RU2438095C1 - Controlled spinning projectile - Google Patents

Abstract

FIELD: weapons and ammunition.

SUBSTANCE: projectile includes electronic control equipment, control members made in the form of aerodynamic rudders, and sensing elements of projectile deviation from the specified trajectory, which are arranged on the basis of two micromechanical gyroscopes (MMG) arranged on two mutually perpendicular boards with radio elements installed on them and providing alignment of MMG signals supplied to electronic control equipment, with its own signals which are supplied to control members. Boards are fixed on common base installed perpendicular to longitudinal projectile axis X so that sensitive axes of MMG are perpendicular to each other and aligned with the corresponding transverse Y and Z axes of the projectile; at that, the base is developed in the projectile rotation direction relative to aerodynamic rudders through the angle the value of which is equivalent to the command shaping time for control members.

EFFECT: improving accuracy and enlarging the firing distance of artillery projectiles.

2 dwg

Description

Предлагаемое изобретение относится к области военной техники, в частности к артиллерийским управляемым снарядам, вращающимся по крену.The present invention relates to the field of military equipment, in particular to guided artillery shells rotating on a roll.

Известен магнитный датчик скорости вращения по крену, патент США 6556896 BA (заявка US 2002 42014 от 10.01.02), кл. НКИ 701-3, опубл. 29.04.03 г., устройство обеспечивает измерение скорости вращения по крену или углового положения по крену для управляемой ракеты и содержит пару магнитных датчиков, которые установлены внутри корпуса ракеты и генерируют аналоговый электрический сигнал, который отображает изменение интенсивности магнитного поля Земли вследствие наличия ферромагнитного элемента, который расположен внутри поля. Аналоговые сигналы преобразуют в цифровой формат и в составе потока данных передают на наземную станцию, где при помощи персонального компьютера вычисляют угловую скорость вращения ракеты по крену.Known magnetic roll speed sensor, US patent 6556896 BA (application US 2002 42014 from 01.10.02), class. NKI 701-3, publ. 04/29/03, the device provides a measurement of roll speed or roll angular position for a guided missile and contains a pair of magnetic sensors that are installed inside the missile body and generate an analog electric signal that displays the change in the intensity of the Earth’s magnetic field due to the presence of a ferromagnetic element, which is located inside the field. Analog signals are converted to digital format and transmitted to the ground station as part of the data stream, where the angular velocity of the rocket’s rotation along the roll is calculated using a personal computer.

Использование в управлении ракетой интенсивности электромагнитного поля, которая сама по себе является величиной весьма нестабильной и зависящей от многих геофизических факторов, приводит к погрешностям в ее измерении, а следовательно, и к неточности в наведении ракеты на цель. Кроме того, конструкция устройства предполагает наличие постоянной связи с наземной станцией, которая фактически управляет по крену ракетой, что значительно снижает помехозащищенность контура управления ракетой в целом.The use of electromagnetic field intensity in rocket control, which in itself is a very unstable quantity and depends on many geophysical factors, leads to errors in its measurement, and, consequently, to inaccuracies in aiming the rocket at the target. In addition, the design of the device assumes a constant connection with the ground station, which actually controls the roll of the rocket, which significantly reduces the noise immunity of the missile control loop as a whole.

Известно устройство для управления траекторией полета снаряда, патент США 6629668 BA (заявка 62092 от 04.02.02), кл. НКИ 244-3.22, опубл. 7.10.03, которое является прототипом предлагаемого изобретения. Для корректировки траектории движения снаряда после старта с корабля используют бортовые акселерометры, которые установлены ортогонально вдоль продольной оси снаряда. Нежелательные отклонения от заданной траектории корректируются путем срабатывания импульсных двигателей по сигналам с акселерометров, преобразованным в бортовой электронной аппаратуре. Импульсные двигатели установлены на периферийной поверхности корпуса снаряда. Подобное управление траекторией движения снаряда может существенно увеличить дальность стрельбы подобными снарядами из артиллерийских орудий.A device for controlling the flight path of a projectile is known, US Pat. No. 6,629,668 BA (application 62092 of 02/02/02), class. NKI 244-3.22, publ. 7.10.03, which is the prototype of the invention. To adjust the trajectory of the projectile after starting from the ship, onboard accelerometers are used that are mounted orthogonally along the longitudinal axis of the projectile. Unwanted deviations from a given trajectory are corrected by triggering pulsed motors according to signals from accelerometers converted to on-board electronic equipment. Pulse motors are mounted on the peripheral surface of the projectile body. Such control of the projectile trajectory can significantly increase the firing range of such shells from artillery shells.

Однако срабатывание импульсных двигателей, необходимых для корректировки траектории движения, является значительным возмущающим фактором, приводящим к дополнительным колебаниям снаряда. При стрельбе на большие дальности это влечет за собой увеличение рассеивания и большие промахи при подходе снаряда к цели.However, the operation of the pulse engines necessary to adjust the trajectory is a significant disturbing factor, leading to additional oscillations of the projectile. When firing at long ranges, this entails an increase in dispersion and large misses when the projectile approaches the target.

Задачей, решаемой данным изобретением, является повышение точности стрельбы артиллерийскими снарядами при одновременном увеличении дальности, за счет уменьшения (демпфирования) колебаний снаряда на траектории. Поставленная задача достигается тем, что в управляемом вращающемся снаряде, содержащем электронную аппаратуру управления, органы управления траекторией полета и чувствительные элементы отклонения снаряда от заданной траектории, органы управления выполнены в виде аэродинамических рулей, а чувствительные элементы скомпонованы на базе двух микромеханических гироскопов (ММГ), размещенных на двух взаимно перпендикулярных платах с установленными на них радиоэлементами, обеспечивающими совмещение сигналов ММГ, поступающих в электронную аппаратуру управления, с ее собственными сигналами, которые поступают на органы управления, при этом платы закреплены на общем основании, установленном перпендикулярно продольной оси снаряда X так, что чувствительные оси ММГ перпендикулярны друг другу и съюстированы с соответствующими поперечными осями Y и Z снаряда, причем основание развернуто в направлении вращения снаряда относительно аэродинамических рулей на угол, величина которого эквивалентна времени формирования команд для органов управления.The problem solved by this invention is to increase the accuracy of firing artillery shells while increasing range, due to the reduction (damping) of the projectile vibrations on the trajectory. The problem is achieved in that in a controlled rotating projectile containing electronic control equipment, flight path controls and sensitive elements of the projectile deviation from a given path, the controls are made in the form of aerodynamic rudders, and the sensitive elements are arranged on the basis of two micromechanical gyroscopes (MMG), placed on two mutually perpendicular boards with radio elements installed on them, ensuring the combination of MMG signals received in electronic control equipment, with its own signals that go to the controls, while the boards are fixed on a common base mounted perpendicular to the longitudinal axis of the projectile X so that the sensitive axes of the MMG are perpendicular to each other and aligned with the corresponding transverse axes Y and Z of the projectile rotated in the direction of rotation of the projectile relative to the aerodynamic rudders by an angle the value of which is equivalent to the time of formation of commands for the controls.

При таком регулировании величины команды управления колебания снаряда преобразуются в затухающие, уменьшается лобовое сопротивления снаряда, увеличивается дальность стрельбы и вероятность попадания снаряда в цель.With this regulation, the magnitude of the control command projectile vibrations are converted into decaying, the frontal resistance of the projectile decreases, the firing range and the probability of the projectile hitting the target increase.

Изобретение поясняется графическим материалом: фиг.1 и 2.The invention is illustrated in graphic material: figures 1 and 2.

На фиг.1 представлен общий вид снаряда с ММГ, установленными на платах, закрепленных на общем основании, на фиг.2 - вид по сечению А-А.Figure 1 presents a General view of the projectile with MMG mounted on the boards mounted on a common base, figure 2 is a view along section AA.

Управляемый снаряд 1 включает в себя аэродинамические рули 2, а чувствительные элементы представляют собой расположенное внутри снаряда 1, в его перпендикулярной продольной оси Х плоскости, основание в виде диска 3, к которому прикреплены две перпендикулярно расположенные платы 4 и 5. На этих двух платах смонтированы микромеханические гироскопы 6 и 7 (ММГ_Y и ММГ_Z), необходимые для измерения угловых скоростей колебаний снаряда относительно перпендикулярных осей (соответственно Y и Z). Чувствительная ось ММГ_Y съюстирована с осью изделия Y, а чувствительная ось ММГz съюстирована с осью изделия Z. Чувствительные оси ММГ_Y и ММГ_Z развернуты друг относительно друга на 90° и лежат в перпендикулярной плоскости изделия. На платах также размещены радиоэлементы, обеспечивающие совмещение сигналов ММГ, поступающих в электронную аппаратуру управления. Передача сигналов с ММГ в электронную аппаратуру управления 8 производится с помощью жгута. Основание с платами развернуто в плоскости по направлению вращения ω снаряда на угол α относительно плоскости аэродинамических рулей 2. Величина угла α определяется временем эквивалентного запаздывания при выдаче электрических параметров в бортовую аппаратуру и временем формирования команд управления.The guided projectile 1 includes aerodynamic rudders 2, and the sensing elements are located inside the projectile 1, in its plane perpendicular to the longitudinal axis X, a base in the form of a disk 3 to which two boards 4 and 5 are mounted perpendicularly micromechanical gyroscopes 6 and 7 (MMG _Y and MMG _Z ), necessary for measuring the angular velocity of oscillations of the projectile relative to the perpendicular axes (respectively Y and Z). The sensitive axis MMG _{Y is} aligned with the axis of the product Y, and the sensitive axis MMGz is aligned with the axis of the product Z. The sensitive axes MMG _Y and MMG _{Z are} rotated 90 ° from each other and lie in the perpendicular plane of the product. The boards also contain radio elements that provide the combination of MMG signals received by the electronic control equipment. The transmission of signals from MMG to electronic control equipment 8 is carried out using a harness. The base with the boards is deployed in a plane in the direction of rotation of the projectile ω at an angle α relative to the plane of the aerodynamic rudders 2. The value of the angle α is determined by the equivalent delay time when electrical parameters are issued to the on-board equipment and the time for generating control commands.

Из-за колебательных движений снаряда на траектории в чувствительных элементах ММГ возникают электрические сигналы, которые пропорциональны угловым скоростям колебаний в вертикальной и горизонтальной плоскостях. Электрические сигналы, после адаптации, попадают в электронную аппаратуру. Электронная аппаратура их обрабатывает и подает команды на аэродинамические рули.Due to the oscillatory movements of the projectile along the trajectory in the MMG sensitive elements, electrical signals arise that are proportional to the angular velocities of oscillations in the vertical and horizontal planes. Electrical signals, after adaptation, get into electronic equipment. Electronic equipment processes them and gives commands to the aerodynamic wheels.

Демпфирование колебаний снаряда по двум перпендикулярным осям осуществляется сигналами с датчика угловых скоростей, которые после определенной обработки и преобразования поступают в бортовую аппаратуру снаряда, где происходит их алгебраическое суммирование с основными сигналами управления. Полученные в результате алгебраического суммирования команды подаются на аэродинамические рули. В случае, когда направление колебания по какой-либо из экваториальных осей ведет к нежелательному отклонению снаряда от заданной траектории, команды, передаваемые на органы управления снаряда, увеличиваются пропорционально величине сигнала с датчика угловых скоростей. Если же направление колебания таково, что стремится вернуть снаряд на заданную траекторию, - команды, передаваемые на органы управления снаряда, уменьшаются также пропорционально величине сигнала с датчика угловых скоростей.Damping of the oscillations of the projectile along two perpendicular axes is carried out by signals from the angular velocity sensor, which, after some processing and conversion, enter the on-board apparatus of the projectile, where they are algebraically summed with the main control signals. The teams obtained as a result of algebraic summation are fed to the aerodynamic wheels. In the case when the direction of oscillation along any of the equatorial axes leads to an undesirable deviation of the projectile from a predetermined path, the commands transmitted to the projectile controls increase in proportion to the magnitude of the signal from the angular velocity sensor. If the direction of the oscillation is such that it seeks to return the projectile to a predetermined path, then the commands transmitted to the projectile controls also decrease in proportion to the magnitude of the signal from the angular velocity sensor.

Таким образом, использование в контуре управления артиллерийского снаряда ММГ для активного демпфирования колебаний на траектории позволяет обеспечить устойчивое наведение снаряда при наличии возмущающих факторов и, следовательно, повысить дальность и точность стрельбы.Thus, the use of the MMG artillery shell in the control loop for active damping of oscillations on the trajectory allows for stable guidance of the projectile in the presence of disturbing factors and, consequently, to increase the range and accuracy of firing.

Claims (1)

Управляемый вращающийся снаряд, содержащий электронную аппаратуру управления, органы управления траекторией полета и чувствительные элементы отклонения снаряда от заданной траектории, отличающийся тем, что органы управления выполнены в виде аэродинамических рулей, а чувствительные элементы скомпонованы на базе двух микромеханических гироскопов, размещенных на двух взаимно перпендикулярных платах с установленными на них радиоэлементами, обеспечивающими совмещение сигналов микромеханических гироскопов, поступающих в электронную аппаратуру управления, с ее собственными сигналами, которые поступают на органы управления, при этом платы закреплены на общем основании, установленном перпендикулярно продольной оси снаряда Х так, что чувствительные оси микромеханических гироскопов перпендикулярны друг другу и съюстированы с соответствующими поперечными осями Y и Z снаряда, причем основание развернуто в направлении вращения снаряда относительно аэродинамических рулей на угол, величина которого эквивалентна времени формирования команд для органов управления. A guided rotating projectile containing electronic control equipment, flight path controls and sensitive elements for projectile deviation from a predetermined path, characterized in that the controls are made in the form of aerodynamic rudders, and the sensitive elements are arranged on the basis of two micromechanical gyroscopes placed on two mutually perpendicular boards with radioelements installed on them, ensuring the combination of signals of micromechanical gyroscopes entering the electronic control equipment, with its own signals that go to the controls, while the boards are fixed on a common base mounted perpendicular to the longitudinal axis of the projectile X so that the sensitive axes of the micromechanical gyroscopes are perpendicular to each other and aligned with the corresponding transverse axes Y and Z of the projectile the base is rotated in the direction of rotation of the projectile relative to the aerodynamic rudders by an angle the magnitude of which is equivalent to the time of command formation for the controls.

Images