一种舰炮武器系统机械零位校正新方法的提出

于霖

摘要：介绍了传统的舰炮武器系统机械零位校正方法，并基于传统方法，为提高标校精度，在舰艇建造阶段提出了一种结合平行度测量偏差的标校方法，分析了该方法的工作原理，该方法能够较好地减小建造过程中产生的系统误差。

关键词：舰炮武器系统；标校；平行度偏差

引言

舰炮武器系统机械零位校正是将舰炮武器系统中各单机（如舰炮、跟踪雷达天线、光学瞄具、光电跟踪仪等）的机械零位偏差进行测量并加以校正统一的过程。校正后误差的大小直接影响舰炮武器系统的射击精度，如何减小校正后误差是舰船建造过程中难度最大、最重要的项目之一。本文结合现在常用校正方法提出了一种结合平行度偏差测量和计算的新校正方法，该方法在不需新增测试设备的情况下可提高校正精度。

1.传统的校正方法

目前普遍采用的校正方法为坞内瞄星法。坞内瞄星法的主要过程有舰船水平姿态调整，水平度误差测量，光学经纬仪架设及测量基准面调整，瞄星校正。下面详细介绍坞内瞄星法的过程。

1.1舰船水平姿态调整

坞内瞄星法的第一步是把船拖进坞内进行“半坐墩”。所谓“半坐墩”就是一边调整坞内的水位，一边调整坞墩与船体的支撑点，使船体和坞墩之间相接触，又不受太大的力。理论上说，坞墩仅起定位作用，浮力支撑全船80%的重量。在调整过程中利用压载修正船体的水平姿态，使基准平台纵向和横向与大地水平的夹角小于5分。

1.2水平度误差测量

水平度误差测量的是各被校正设备安装平面与舰艇基准平台平面的平行度误差，使用象限仪或电子水平仪在水平方向每间隔30度取一个测点同时测量基准平台平面和被校正设备安装平面的水平倾角，计算出两平面的平行度差值，或利用差分水平仪直接测出两平面的平行度差值，一般这个平行度偏差是存在的，且在一定的范围内。

1.3光学经纬仪架设

光学经纬仪需要架设在较为开阔的武备中心线上，应能较为长久的、方便的观测到星体。具体方法是，先找到武备中心线的洋冲標记，用小于0.5mm的细白线粘上白粉笔，连接大于2m以上的前后两端洋冲标记，把细白线掸在船体上，划出瞄星需要的一段武备中心线。把经过调整的方位、仰角均为零刻度的光学经纬仪架设在刚划出的船体武备中心线上，调整水平使长水准器中的气泡在纵向和横向方向处于中间位置，并使光学经纬仪的垂直线对正武备中心线，此时将光学经纬仪方向角置零。

1.4光学经纬仪测量基准面调整

光学经纬仪的测量平面需调整到与基准平面平行。具体方法是，先利用象限仪或电子水平仪测出基准平台的纵向水平倾角为ε，横向水平倾角为ζ。在光学经纬仪纵向和横向约3m处架设标杆，标杆要紧固牢靠，不可移动。调整光学经纬仪俯仰角使其俯仰角读数为零，用光学经纬仪瞄准标杆，用小于0.2mm的细线在纵向和横向标杆上刻出俯仰角为零时目镜水平线记号刻线。调整目镜在标杆上刻出基准平台的纵、横倾角记号刻线，即在纵向标杆上刻出光学经纬仪俯仰角为ε时目镜水平线记号刻线，在横向标杆刻出光学经纬仪俯仰角为ζ时目镜水平线记号刻线。恢复光学经纬仪俯仰角读数为零，调整光学经纬仪的三个基座垫脚螺丝，使光学经纬仪俯仰角读数为零时目镜水平刻线分别对准纵向标杆上的ε记号刻线和横向标杆上的ζ记号刻线，同时应重新调整校正确保光学经纬仪方向角读数为零时目镜垂直刻线与武备中心线对正。

1.5瞄星校正

用调整好的光学经纬仪和设备同时瞄星，一般同时瞄星读数次数不少于5次，光学经纬仪的方向角和俯仰角读数平均值即为真值，各被校正设备利用真值进行校正，校正后重新进行瞄星，误差在允许范围内结束，否则重新校正设备。。

这种方法不是一种精确的方法，因为其忽略了各单机安装平面与舰艇基准平面平行度的误差，当被测星体舷角为θ时，假设被校正设备平面在舷角θ方向与舰艇基准平面平行度偏差角为ψ，高低角真值应该等于光学经纬仪测出的高低角ω减去偏差角ψ，而不应直接等于光学经纬仪高低角读数。

2.新方法原理

新的校正方法是在原有瞄星方法上加以计算修正，在测出被校正设备平面于基准平面平行度误差后，建立被校正设备平面坐标系与基准平台坐标系之间的联系，在经纬仪测出高低角和方向角后，根据坐标系转换计算出被测设备高低角和方向角真值，再对设备进行校正。

因此在这里建立被校正设备和基准平台坐标系相对关系。

Δα——被标校设备与基准平台纵向方向夹角；

Δβ——被标校设备与基准平台正横方向夹角；

γ——光学经纬仪测量得出的星体方位角；

δ——光学经纬仪测量得出的星体高低角；

γ真——被测设备星体方位角真值；

δ真——被测设备星体高低角真值；

根据坐标系转换关系可以得出在三个方向上的关系为

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

cosδ真sinγ真=cosΔαsinγcosδ+sinΔαsinδ （2）

sinδ真=sinΔβcosγcosδ-cosΔβsinΔαcosδsinγ+cosΔβcosΔαsinδ （3）

从式（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）

在这里Δα和Δβ直接取测量出的基准平面和被测平面在这两个方向上测量出的水平度差值，但是测量出的差值虽然十分接近但并不是两平面坐标系的差值，在这里为简单计算不予考虑。

3.总结

本文介绍了传统的坞内瞄星法的工作原理，并在次基础上提出了一种新的校正方法，分析了新方法的原理。当采用新方法进行校正时可将坐标系转换公式提前输入计算机，将被标校设备与基准平台纵向、横向方向夹角及光学经纬高低角和方向角输入计算机即可得出真值，并不增加瞄星过程的工作量。能够有效的提高舰炮武器系统的校正精度。