一種艦炮武器系統機械零位校正新方法的提出

于霖

摘要：介紹了傳統的艦炮武器系統機械零位校正方法，并基于傳統方法，為提高標校精度，在艦艇建造階段提出了一種結合平行度測量偏差的標校方法，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生的系統誤差。

關鍵詞：艦炮武器系統；標校；平行度偏差

引言

艦炮武器系統機械零位校正是將艦炮武器系統中各單機（如艦炮、跟蹤雷達天線、光學瞄具、光電跟蹤儀等）的機械零位偏差進行測量并加以校正統一的過程。校正后誤差的大小直接影響艦炮武器系統的射擊精度，如何減小校正后誤差是艦船建造過程中難度最大、最重要的項目之一。本文結合現在常用校正方法提出了一種結合平行度偏差測量和計算的新校正方法，該方法在不需新增測試設備的情況下可提高校正精度。

1.傳統的校正方法

目前普遍采用的校正方法為塢內瞄星法。塢內瞄星法的主要過程有艦船水平姿態調整，水平度誤差測量，光學經緯儀架設及測量基準面調整，瞄星校正。下面詳細介紹塢內瞄星法的過程。

1.1艦船水平姿態調整

塢內瞄星法的第一步是把船拖進塢內進行“半坐墩”。所謂“半坐墩”就是一邊調整塢內的水位，一邊調整塢墩與船體的支撐點，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。在調整過程中利用壓載修正船體的水平姿態，使基準平臺縱向和橫向與大地水平的夾角小于5分。

1.2水平度誤差測量

水平度誤差測量的是各被校正設備安裝平面與艦艇基準平臺平面的平行度誤差，使用象限儀或電子水平儀在水平方向每間隔30度取一個測點同時測量基準平臺平面和被校正設備安裝平面的水平傾角，計算出兩平面的平行度差值，或利用差分水平儀直接測出兩平面的平行度差值，一般這個平行度偏差是存在的，且在一定的范圍內。

1.3光學經緯儀架設

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

1.4光學經緯儀測量基準面調整

光學經緯儀的測量平面需調整到與基準平面平行。具體方法是，先利用象限儀或電子水平儀測出基準平臺的縱向水平傾角為ε，橫向水平傾角為ζ。在光學經緯儀縱向和橫向約3m處架設標桿，標桿要緊固牢靠，不可移動。調整光學經緯儀俯仰角使其俯仰角讀數為零，用光學經緯儀瞄準標桿，用小于0.2mm的細線在縱向和橫向標桿上刻出俯仰角為零時目鏡水平線記號刻線。調整目鏡在標桿上刻出基準平臺的縱、橫傾角記號刻線，即在縱向標桿上刻出光學經緯儀俯仰角為ε時目鏡水平線記號刻線，在橫向標桿刻出光學經緯儀俯仰角為ζ時目鏡水平線記號刻線。恢復光學經緯儀俯仰角讀數為零，調整光學經緯儀的三個基座墊腳螺絲，使光學經緯儀俯仰角讀數為零時目鏡水平刻線分別對準縱向標桿上的ε記號刻線和橫向標桿上的ζ記號刻線，同時應重新調整校正確保光學經緯儀方向角讀數為零時目鏡垂直刻線與武備中心線對正。

1.5瞄星校正

用調整好的光學經緯儀和設備同時瞄星，一般同時瞄星讀數次數不少于5次，光學經緯儀的方向角和俯仰角讀數平均值即為真值，各被校正設備利用真值進行校正，校正后重新進行瞄星，誤差在允許范圍內結束，否則重新校正設備。。

這種方法不是一種精確的方法，因為其忽略了各單機安裝平面與艦艇基準平面平行度的誤差，當被測星體舷角為θ時，假設被校正設備平面在舷角θ方向與艦艇基準平面平行度偏差角為ψ，高低角真值應該等于光學經緯儀測出的高低角ω減去偏差角ψ，而不應直接等于光學經緯儀高低角讀數。

2.新方法原理

新的校正方法是在原有瞄星方法上加以計算修正，在測出被校正設備平面于基準平面平行度誤差后，建立被校正設備平面坐標系與基準平臺坐標系之間的聯系，在經緯儀測出高低角和方向角后，根據坐標系轉換計算出被測設備高低角和方向角真值，再對設備進行校正。

因此在這里建立被校正設備和基準平臺坐標系相對關系。

Δα——被標校設備與基準平臺縱向方向夾角；

Δβ——被標校設備與基準平臺正橫方向夾角；

γ——光學經緯儀測量得出的星體方位角；

δ——光學經緯儀測量得出的星體高低角；

γ真——被測設備星體方位角真值；

δ真——被測設備星體高低角真值；

根據坐標系轉換關系可以得出在三個方向上的關系為

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直接取測量出的基準平面和被測平面在這兩個方向上測量出的水平度差值，但是測量出的差值雖然十分接近但并不是兩平面坐標系的差值，在這里為簡單計算不予考慮。

3.總結

本文介紹了傳統的塢內瞄星法的工作原理，并在次基礎上提出了一種新的校正方法，分析了新方法的原理。當采用新方法進行校正時可將坐標系轉換公式提前輸入計算機，將被標校設備與基準平臺縱向、橫向方向夾角及光學經緯高低角和方向角輸入計算機即可得出真值，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的校正精度。