощью коорди­натора КТГС-7 (разработки ЦКБ «Геофизика» с приемниками НИИ ПФ InSb, Ge:Au и Ge:Zn) показали, что при работе по тепловому контрасту танка дальность действия по лобовой проекции не превышает 1000 м, а по наиболее нагретому левому борту – 2400 м. Работа по лобовой проекции в хо­лодную и сырую погоду невозможна.

Разработанная оптико-электронная система пе­ленгации объектов БТТ в дневное время суток мо­жет быть использована как при создании автомати­ческих систем наведения ПТУРС, так и автомати­ческих прицелов танковых пушек.

 

ЛИТЕРАТУРА

  1. Крылов И. С. Выбор параметров координатора пас­сивной танковой системы пеленгации для автоматического сопровождения танка-цели в дневных условиях. «ВОТ», се­рия X, 1968, вып. 7.
  2. Крылов И. С., Гагул ин В. И. Выбор рабочего участка спектра и приемника излучения для пассивной оптико­электронной системы автоматического сопровождения объек­тов бронетанковой техники (БТТ). «ВОТ», серия X, 1969, вып. 12.
  3. Мареева Н. Н., Крылов И. С. К вопросу о повы­шении точности сопровождения цели танковым пеленгатором. «ВОТ», серия X, 1971, вып. 32.
  4. Крылов И. С., Пономарев А. Г. К вопросу о вы­боре параметров системы стабилизации пеленгационной харак­теристики теплового пеленгатора. «ВОТ», серия X, 1968, вып. 7.

 

 

 

 











 
ГЛАВНАЯ НА ВООРУЖЕНИИ ПЕРСПЕКТИВНЫЕ
РАЗРАБОТКИ
ОГНЕВАЯ МОЩЬ
ЗАЩИТА ПОДВИЖНОСТЬ 

ЭКСКЛЮЗИВНЫЕ МАТЕРИАЛЫ  БИБЛИОТЕКА ФОТООБЗОРЫ