CELOWNIKI STOSOWANE W 23 MM ARMATACH PRZECIWLOTNICZYCH, ICH ROZWÓJ I MODERNIZACJA

Streszczenie

W referacie przedstawiono rodzaje celowników tachometrycznych wytwarzanych i dostarczanych przez przemys w latach 1987-2001 dla Wojsk Obrony Przeciwlotniczej. By y to kolejno celowniki GP-1R, GP-02MR, GP-03WK, GP-04, pracuj ce na bazie giroskopu RC-05 o z o onej konstrukcji, ma ej ywotno ci i ograniczonym k cie wyprzedzenia. Opracowane w Przedsi biorstwie PREXER i zastosowane od roku 2002 przez Wojska Obrony Przeciwlotniczej bezgiroskopowe celowniki CKE-1 i CKE-2 ze sterowanym cyfrowo zwierciad em zwi kszaj mo liwo ci ich zastosowania m.in. do celów o du ej pr dko ci k towej ze wzgl du na mo liwo wypracowywania wi kszego k ta wyprzedzenia.

1. CELOWNIKI TACHOMETRYCZNE WYPRODUKOWANE DLA ARMII POLSKIEJ W LATACH 1987-2001 1.1. Wst p

Analizuj c mo liwo ci zakupowe przez armi sprz tu obronnego dochodzimy do wniosku, e w obecnych realiach finansowych armii nie sta na zakupy nowoczesnego (drogiego) sprz tu. W tej sytuacji oczywistym jest, e przedsi wzi cia przemys u pracuj cego na rzecz obronno ci kraju powinny koncentrowa si na pracach zmierzaj cych do modernizacji sprz tu obecnie u ytkowanego. Zasada ta obowi zywa równie b dzie w obszarach sprz tu przeznaczonego dla wojsk obrony przeciwlotniczej, przy równoczesnym warunku dostosowania go do istniej cych struktur. W niniejszym referacie ograniczono si do omówienia niektórych przedsi wzi modernizacyjnych dokonywanych w Przedsi biorstwie PREXER, dotycz cych zestawów artyleryjskich i artyleryjsko-rakietowych bliskiego zasi gu a konkretnie celownikami stosowanymi w w/w zestawach. 1.2. Celowniki tachometryczne � rozwój i modernizacja

Wspó prac z wojskami obrony przeciwlotniczej pracuj cy w Przedsi biorstwie PREXER specjali ci rozpocz li w roku 1983 poprzez uczestnictwo w pracach wdro eniowych celownika tachometrycznego GP-1R, przeznaczonego do zestawu artyleryjsko-rakietowego ZUR-23-2S, który wszed na uzbrojenie Wojska Polskiego w 1987 roku. Opracowany przez specjalistów WITU w Zielonce giroskopowy celownik GP-1R by pierwszym tego typu wyrobem w Polsce. Pracuj cy na bazie giroskopu RC-05 w/w celownik posiada nast puj ce parametry techniczne:

- zakres wypracowywanego k ta wyprzedzenia - 0÷14,5° - zakres wypracowywanego k ta celownika - 0÷2° - zakres wprowadzanych odleg o ci - 1÷25 hm (p ynnie)

4÷24 hm (poprzez pokr t o) - napi cie zasilania celownika - 12 V (+10%, -15%) - moc pobierana - maks. 125 W

- masa - 15 kg

Niezb dny do trafienia celu k t wyprzedzenia celownik GP-1R wypracowywa automatycznie poprzez p ynne ledzenie celu. Warto wypracowywanego k ta wyprzedzenia jest proporcjonalna do iloczynu pr dko ci k towej ledzonego celu i czasu lotu pocisku do punktu trafienia. Podobnie w sposób automatyczny celownik realizowa niezb dny k t celownika (poprzez przesuni cie w dó znaku celowniczego) o wielko wynikaj c z zadanej odleg o ci i k ta podniesienia. Wypracowywane przez celownik GP-1R k ty wyprzedzenia i k ty celownika zawieraj ni ej wymienione Tabele 1 i 2. Tabela 1

K t wyprzedzenia ( Odleg o (hm) = 2°/s = 7°/s

WIZOW. 4 6 8

10 12 14 16 18 20 22 24

4°49� ± 58� 5°48� ± 1°10� 6°53� ± 1°23� 8°00� ± 1°36� 9°02� ± 1°49�

10°00� ± 2°

3°13� ± 39�

5°11� ± 1°02� 7°42� ± 1°33� 10°22� ± 2°05� 13°18� ± 2°40�

Tabela 2

Odleg o (hm) K t celownika ( °) WIZOW.

6 10 14 18 24

0°00� 0°13� ± 7� 0°25� ± 8�

0°39� ± 12� 0°56� ± 17� 1°22� ± 26�

Analizuj c parametry wypracowywanych k tów wyprzedzenia w funkcji pr dko ci k towej celu wida wyra nie jego ograniczenia. Przy pr dko ci k towej = 7°/sek:

- maksymalny mo liwy do wypracowywania k t wyprzedzenia celownik uzyskiwa dla odleg o ci 12 hm, co w sposób oczywisty ogranicza o jego zastosowanie (odpowiada to pr dko ci celu ~ 150 m/sek.)

- tolerancje k tów wyprzedzenia dochodzi y do 2°40�, co przekracza o o 20% wielko ci nominalne.

Niezale nie od w/w ogranicze celownik ten uzyskiwa lepsze wyniki (w stosunku do ZAP-23) szczególnie podczas strzela do celów manewruj cych. W roku 1994 w Przedsi biorstwie PREXER rozpocz to prace nad kolejnym wariantem celownika

tachometrycznego GP-03WK, przeznaczonego do artyleryjskiego zestawu ZU-23-2T. Celownik ten o parametrach techniczno-u ytkowych podobnych jak GP-1R zosta wyposa ony w:

- dodatkowy wska nik azymutu, u atwiaj cy przechwycenie celu, - podwójn balistyk (pocisk klasyczny i pocisk podkalibrowy), - nowoczesne pakiety elektroniczne, eliminuj ce du awaryjno przestarza ej konstrukcji pakietów elektronicznych zastosowanych w GP-1R.

Podstawow zalet celownika GP-03WK by a jednak mo liwo modernizacji 23 mm armat przeciwlotniczych (z celownikiem ZAP-23) do poziomu ZU-23-2T poprzez zast pienie celownika

mechanicznego (wektorowego) celownikiem tachometrycznym. Modernizacja ta (rozpocz ta w roku 1999) jest wykonywana przez Wojskowe Zak ady Remontowe w urawicy. Dla wyczerpania tematu nale y nadmieni o opracowanym i wdro onym w Przedsi biorstwie PREXER celowniku tachometrycznym GP-02MR, zastosowanym w Marynarce Wojennej od 1996 roku. Celownik ten pracuje z takim samym giroskopem RC-05M, posiada wszystkie cechy celowników GP-1R i GP-03WK. Jedynym wyró nieniem by podwójny o wietlacz z ruchom i nieruchom siatk dla kompensacji przechy u okr tu. Kolejny etap modernizacji celowników tachometrycznych opartych na giroskopie RC-05 to nowy model o symbolu GP-04, przeznaczony do wspó pracy z zestawami artyleryjsko-rakietowymi ZUR-23-2TG (z rakietami GROM). Wykonano kolejno:

- w 1998 r. - model celownika - w 1999 r. - prototyp celownika - w 2001 r. - 4 szt. partii próbnej celowników GP-04

Wykonane prototypy w/w celowników wraz z zestawem ZUR-23-2TG zosta y poddane badaniom kwalifikacyjnym zgodnie z obowi zuj cym programem bada . W/w badania wykaza y, e zastosowany celownik GP-04 ze wzgl du na zastosowany giroskop RC-05 jest najs abszym ogniwem zestawu ZUR-23-2TG. Nie rozstrzygaj c o najs abszym ogniwie zestawu (celownik, czy te mo e p ynno ledzenia nap dami elektrycznymi), nale y zgodzi si z jednym z wniosków orzeczenia z bada kwalifikacyjnych zestawu ZUR-23-2TG (z dnia 20.12.2000 r.), e ze wzgl du na konstrukcyjne mo liwo ci celowników tachometrycznych, polegaj ce na ograniczeniu do 14,5° wypracowywanego k ta wyprzedzenia, nale y podj prace badawczo-rozwojowe nad celownikiem nowej generacji. W tej sytuacji producent celowników, tj. Przedsi biorstwo PREXER zdecydowa o si podj w trybie pilnym, w ramach rodków w asnych, opracowanie i wdro enie nowej generacji celowników. 2. BEZGIROSKOPOWE CELOWNIKI KOLIMATOROWE CKE-1 i CKE-2 2.1. Ogólne za o enia bezgiroskopowych celowników CKE-1 i CKE-2

Podstawowym za o eniem konstrukcji celowników CKE-1 i CKE-2 by o wyeliminowanie w dotychczasowych celownikach GP-03WK i GP-04 zespo ów giroskopów RC-05 i zast pienie ich równowa nym funkcjonalnie, niezawodnym zespo em mechaniczno-elektronicznym, przy jednoczesnym zachowaniu n/w warunków:

- wypracowywanie znacznie wi kszych k tów wyprzedzenia � min. 20° (dotychczas 14,5°), a tym samym umo liwienie wykonania zada bojowych do celów charakteryzuj cych si du

pr dko ci k tow , - zachowanie wszystkich dotychczasowych funkcji celowników GP-03WK i GP-04, w tym

podwójnej balistyki (dla pocisku klasycznego i pocisku podkalibrowego), - skrócenie do minimum procesu szkolenia o nierzy wyszkolonych na dotychczas produkowanych

celownikach (GP-03WK, GP-04).

2.2. Zasada pracy celownika ze sterowanym cyfrowo zwierciad em. Podstawowe za o enie, tj. wyeliminowanie zespo u giroskopu zosta o osi gni te poprzez

zast pienie go zespo em mechanicznym, w którym zwierciad o sterowane cyfrowo posiada dwa stopnie swobody wzgl dem obudowy celownika. Ogóln zasad pracy celownika ze sterowanym cyfrowo zwierciad em pokazano na Rys. 1. Celownik zawiera kolimator sk adaj cy si ze ród a wiat a (5), p ytki ze znakiem celowniczym (2), ruchomego zwierciad a (1), obiektywu (3) oraz szyby pó przepuszczalnej (4). Dzia anie celownika jest nast puj ce: obraz znaku wietlnego na p ytce (2) powstaje w wyniku o wietlenia przez ród o wiat a (5), nast pnie odbija si od ruchomego zwierciad a (1) i przechodzi przez obiektyw (3), kolejno odbija si od szyby pó przepuszczalnej (4) i pod k tem trafia do oka celowniczego. Wychylenie zwierciad a (1) sterowane jest przez elementy zespo u mechanicznego przetworzonym cyfrowo

sygna em wyj ciowym przetworników impulsowych, zale nym od pr dko ci k towej ledzonego celu, co umo liwia wypracowanie k ta odchylenia obrazu znaku celowniczego wzgl dem zerowej linii celowania. Ruchome zwierciad o celownika (1) ma dwa stopnie swobody wzgl dem obudowy celownika zwi zanej trwale z lufami.

Rys. 1 Zasada pracy celownika ze sterowanym cyfrowo zwierciad em

Pr dko obrotowa armaty wzgl dem ka dej z osi obrotu X i Y jest niezale na, gdy jeden z przetworników impulsowych powoduje obrót zwierciad a wzgl dem osi X a drugi wzgl dem osi Y, tym samym k ty wychylenia zwierciad a w ka dej z p aszczyzn s zale ne od pr dko ci k towej ledzonego celu w odpowiadaj cych im p aszczyznach ruchu celu (Rysunek 2).

Ogólna idea pracy celownika pokazana jest na Schemacie 1. Z przetworników azymutu i elewacji (w wyniku ledzenia celu) przekazywana jest na bie co informacja o pr dko ci k towej ( ) ledzonego celu. Na podstawie tej informacji zostaje obliczona pr dko k towa celu. Dane te (wprowadzone do mikroprocesowego modu u steruj cego), po uwzgl dnieniu parametrów: k t podniesienia lufy (automatycznie), odleg o (automatycznie lub r cznie) oraz balistyka, s wystarczaj ce do obliczenia k ta wyprzedzenia celu ( ) i w konsekwencji odpowiedniego wychylenia znaku celowniczego poprzez mechanizm ruchomego zwierciad a. Ze wzgl du jednak na fakt, e pr dko k towa ledzonego poprzez uk ad optyczny celu jest inna ni rzeczywista pr dko k towa luf (a tym samym inna od mierzonej przez przetworniki azymutu i elewacji pr dko ci k towej) dokonuje si korekcji zwi zanej z ruchem znaku celowniczego, która w sposób zwrotny koryguje pierwotne obliczenia pr dko ci k towej celu do jej warto ci rzeczywistej.

Rys. 2 Wspó praca celownika z zestawem artyleryjskim

Schemat 1 Idea pracy celowników bezgiroskopowych z elektronicznie sterowanym zwierciad em 2.3. Podstawowe parametry techniczne celowników CKE-1 i CKE-2 - zakres realizowanego k ta wyprzedzenia - 0÷20° - zakres realizowanego k ta celownika - 0÷1,5° - zakres wprowadzonych odleg o ci - 1÷25 hm (p ynnie) 10 hm (nog ) 15, 20 hm (r cznie) - moc pobierana - max. 50W - wska nik azymutu - 0÷6000 tysi cznych - wska nik elewacji - 0÷1500 tysi cznych - napi cie zasilania celownika - 12V +10% -15% - masa (bez osprz tu) - 14,0 kg Zastosowanie: CKE-1 � remont i modernizacja ZU-23-2 do poziomu ZU-23-2K oraz modernizacja GP-1R do CKE-1, tym samym ZU-23-2S do poziomu ZU-23-2K, CKE-2 � w zestawach ZUR-23-2KG z rakiet GROM, poprzez zast pienie GP-04 (4 szt. partii próbnej GP-04 zosta y zmodernizowane do poziomu CKE-2). 2.4. Warto ci k tów wyprzedzenia

Przetwornik azymutu Przetwornik elewacji

Pomiar pr dko ci k towej

Obliczanie rzeczywistej pr dko ci k towej celu

Obliczanie k ta wyprzedzenia

Czujnik podniesienia luf

Automatyczne wprowadzanie

odleg o ci 1 25hm lub r czne 10,15,20hm

Balistyka Mechanizm sterowania zwierciad a ruchomego

Wychylenie znaku celowniczego o k t

Korekcja zwi zana z ruchem znaku celowniczego

Wypracowywane przez celowniki CKE-1 i CKE-2 k ty wyprzedzenia zawiera ni ej wymieniona tabela Tabela 3

K t wyprzedzenia ( °) Pocisk klasyczny Pocisk podkalibrowy

Odleg o (hm)

67 Hz ( = 2°/s) 233 Hz ( = 7°/s) 67 Hz ( = 2°/s) 233 Hz ( = 7°/s)

WIZOWANIE 4 6 8 10 12 14 15 16 18 20 22 24

4°48� ± 25� 5°18� ± 35� 5°48� ± 35� 6°53� ± 40� 8°00� ± 45� 9°02� ± 50� 10°00� ± 1°

3°13� ± 20� 5°11� ± 30� 7°42� ± 45�

10°22� ± 1° 13°18� ± 1° 16°30� ± 1° 18°30� ± 1° 20° ± 1°

4°20� ± 20� 4°55� ± 20� 5°35� ± 25�

~ 2°30�

3°45� ± 30� 5° ± 30� 6°30� ± 30� 8° ± 30� 9°40� ± 40�

10°30� ± 40� 11°20� ± 50� 13°10� ± 1° 15° ± 1° 16°45� ± 1° 18°55� ± 1°

2.5. Warto ci celownika Wypracowywane przez celowniki CKE-1 i CKE-2 k ty celownika zawiera ni ej wymienione tabela Tabela 4

Odleg o (hm) K t celownika ( °) Pocisk klasyczny Pocisk podkalibrowy

WIZOWANIE 6 10 15 18 24

0°00� 0°13� ± 7� 0°25� ± 8� 0°43� ± 13� 0°56� ± 17� 1°22� ± 26�

0°00� 7� ± 5� 11� ± 5� 22� ± 5� 28� ± 7�

46� ± 10�

3. PODSUMOWANIE, WNIOSKI KO COWE

Porównuj c parametry celowników bezgiroskopowych (CKE-1 i CKE-2) z parametrami ich poprzedników (giroskopowe) nale y wyeksponowa nast puj ce, podstawowe ró nice: Giroskopowe Bezgiroskopowe - maks. k t wyprzedzenia wszystkie 14,5° CKE-1, CKE-2 20° - wska niki azymutu: GP-1R - CKE-1, CKE-2 0÷6000 GP-03WK, GP-04 0÷6000 - wska nik elewacji: wszystkie - CKE-1, CKE-2 0÷1500 - maks. moc pobierana wszystkie 110 W CKE-1, CKE-2 50 W - resurs pracy wszystkie 300 godz. CKE-1, CKE-2 min. 1000 godz. - mo liwo wspó pracy z systemem dowodzenia wszystkie - CKE-1, CKE-2 istnieje - mo liwo dalszej modernizacji wszystkie - CKE-1, CKE-2 podatne Nale y podkre li , e usuni cie giroskopu z celowników tachometrycznych, oprócz poszerzenia zakresu k ta wyprzedzenia, pozwoli o na znaczne wyd u enie czasu pracy celowników CKE-1 i CKE-2 (bez konieczno ci wymiany giroskopu na nowy) z 300 na 1000 godzin i ograniczy o ich awaryjno .

Dalsza modernizacja celowników CKE-1 i CKE-2 powinna zmierza do wykorzystania danych pochodz cych ze róde zewn trznych, tj. stanowiska dowodzenia baterii (WD 2001 z terminalem plutonu), stanowiska dowodzenia dywizjonu ( OWCZA) itp., co w konsekwencji pozwoli na:

- szybkie, precyzyjne przechwycenie celu, - strzelanie w warunkach ograniczonej widoczno ci (noc, mg a).

Podczas jednoczesnego ledzenia tego samego celu przez co najmniej dwa zestawy przeciwlotnicze z celownikiem CKE-1 lub celownikiem CKE-2, mo liwe jest automatyczne wyliczanie odleg o ci do celu (bez dalmierza) i jej bie ce korygowanie w trakcie ledzenia i strzelania. Ponadto zestawy artyleryjskie, pracuj ce z wymienionymi celownikami, nabywaj kilka funkcji dotychczas nie posiadanych, jak:

- mo liwo dowi zania topograficznego, - pomiar odleg o ci do celów sta ych, - okre lenie wymiarów celów sta ych itp.

Zagadnieniem do jednoznacznego rozstrzygni cia pozostaje problem wzajemnej komunikacji pomi dzy wozami dowodzenia (terminalem plutonowym) a poszczególnymi zestawami. W uk adzie pracy stacjonarnej plutonu (baterii) optymaln komunikacj wewn trzn pomi dzy poszczególnymi zestawami wydaje si komunikacja kablowa, odporna na dzia ania zak ócaj ce. Konkluduj c, nale y podkre li , e zastosowanie techniki cyfrowej w celownikach CKE-1 i CKE-2 znacz co poszerzy o zakres ich mo liwo ci w stosunku do celowników giroskopowych oraz stworzy o realne perspektywy dalszej ich modernizacji. 4. LITERATURA [1] Przedsi biorstwo PREXER; Warunki Techniczne Celowników CKE-1 i CKE-2 [2] Przedsi biorstwo PREXER; Instrukcja Obs ugi Celowników CKE-1 i CKE-2 [3] Przedsi biorstwo PREXER; Dokumentacja Konstrukcyjna Celowników CKE-1 i CKE-2 [4] Przedsi biorstwo PREXER; Materia y archiwalne (pisma, za o enia, protoko y, instrukcje itp.).