一種艦炮武器系統(tǒng)機(jī)械零位校正新方法的提出

于霖

摘要：介紹了傳統(tǒng)的艦炮武器系統(tǒng)機(jī)械零位校正方法，并基于傳統(tǒng)方法，為提高標(biāo)校精度，在艦艇建造階段提出了一種結(jié)合平行度測(cè)量偏差的標(biāo)校方法，分析了該方法的工作原理，該方法能夠較好地減小建造過程中產(chǎn)生的系統(tǒng)誤差。

關(guān)鍵詞：艦炮武器系統(tǒng)；標(biāo)校；平行度偏差

引言

艦炮武器系統(tǒng)機(jī)械零位校正是將艦炮武器系統(tǒng)中各單機(jī)（如艦炮、跟蹤雷達(dá)天線、光學(xué)瞄具、光電跟蹤儀等）的機(jī)械零位偏差進(jìn)行測(cè)量并加以校正統(tǒng)一的過程。校正后誤差的大小直接影響艦炮武器系統(tǒng)的射擊精度，如何減小校正后誤差是艦船建造過程中難度最大、最重要的項(xiàng)目之一。本文結(jié)合現(xiàn)在常用校正方法提出了一種結(jié)合平行度偏差測(cè)量和計(jì)算的新校正方法，該方法在不需新增測(cè)試設(shè)備的情況下可提高校正精度。

1.傳統(tǒng)的校正方法

目前普遍采用的校正方法為塢內(nèi)瞄星法。塢內(nèi)瞄星法的主要過程有艦船水平姿態(tài)調(diào)整，水平度誤差測(cè)量，光學(xué)經(jīng)緯儀架設(shè)及測(cè)量基準(zhǔn)面調(diào)整，瞄星校正。下面詳細(xì)介紹塢內(nèi)瞄星法的過程。

1.1艦船水平姿態(tài)調(diào)整

塢內(nèi)瞄星法的第一步是把船拖進(jìn)塢內(nèi)進(jìn)行“半坐墩”。所謂“半坐墩”就是一邊調(diào)整塢內(nèi)的水位，一邊調(diào)整塢墩與船體的支撐點(diǎn)，使船體和塢墩之間相接觸，又不受太大的力。理論上說，塢墩僅起定位作用，浮力支撐全船80%的重量。在調(diào)整過程中利用壓載修正船體的水平姿態(tài)，使基準(zhǔn)平臺(tái)縱向和橫向與大地水平的夾角小于5分。

1.2水平度誤差測(cè)量

水平度誤差測(cè)量的是各被校正設(shè)備安裝平面與艦艇基準(zhǔn)平臺(tái)平面的平行度誤差，使用象限儀或電子水平儀在水平方向每間隔30度取一個(gè)測(cè)點(diǎn)同時(shí)測(cè)量基準(zhǔn)平臺(tái)平面和被校正設(shè)備安裝平面的水平傾角，計(jì)算出兩平面的平行度差值，或利用差分水平儀直接測(cè)出兩平面的平行度差值，一般這個(gè)平行度偏差是存在的，且在一定的范圍內(nèi)。

1.3光學(xué)經(jīng)緯儀架設(shè)

光學(xué)經(jīng)緯儀需要架設(shè)在較為開闊的武備中心線上，應(yīng)能較為長久的、方便的觀測(cè)到星體。具體方法是，先找到武備中心線的洋沖標(biāo)記，用小于0.5mm的細(xì)白線粘上白粉筆，連接大于2m以上的前后兩端洋沖標(biāo)記，把細(xì)白線撣在船體上，劃出瞄星需要的一段武備中心線。把經(jīng)過調(diào)整的方位、仰角均為零刻度的光學(xué)經(jīng)緯儀架設(shè)在剛劃出的船體武備中心線上，調(diào)整水平使長水準(zhǔn)器中的氣泡在縱向和橫向方向處于中間位置，并使光學(xué)經(jīng)緯儀的垂直線對(duì)正武備中心線，此時(shí)將光學(xué)經(jīng)緯儀方向角置零。

1.4光學(xué)經(jīng)緯儀測(cè)量基準(zhǔn)面調(diào)整

光學(xué)經(jīng)緯儀的測(cè)量平面需調(diào)整到與基準(zhǔn)平面平行。具體方法是，先利用象限儀或電子水平儀測(cè)出基準(zhǔn)平臺(tái)的縱向水平傾角為ε，橫向水平傾角為ζ。在光學(xué)經(jīng)緯儀縱向和橫向約3m處架設(shè)標(biāo)桿，標(biāo)桿要緊固牢靠，不可移動(dòng)。調(diào)整光學(xué)經(jīng)緯儀俯仰角使其俯仰角讀數(shù)為零，用光學(xué)經(jīng)緯儀瞄準(zhǔn)標(biāo)桿，用小于0.2mm的細(xì)線在縱向和橫向標(biāo)桿上刻出俯仰角為零時(shí)目鏡水平線記號(hào)刻線。調(diào)整目鏡在標(biāo)桿上刻出基準(zhǔn)平臺(tái)的縱、橫傾角記號(hào)刻線，即在縱向標(biāo)桿上刻出光學(xué)經(jīng)緯儀俯仰角為ε時(shí)目鏡水平線記號(hào)刻線，在橫向標(biāo)桿刻出光學(xué)經(jīng)緯儀俯仰角為ζ時(shí)目鏡水平線記號(hào)刻線?；謴?fù)光學(xué)經(jīng)緯儀俯仰角讀數(shù)為零，調(diào)整光學(xué)經(jīng)緯儀的三個(gè)基座墊腳螺絲，使光學(xué)經(jīng)緯儀俯仰角讀數(shù)為零時(shí)目鏡水平刻線分別對(duì)準(zhǔn)縱向標(biāo)桿上的ε記號(hào)刻線和橫向標(biāo)桿上的ζ記號(hào)刻線，同時(shí)應(yīng)重新調(diào)整校正確保光學(xué)經(jīng)緯儀方向角讀數(shù)為零時(shí)目鏡垂直刻線與武備中心線對(duì)正。

1.5瞄星校正

用調(diào)整好的光學(xué)經(jīng)緯儀和設(shè)備同時(shí)瞄星，一般同時(shí)瞄星讀數(shù)次數(shù)不少于5次，光學(xué)經(jīng)緯儀的方向角和俯仰角讀數(shù)平均值即為真值，各被校正設(shè)備利用真值進(jìn)行校正，校正后重新進(jìn)行瞄星，誤差在允許范圍內(nèi)結(jié)束，否則重新校正設(shè)備。。

這種方法不是一種精確的方法，因?yàn)槠浜雎粤烁鲉螜C(jī)安裝平面與艦艇基準(zhǔn)平面平行度的誤差，當(dāng)被測(cè)星體舷角為θ時(shí)，假設(shè)被校正設(shè)備平面在舷角θ方向與艦艇基準(zhǔn)平面平行度偏差角為ψ，高低角真值應(yīng)該等于光學(xué)經(jīng)緯儀測(cè)出的高低角ω減去偏差角ψ，而不應(yīng)直接等于光學(xué)經(jīng)緯儀高低角讀數(shù)。

2.新方法原理

新的校正方法是在原有瞄星方法上加以計(jì)算修正，在測(cè)出被校正設(shè)備平面于基準(zhǔn)平面平行度誤差后，建立被校正設(shè)備平面坐標(biāo)系與基準(zhǔn)平臺(tái)坐標(biāo)系之間的聯(lián)系，在經(jīng)緯儀測(cè)出高低角和方向角后，根據(jù)坐標(biāo)系轉(zhuǎn)換計(jì)算出被測(cè)設(shè)備高低角和方向角真值，再對(duì)設(shè)備進(jìn)行校正。

因此在這里建立被校正設(shè)備和基準(zhǔn)平臺(tái)坐標(biāo)系相對(duì)關(guān)系。

Δα——被標(biāo)校設(shè)備與基準(zhǔn)平臺(tái)縱向方向夾角；

Δβ——被標(biāo)校設(shè)備與基準(zhǔn)平臺(tái)正橫方向夾角；

γ——光學(xué)經(jīng)緯儀測(cè)量得出的星體方位角；

δ——光學(xué)經(jīng)緯儀測(cè)量得出的星體高低角；

γ真——被測(cè)設(shè)備星體方位角真值；

δ真——被測(cè)設(shè)備星體高低角真值；

根據(jù)坐標(biāo)系轉(zhuǎn)換關(guān)系可以得出在三個(gè)方向上的關(guān)系為

cosδ真cosγ真=cosΔβcosγcosδ+sinΔαsinΔβsinγcosδ-cosΔαsinΔβsinδ （1）

cosδ真sinγ真=cosΔαsinγcosδ+sinΔαsinδ （2）

sinδ真=sinΔβcosγcosδ-cosΔβsinΔαcosδsinγ+cosΔβcosΔαsinδ （3）

從式（1）（2）（3）中可以解出：

高低角真值

δ真=arcsin（sinΔβcosγcosδ-cosΔβsinΔαcosδsinγ+cosΔβcosΔαsinδ） （4）

方位角真值

γ真=arcsin cosΔαsinγcosδ+sinΔαsinδcosδ真 （5）

在這里Δα和Δβ直接取測(cè)量出的基準(zhǔn)平面和被測(cè)平面在這兩個(gè)方向上測(cè)量出的水平度差值，但是測(cè)量出的差值雖然十分接近但并不是兩平面坐標(biāo)系的差值，在這里為簡單計(jì)算不予考慮。

3.總結(jié)

本文介紹了傳統(tǒng)的塢內(nèi)瞄星法的工作原理，并在次基礎(chǔ)上提出了一種新的校正方法，分析了新方法的原理。當(dāng)采用新方法進(jìn)行校正時(shí)可將坐標(biāo)系轉(zhuǎn)換公式提前輸入計(jì)算機(jī)，將被標(biāo)校設(shè)備與基準(zhǔn)平臺(tái)縱向、橫向方向夾角及光學(xué)經(jīng)緯高低角和方向角輸入計(jì)算機(jī)即可得出真值，并不增加瞄星過程的工作量。能夠有效的提高艦炮武器系統(tǒng)的校正精度。