КОМПЛЕКС ПО ПОЛУЧЕНИЮ ИНФОРМАЦИИ С ЛЕТЯЩЕГО СНАРЯДА Российский патент 1997 года по МПК F42B35/00 

Изобретение относится к оборонной технике, в частности к комплексам по получению информации с летящего снаряда.

Известен комплекс по получению информации с летящего снаряда [1] включающий установленное на снаряде (ракете) парашютное устройство с системой раскрытия и блок снятия информации с запоминающим устройством.

Недостатком данного технического решения является то, что на испытываемом снаряде (ракете) необходимо разместить не только блок снятия информации, но и парашютное устройство с системой раскрытия, а также запоминающее устройство. Эти устройства на малогабаритных снарядах (ракетах) зачастую можно разместить только взамен каких-либо узлов (частей). Это приводит к изменению параметров нагрузки, действующих на снаряд (ракету) во время полета и соответственно на элементы, параметры о работе которых необходимо получить. Информация, получаемая с борта снаряда (ракеты), в этом случае не позволяет достоверно судить о работе этих элементов во время полета боевого снаряда (ракеты). Следует отметить, что при испытании малогабаритных снарядов (ракет), траектория которых пролегает непосредственно над землей (несколько метров), использование парашютного устройства в них невозможно.

Также известен комплекс по передаче информации с летящей ракеты (снаряда) [2] включающей наземное радиотехническое приемное устройство и установленное на ракете (снаряде) телеметрическое устройство с блоком снятия информации и радиотехническим передающим устройством с антенной.

Недостатком данного комплекса является то, что телеметрическое устройство со всеми необходимыми элементами установить на малогабаритную ракету (снаряд) бывает возможно только взамен каких-либо ее частей. Это не позволяет получить достоверную информацию о работе проверяемых элементов во время полета боевой ракеты (снаряда). К тому же, введение в ракету (снаряд) мощного потребителя электроэнергии в виде телеметрического устройства с радиопередатчиком приводит к дополнительной нагрузке на источник электроэнергии (батарею, генератор и т.д.) ракеты (снаряда) и вносит изменения в параметры взаимодействия между энергопотребителями. Это также вызывает отклонение от реальных условий. Установка в телеметрическом устройстве своего источника электроэнергии вызывает увеличение его габаритов и веса, что нередко делает невозможным установку телеметрического устройства в малогабаритную ракету (снаряд). Следует отметить, что работа радиопередающей части телеметрического устройства вносит возмущения в работу электронной аппаратуры ракеты (снаряда), изменяя условия работы ее электрических блоков. Это тоже изменяет условия относительно реальных и затрудняет получение достоверной информации о работе проверяемых элементов.

Задачей предполагаемого изобретения является приближение условий проверки различных параметров снаряда в полете к реальным при повышении достоверности информации.

Данная задача решается тем, что в комплексе по получению информации с летящего снаряда, содержащем наземное приемное устройство и установленное на снаряде передающее устройство с блоком снятия информации, в котором приемное устройство выполнено в виде приемника светового излучения, а передающее устройство в виде направленного назад светового электрического излучателя, при этом блок снятия информации выполнен в виде электровыключателя и взаимодействующего с ним порогового датчика (элемента), причем электровыключатель блока снятия информации введен в цепь электропитания светового электрического излучателя, причем пороговый датчик (элемент) может быть выполнен в виде металлической чашеобразной обоймы, открытый торец которой перекрыт металлической мембраной, при этом один из рабочих контактов электровыключателя выполнен на внутренней стороне мембраны и электрически соединен с ней, а второй расположен внутри чашеобразной обоймы с возможностью контактирования с первым контактом при достижении контрольной величины давления, при этом второй контакт изолирован от чашеобразной обоймы. Также в комплексе параллельно электровыключателю, входящему в блок снятия информации, могут быть подключены дополнительные электровыключатели, взаимодействующие с соответствующими дополнительными пороговыми датчиками (элементами), при этом из узлов разветвления электроцепи на электровыключатели выполнен в виде автоматического переключателя с программным устройством переключения, в котором за каждой ветвью разветвления на выключатели закреплены разные промежутки времени. Автоматический выключатель в этом случае может быть выполнен в виде диэлектрической платы с расположенными на ней по окружности токопроводящими дорожками разной длины и круговым ползуном с фиксированным числом оборотов в единицу времени, обеспечиваемым приводом, при этом ползун установлен на диэлектрической плате с возможностью контактирования своим токосъемником с токопроводящими дорожками платы, каждая из которых электрически соединена с одной из ветвей электросети, идущих на электрические выключатели, а токосъемник ползуна электрически соединен с общей ветвью электросети.

Положительный эффект обеспечивается за счет использования передающего устройства, имеющего минимальный объем и вес, а также не вносящего помех в работу электрических блоков снаряда.

Сравнение заявляемого технического решения с прототипом позволило установить его соответствие критерию "новизна". При изучении других технических решений в данной области техники признаки, присущие заявляемому изобретению и отличающие его от прототипа, в них не выявлены и поэтому они обеспечивают заявляемому техническому решению соответствие критерию "изобретательский уровень".

Данное техническое решение поясняется фиг. 1-7.

На фиг. 1 изображен летящий снаряд 1 с передающим устройством 2 и наземное приемное устройство 3 в виде приемника 4 светового излучения; приемник светового излучения может быть выполнен в виде фотодиода, выводы которого через усилитель заведены на осциллограф, например, шлейфовый; на фиг. 2 снаряд 1, на котором необходимо провести определение каких-либо параметров во время полета; в приведенном на чертеже случае определение во время полета непревышения расчетного давления в камере сгорания реактивного двигателя 5; на заднем торце 6 снаряда установлено передающее устройство 2 в виде направленного назад светового электрического излучателя 7; он может быть выполнен в виде светодиода или электрической лампочки. Может он быть снабжен и отражателем. Световой электрический излучатель запитан от электробатареи 8 (фиг. 2, 3, 5). Запитываться он может и от электрогенератора, установленного на снаряде. Блок 9 снятия информации выполнен в виде электровыключателя 10 и взаимодействующего с ним порогового датчика (элемента) 11, причем электровыключатель блока снятия информации введен в цепь электропитания светового электрического излучателя. Пороговый датчик (элемент) фиг. 2, 4 может быть выполнен в виде металлической чашеобразной обоймы 12, открытый торец которой перекрыт металлической мембраной 13, при этом один из рабочих контактов 14 электровыключателя выполнен на внутренней стороне мембраны и электрически соединен с ней, а второй контакт 15 расположен внутри чашеобразной обоймы с возможностью контактирования с первым контактом при достижении контрольной величины давления, при этом второй контакт изолирован от чашеобразной обоймы. Электровыключатель с пороговым датчиком (элементом) может быть каким-либо еще в зависимости от того, какой параметр необходимо проверить. Например, при необходимости определения факта повышения или снижения электрических параметров (тока, напряжения и т.д.) относительно расчетных в каких-либо электрических элементах снаряда электровыключатель с пороговым датчиком (элементом) может быть выполнен в виде транзистора или микросхемы, которые включают или отключают цепь электропитания светового электрического излучателя в зависимости от поступающего на них сигнала (тока, напряжения и т. д. ). Параллельно электровыключателю, входящему в блок снятия информации, могут быть подключены дополнительные электровыключатели 16, 17, каждый из которых взаимодействует с соответствующим дополнительным пороговым датчиком (элементом) 18 и 19, при этом один из узлов 20 разветвления электроцепи на электровыключатели выполнен в виде автоматического переключателя 21 с программным устройством 22 переключения, в котором за каждой ветвью разветвления на электровыключатели закреплены разные промежутки времени. В приведенной схеме (фиг. 5) автоматический переключатель с программным устройством переключения расположен между источником электропитания и электровыключателями блока снятия информации. Автоматический переключатель может быть расположен и между световым электрическим излучателем и электровыключателями. Принципиального значения для достижения положительного эффекта это не имеет. Дополнительные электровыключатели с дополнительными пороговыми датчиками (элементами) (фиг. 2) выполнены аналогично первому электровыключателю с пороговым датчиком (элементом), но они могут быть какие-либо еще в зависимости от того, какие параметры необходимо проверить во время полета. Автоматический переключатель с программным устройством переключения может быть выполнен, как приведено на фиг. 6 и 7, в виде диэлектрической платы 23 с расположенными на ней по окружности токопроводящими дорожками 24, 25 и 26 разной длины и круговым ползуном 27 с фиксированным числом оборотов в единицу времени, обеспечиваемым приводом 28, при этом ползун установлен на диэлектрической плате с возможностью контактирования своим токосъемником 29 с токопроводящими дорожками платы, каждая из которых электрически соединена с одной из ветвей 30, 31, 32 электросети, идущих на электровыключатели, а токосъемник ползуна электрически соединен с общей ветвью 33 электросети электропитания электрического светового излучателя. Электрическое соединение токосъемника ползуна с общей ветвью электросети может быть выполнено, как показано на фиг. 6 и 7, за счет выполнения планки 34 ползуна из металла, далее через ось 35, тоже выполненную из металла, и вывод с оси в общую электросеть через токосъемник 36. Привод ползуна может осуществляться шаговым электродвигателем 37 с генератором 38 импульсов фиксированной частоты и храповым механизмом как изображено на фиг. 6. Может он быть выполнен и в виде электродвигателя с определенным фиксированным числом оборотов. Автоматический переключатель с программным устройством может быть выполнен и в электронном исполнении.

Комплекс работает следующим образом. Снаряд с установленным на заднем торце световым электрическим излучателем (светодиодом, электрической лампочкой) и блоком снятия информации в виде электровыключателя, введенного в цепь электропитания светового электрического излучателя, и взаимодействующего с ним порогового датчика, устанавливают на пусковую установку и готовят ее к выстрелу. Тип порогового датчика выбирается в зависимости от того, по какому параметру необходимо проверять снаряд. Например, при необходимости определения факта превышения давления в реактивном двигателе относительно расчетного он может быть выполнен как изображено на фиг. 2, 4 в виде порогового датчика, срабатываемого при достижении какого-то контрольного давления и установленного в реактивный двигатель. Следует отметить, что обычно необходимо обеспечить защиту светового электрического излучателя от пороховых газов, воздействующих на задний торец снаряда при выстреле, особенно при стрельбе из артиллерийского орудия. Это можно обеспечить каким-либо элементом, сбрасываемым после покидания снарядом пусковой установки (ствола артиллерийского орудия). На земле (около пусковой установки или на ней самой) также устанавливают приемник светового излучения (фотодиод с оптической системой) и через усилитель заводят его на запоминающее устройство, например, на шлейфовый осциллограф или магнитофон. Длину волны света, излучаемого световым электрическим излучателем, предварительно согласуют с воспринимаемой длиной волны приемника светового излучения. Наиболее целесообразно использовать инфракрасный диапазон. При использовании видимой части спектра светового электрического излучателя следить за срабатыванием порогового датчика можно и визуально, используя какой-либо оптический прибор (прицел, бинокль и т. д.). При готовности комплекса производят выстреливание снаряда. Пороховые газы в камере сгорания реактивного двигателя воздействуют на мембрану порогового датчика и при превышении давления в камере контрольного давления, на которое настроен пороговый датчик, происходит замыкание контактов взаимодействующего с пороговым датчиком электровыключателя блока снятия информации. Так как электровыключатель блока снятия информации введен в цепь электропитания светового электрического излучателя, то его цепь запитки замыкается и он начинает свою работу (излучение). Излучение светового электрического излучателя воспринимается фотодиодом шлейфового осциллографа или каким-либо еще запоминающим устройством. В момент выстреливания на фотобумаге шлейфового осциллографа (в запоминающем устройстве) делается отметка о старте снаряда и далее ведутся отметки времени. По диаграмме на фотобумаге определяют время срабатывания порогового датчика, т.е. превышения давления в камере сгорания реактивного двигателя относительно расчетного. Даже, если в последующее время полета снаряда, из-за превышения давления произойдет разрыв реактивного двигателя, то несложно определить момент начала возрастания давления. Использование запоминающих устройств позволяет определить время срабатывания порогового датчика (начала возрастания давления в камере сгорания реактивного двигателя) относительно старта снаряда с большой точностью. Если же не требуется большая точность по времени, то наблюдение за срабатыванием порогового датчика (повышением давления), можно вести и визуально, используя какой-либо оптический прибор (прицел, бинокль и т.п.) и секундомер.

В электроцепь питания светового электрического излучателя параллельно электровыключателю, входящему в блок снятия информации, могут быть подключены дополнительные электровыключатели, каждый из которых взаимодействует с соответствующим дополнительным пороговым датчиком, при этом один из узлов разветвления электроцепи на электровыключатели выполнен в виде автоматического выключателя с программным устройством переключения, в котором за каждой ветвью разветвления на электровыключатели закреплены разные промежутки времени (фиг. 5, 6, 7). В этом случае автоматический переключатель последовательно, через мерные промежутки времени, обеспечиваемые программным устройством переключения, переключает цепь питания светового электрического излучателя на запитку его через электровыключатели блока снятия информации. Каждому электровыключателю, а следовательно, и взаимодействующему с ним пороговому датчику (проверяемому параметру) соответствует свой определенный интервал времени. Автоматический переключатель, пройдя полный цикл переключения по всем электровыключателям, начинает новый цикл с теми же интервалами. По промежутку времени работы или неработы светового электрического излучателя, зафиксированного запоминающим устройством, судят о поведении каждого параметра, проверяемого пороговыми датчиками во время полета снаряда. Целесообразно назначать мерные промежутки времени, закрепленные за соответствующими электровыключателями (пороговыми датчиками), по возрастании в последовательности переключения и не делать их кратным друг другу. Это упростит расшифровку полученной информации. Пороговые датчики в блоке снятия информации при применении нескольких электровыключателей с автоматическим переключателем могут быть одного типа, как приведено на фиг. 2, так и различного. Это зависит от того, информацию о каких параметрах летящего снаряда необходимо получить. При выполнении пороговых датчиков одного типа, например, срабатываемых от определенного контрольного давления (фиг. 2, 4), целесообразно первый пороговый датчик настроить на пониженное давление, второй на расчетное (рабочее), а третий на повышенное. В этом случае, если не работает световой электрический излучатель на время, закрепленное за третьим датчиком, то режим работы реактивного двигателя нормальный. Если световой электрический излучатель не работает на суммарное время, закрепленное за вторым и третьим датчиком давление в двигателе пониженное. Если же световой электрический излучатель работает постоянно давление повышенное. По такому же принципу может быть построена система передачи информации с летящего снаряда о любом параметре. При этом электровыключателей с пороговыми датчиками может быть не только три, но и два, четыре и т.д.

Световой электрический излучатель может быть установлен не только на заднем торце снаряда, но и на крыле. Целесообразно его направлять назад, а приемник светового излучения устанавливать около пусковой установки или по курсу полета снаряда. В этом случае световой электрический излучатель наибольшее время находится в поле зрения приемника светового излучения. Световой электрический излучатель может быть направлен не только назад, но и в бок, но это возможно только на стабилизированных по крену снарядах. Приемник светового излучения в этом случае необходимо устанавливать сбоку от траектории полета снаряда. При этом время, когда световой электрический излучатель, установленный на снаряде, находится в поле зрения приемника светового излучения, незначительно. Его можно увеличить, поворачивая приемник светового излучения за летящим снарядом, но это усложняет комплекс.

Выполнение приемного устройства в виде приемника светового излучения, а передающего устройства в виде светового электрического излучателя, блока снятия информации в виде электровыключателя и взаимодействующего с ним порогового датчика, а также введение электровыключателя блока снятия информации в цепь электропитания светового электрического излучателя позволяет значительно снизить габариты и вес передающего устройства на снаряде, а также уменьшить влияние передающего устройства на электрические блоки снаряда. Это дает возможность максимально приблизить условия проверки поведения любых параметров снаряда в полете к реальным, а снижение влияния передающего устройства на электрические блоки снаряда повышает достоверность получаемой информации.

Предложенное техническое решение позволяет максимально приблизить условия проверки различных параметров снаряда в полете к реальным при повышении достоверности получаемой информации и достигаемое использованием передающего устройства, имеющего минимальные габариты и вес, а также не вносящего помех в работу электрических блоков снаряда.

Источники информации:
1. Дж. Хемфрис, Ракетные двигатели и управляемые снаряды, М. Издательство иностранной литературы, 1958, с. 205-208.

2. Алешков М.Н. Жуков И.И. Савин Н.В. Кукушкин Д.Д. Марков О.П. Фомин Ю. Г. Физические основы ракетного оружия. М. Воениздат, 1972, с. 286-288.

Использование: оборонная техника, в частности, комплексы по получению информации с летящего снаряда. Сущность изобретения: комплекс содержит наземное приемное устройство и установленное на снаряде передающее устройство с блоком снятия информации, в котором приемное устройство выполнено в виде приемника светового излучения, а передающее устройство - в виде светового электрического излучателя. Блок снятия информации выполнен в виде электровыключателя и взаимодействующего с ним порогового датчика, причем электровыключатель блока снятия информации введен в цепь электропитания светового электрического излучателя. 3 з.п. ф-лы, 7 ил.

1. Комплекс по получению информации с летящего снаряда, содержащий наземное приемное устройство и установленное на снаряде передающее устройство с блоком снятия информации, отличающийся тем, что в нем приемное устройство выполнено в виде приемника светового излучения, а передающее устройство в виде светового электрического излучателя, при этом блок снятия информации выполнен в виде электровыключателя и взаимодействующего с ним порогового датчика, причем электровыключатель блока снятия информации введен в цепь электропитания светового электрического излучателя. 2. Комплекс по п.1, отличающийся тем, что в нем пороговый датчик выполнен в виде металлической чашеобразной обоймы, открытый торец которой перекрыт металлической мембраной, при этом один из рабочих контактов электровыключателя выполнен на внутренней стороне мембраны и электрически соединен с ней, а второй расположен внутри чашеобразной обоймы с возможностью контактирования с первым контактом при достижении контрольной величины давления, при этом второй контакт изолирован от чашеобразной обоймы. 3. Комплекс по п.1, отличающийся тем, что параллельно электровыключателю, входящему в блок снятия информации, подключены дополнительные электровыключатели, каждый из которых взаимодействует с соответствующим дополнительным пороговым датчиком, при этом один из узлов разветвления электроцепи на электровыключатели выполнен в виде автоматического переключателя с программным устройством переключения. 4. Комплекс по п.3, отличающийся тем, что автоматический переключатель с программным устройством переключения выполнен в виде диэлектрической платы с расположенными на ней по окружности токопроводящими дорожками разной длины и круговым ползуном с фиксированным числом оборотов и единицу времени, обеспечиваемым приводом, при этом ползун установлен на диэлектрической плате с возможностью контактирования своим токосъемником с токопроводящими дорожками платы, каждая из которых электрически соединена с одной из ветвей электросети, идущих на электровыключатели, а токосъемник ползуна электрически соединен с общей ветвью электросети электрического светового излучателя.