Техника и вооружение 2014 12

Влияние атмосферы на полет снаряда можно разделить на следующие факторы: влияние ветра (продольной и боковой составляющей) и влияние плотности воздуха. Продольный ветер изменяет дальность падения снаряда, а боковой ветер смещает снаряд по направлению. Плотность воздуха определяет силу лобового сопротивления, а следовательно, изменяет дальность падения снаряда (плотность воздуха в наземной артиллерии учитывается через температуру воздуха и наземное давление). Вплоть до начала XX в. (а зачастую и сейчас) при подготовке к стрельбе использовался способ пристрелки, при котором не учитывались параметры атмосферы. Однако такой способ не обеспечивает скрытности огневых позиций, обуславливает повышенный расход боеприпасов, а также не применим при отсутствии видимости. Поэтому основным считается способ полной подготовки стрельбы, требующий, помимо других факторов (топографических и баллистических), учитывать параметры атмосферы.

Как известно, артиллерийские таблицы стрельбы составлены для нормальных атмосферных условий 2* . Задача метеорологической подготовки – определение отклонений метеорологических условий от нормальных (табличных), необходимых для расчета установок для стрельбы. Считается, что ошибки метеоподготовки вносят основной вклад в погрешности стрельбы. Не учет метеопараметров может привести к ухудшению точности стрельбы по дальности и направлению, достигающую тысячу метров и более. Особенно сильное влияние оказывает ветер на полет реактивного снаряда на активном участке траектории (это обусловлено особенностями баллистики реактивных снарядов).

2

* «Нормальные атмосферные условия" рассчитаны и предложены советским ученым Д. А. Вентцелемв 1927 г.

Мачта десантного метеокомплекта с датчиками ветра, температуры и влажности.

История развития

С развитием артиллерии и необходимостью повышения эффективности стрельбы перед учеными-артиллеристами встала задача учета метеопараметров при подготовке стрельбы. Для этого необходимо измерять метеопараметры в слое атмосферы, включающем траекторию снаряда. На заре развития аэрологии применялись различные методы измерения, в том числе и достаточно экзотические, например, с помощью воздушных змеев и аэростатов с установленной регистрирующей аппаратурой.

Для регистрации метеопараметров на воздушный змей устанавливались самописцы, регистрирующие температуру воздуха и скорость ветра (с помощью флюгарки) на бумажную ленту. Высота змея определялась приближенно, по длине троса и углу его наклона по отношению к горизонту. В процессе подъема змея фиксировалось текущее время и длина троса (с целью обеспечения возможности сопоставления высоты и метеопараметров). После подъема на максимальную высоту змей с помощью троса спускался на землю и производилась дешифровка метеоинформации и сопоставление ее с высотой. Направление ветра определялось по направлению троса.

При использовании аэростата в гондолу помещался метеонаблюдатель, который через определенные промежутки времени производил измерения температуры воздуха (с помощью термометра) и скорости ветра (с помощью анемометра) и передавал эти значения по телефону на наземный пункт.

Направление ветра определялось по направлению троса аэростата.

Точность измерения метеопараметров при использовании данных методов оказалась невысока. Высота подъема змея и аэростата не превышала нескольких сот метров, что было явно недостаточно при стрельбе дальнобойной артиллерией. Но самое главное – при ведении боевых действий существовала вероятность обстрела противником аэростата, что подвергало метеонаблюдателя опасности. В результате широкого распространения данные методы не получили.

Для проведения комплексного (температурно-ветрового) высотного зондирования атмосферы в 1930 г. в СССР профессор П.А. Молчанов разработал метеорологический радиозонд, который прикреплялся с помощью шнура к резиновой оболочке, наполненной легким газом (водородом), и выпускался в свободный полет. В процессе подъема радиозонд измерял температуру воздуха и передавал с помощью радиопередатчика телеметрическую информацию с помощью азбуки Морзе в эфир. Сигналы принимались оператором с помощью радиоприемника на слух, записывались вручную на бумаге, затем раскодировались и пересчитывались в температуру. Ветер определялся измерением положения шара (вертикального и горизонтального углов) в пространстве в определенные моменты времени с помощью двух теодолитов, размещенных на известном расстоянии. Измеренные углы и известное расстояние (база) между теодолитами на основе теоремы синусов пересчитывались в высоту подъема шара и ветровые характеристики. Затем рассчитанные метеопараметры сопоставлялись с высотой. При использовании данного способа значительно упростилась организация зондирования и повысилась точность метеоизмерений, поэтому он применялся в годы Великой Отечественной войны 3* , а также вплоть до 1950-х гг. Высота зондирования составляла 2-3 км.

3

* Большую роль сыграло метеообеспечение стрельбы артиллерии при прорыве блокады Ленинграда. Сплошная облачность, характерная для зимних месяцев, делала невозможным проведение зондирования теодолитным способом. Однако артиллерийские метеорологи дожидались редких ясных дней, проводили зондирование и передавали метеоданные в артиллерийские подразделения. Это позволяло на основе полной подготовки производить внезапную стрельбу (без пристрелки).

Тем не менее, данный способ требовал от операторов высокой квалификации, являлся трудоемким и дорогостоящим (вследствие высокой стоимости радиозонда). Кроме того, оптический метод (использование теодолитов) обуславливал малую высоту зондирования (2-3 км), а при плохой видимости данный способ вообще был неприменим.

Основным недостатком теодолитного способа измерения ветра, ограничивающим область его применения, являлось обязательное условие оптической видимости. Поэтому в 1950-х гг. для зондирования атмосферы применялась радиолокационная станция (РЛС) орудийной наводки СОН-2 метрового диапазона длин волн.

К оболочке, наполненной водородом, подвязывался уголковый отражатель и радиозонд. РЛС измеряла сферические координаты уголкового отражателя (т.е. его азимут, угол места и наклонную дальность), а радиозонд определял и передавал на наземную станцию информацию о температуре воздуха азбукой Морзе. Сферические координаты радиозонда снимались операторами РЛС с приборных шкал и фиксировались вручную. Сигналы от радиозонда принимались оператором с помощью радиоприемника на слух и записывались на бумаге. Путем совместной обработки координатной и телеметрической информации, а также учитывая значение наземного давления атмосферы, рассчитывался метеобюллетень, содержащий данные о состоянии атмосферы. Так же как и при использовании теодолитного способа, оператор должен был иметь высокую квалификацию, чтобы записывать на слух метеоинформацию, не допуская ошибок. Ручная запись координат обуславливала трудоемкость способа, а также вносила вероятность ошибок.

С целью повышения автоматизации и удобства выполнения трудоемких расчетов в начале 1960-х гг. разработали специализированную артиллерийскую радиотехническую метеостанцию (АРМС), включавшую радиолокационную станцию РМС-1 сантиметрового диапазона с радиозондом РКЗ-1.

В отличие от предыдущего способа, радиозонд РКЗ-1 не только измерял температуру воздуха, но и формировал ответный сигнал на зондирующий импульс передатчика РМС-1. Это обеспечило возможность измерять дальность до радиозонда и его угловые координаты, что, в свою очередь, позволило обойтись без уголкового отражателя и за счет использования радиозондового ответчика существенно снизить мощность передатчика РМС-1. В результате существенно повысилась радиолокационная скрытность РЛС, а также уменьшились массогабаритные характеристики передатчика. В РМС-1 координаты радиозонда и телеметрическая информация отпечатывались на бумажную ленту автоматически, что повысило степень автоматизации обработки информации, а также появилась объективность представления информации. Однако расчет метеобюллетеня по-прежнему осуществлялся вручную, что требовало от вычислительного отделения достаточно высокой квалификации.

Комплекс АРМС состоял на вооружении метеовзвода. Вычислительное отделение метеовзвода производило расчет метеобюллетеней «Метеосредний», «Метеоракетный», «Метеозвук» 4* и некоторых других. Метеовзвод находился в составе мотострелковой (танковой) дивизии и обеспечивал стрельбу артиллерийских подразделений. В ракетную бригаду, вооруженную оперативно-тактическим ракетным комплексом 9К72 «Эльбрус» 5* , входила метеобатарея. Она включала три метеовзвода, осуществляющих метеообеспечение трех отдельных ракетных дивизионов. Метеобатарея также входила в состав реактивной бригады.

4

* «Метеосредний» («Метео-11») – документ, содержащий средние значения метеопараметров в слоях от земли до стандартных высот (максимальная высота – 30 км). Meтеоракетный» («Метео-44») – документ, содержащий: температуру, направление и скорость ветра на высоте 24 км и 34 км, а также температуру на высоте 44 км, 54 км и 64 км. Метеоданные на больших высотах рассчитываются методом экстраполяции. «Метеозвук» – документ, содержащий метеопараметры, необходимые для работы комплексов звуковой разведки.

5

* Поскольку оперативно-тактический ракетный комплекс 9К72 снят с вооружения и заменен на комплекс «Точка» 9К79, имеющий автономную инерциальную систему управления и не требующий метеоподготовки, то метео батарею из ракетной бригады изъяли.

Измерительный блок десантного метеокомплекта.

На современном этапе

Как известно, на точность стрельбы реактивными снарядами существенное влияние оказывает ветер на активном участке траектории (АУТ). Поэтому для более точного учета ветра на АУТ в реактивной батарее организуется метеопост, на вооружении которого имеется ветровое ружье ВР-2. Оно устанавливается вертикально, а затем с помощью зондировочного патрона ЗП-1 или ЗП-2 свинцовая пуля выбрасывается из канала ствола. После выстрела находят пулю (для повышения заметности к ней привязывается лента красного цвета) и измеряют расстояние до места падения (с помощью мерной ленты или буссоли). Средняя скорость ветра в слое определяется по измеренной дальности с помощью таблицы.