МАГНИТНЫЙ ДИСТАНЦИОННЫЙ ВЗРЫВАТЕЛЬ Российский патент 2000 года по МПК F42C13/08 

Изобретение относится к неконтактным взрывателям, принцип действия которых основан на измерении изменения геомагнитного поля вблизи бронированных целей при высокоскоростном сближении с ними.

Магнитный дистанционный взрыватель предназначен для инициирования зарядов BB на определенном расстоянии от бронированных целей.

Известно техническое решение (см. заявка Франция N 2631694, МКИ F 42 C 13/08, опубликованная 24.11.89) "Неконтактный взрыватель для зарядов направленного действия", в котором измерение геомагнитного поля вблизи цели осуществляется тремя магниторезистивными зондами, установленными в трех взаимно ортогональных плоскостях. Алгоритм инициирования заряда BB заранее запрограммирован согласно нескольким вариантaм выбора, осуществляемого в момент выстрела в зависимости от цели. Специализированный процессор, соединенный со схемами обработки сигнала, выполняет операции принятия решения об инициировании заряда.

Недостатками неконтактного взрывателя является то, что
- характеристика чувствительного элемента взрывателя нелинейна в диапазоне изменения геомагнитного поля вблизи цели;
- алгоритм функционирования взрывателя жестко задается в момент выстрела, что при невозможности определения цели на значительных расстояниях стрельбы должно приводить к существенным погрешностям в расстоянии инициирования заряда от поверхности цели.

Наиболее близким по технической сущности к заявляемому изобретению является (см. патент Франции N 1477415 от 18.12.1962, МКИ F 42 B, опубликован 13.03.1967) "Способ и устройство для инициирования заряда BB, движущегося с большой скоростью по траектории, основанные на изменении магнитного поля Земли, создаваемого ферромагнитными предметами". Чувствительный элемент устройства имеет три пары катушек на сердечниках, ориентированных относительно друг друга по трем взаимно перпендикулярным осям. Напряжение в катушках индуктируется вследствие изменения геомагнитного поля при скоростном сближении с целью. Определение расстояния до цели производится по измерению этого напряжения. Наведенные напряжения в катушках, которые соответствуют трем взаимно перпендикулярным составляющим геомагнитного поля, усиливаются отдельно, умножаются каждое на свой интеграл времени, и эти напряжения складываются, образуя сумму, в которой прибавляется еще интеграл времени и временная производная этой суммы.

Недостатком прототипа является то, что он имеет значительный разброс по расстоянию инициирования заряда BB от поверхности реальных целей при различных направлениях сближения с целью.

Задачей, на решение которой направлено предлагаемое изобретение, является повышение точности по расстоянию инициирования зарядов BB от поверхности реальных целей, существенно отличающихся от объектов правильной геометрической формы, таких как шар или эллипсоид, в отношении которых рассматривается точность прототипа.

Техническим результатом заявляемого решения является снижение погрешности по расстоянию инициирования заряда BB от поверхности реальных целей до дистанции не более R/6 от заданной точки на траектории сближения с целью, где R - характерный размер цели.

Этот технический результат достигается тем, что магнитный дистанционный взрыватель содержит чувствительный элемент индукционного типа, состоящий из катушек на сердечниках, каждая из которых соединена с усилителем соответственно, и электронный блок, включающий сумматор, интегратор, генератор сброса и блок исполнительной команды. Новым является то, что в электронный блок дополнительно введены два дифференциальных усилителя, два вентиля, блок предварительной команды и блок автоматической коррекции уставки, выход которого соединен с первым входом блока исполнительной команды, а выход интегратора соединен со вторым входом блока исполнительной команды и с входами блока автоматической коррекции уставки и блока предварительной команды, выход которого соединен с входом генератора сброса, выход которого соединен с первым входом интегратора, второй вход которого соединен с выходом сумматора, входы которого соединены с выходами вентилей соответственно, входы которых соединены с выходами дифференциальных усилителей, входы первого из них соединены с усилителями одной пары катушек, ориентированных магнитными осями по направлению движения взрывателя, а входы второго дифференциального усилителя соединены с усилителями другой пары катушeк, ориентированных магнитными осями перпендикулярно направлению движения взрывателя, при этом расстояние между катушками каждой из пар выбирается равным R/6, где R - характерный размер цели.

Ориентация катушек чувствительного элемента относительно траектории движения взрывателя и их разнесение на указанное выше расстояние позволяет получить отличающийся от нуля сигнал с чувствительного элемента при различных направлениях сближения с целью. Чтобы исключить помехи наводимые в отдельных катушках на траектории сторонними электромагнитными полями, в электронном блоке используются дифференциальные усилители, а для получения однополярных сигналов на входе сумматора при противоположных направлениях приближения к цели в состав электронного блока введены вентили. Уточнение расстояния инициирования заряда BB от поверхности цели при различных направлениях сближения с ней в электронном блоке осуществляется блоком автоматической коррекции уставки. Блок предварительной команды используется для отключения генератора импульсов сброса непосредственно вблизи цели.

На чертеже представлена функциональная схема заявляемого устройства.

Магнитный дистанционный взрыватель состоит из чувствительного элемента 1 и электронного блока 2. Чувствительный элемент датчика состоит из четырех индукционных преобразователей 3, 4, 5, 6, каждый из которых включает катушку на сердечнике 7, 8, 9, 10 и усилитель 11, 12, 13, 14 соответственно. Каждый из преобразователей выполнен в отдельном "цельном" алюминиевом корпусе. Конструктивно чувствительный элемент датчика представляет собой две пары индукционных преобразователей. Катушки 7, 8 одной пары преобразователей ориентированы магнитными осями по направлению движения взрывателя, а катушки 9, 10 другой пары ориентированы магнитными осями перпендикулярно направлению движения. При этом преобразователи с одинаково ориентированными катушками конструктивно разнесены вдоль оси взрывателя на расстояние l = R/6.

Электронный блок датчика выполнен в "цельном" алюминиевом корпусе и состоит из двух дифференциальных усилителей 15 и 16, сигналы на входы которых поступают с индукционных преобразователей 3, 4 и 5, 6 соответственно, двух вентилей 17 и 18, сумматора 19, интегратора 20, генератора сброса 21, блока автоматической коррекции уставки 22, блока предварительной команды 23 и блока исполнительной команды 24.

На траектории сближения с целью магнитный дистанционный взрыватель работает следующим образом.

При движении взрывателя в однородном геомагнитном поле сигналы с индукционных преобразователей 3, 4, 5, 6 отсутствуют, а вблизи цели на расстояниях, меньших R, на катушках 7, 8, 9, 10 индукционных преобразователей 3, 4, 5, 6 наводятся ЭДС

где γ - чувствительность индукционных преобразователей; ϑ - скорость сближения взрывателя с целью; - градиенты геомагнитного поля (H) вдоль и поперек (┴) траектории движения взрывателя.

Так как с различных сторон от реальных целей преобладают либо поперечные, либо продольные относительно траектории движения взрывателя градиенты поля, то аналогично различаются и сигналы ε_П и ε_┴. Кроме того, полярность каждого из этих сигналов зависит от направления сближения с целью.

В связи с этим при формировании суммарного сигнала чувствительного элемента 1 (U_Σ) сигналы с отдельных индукционных преобразователей обрабатываются электронным блоком 2 по следующему алгоритму. Сначала дифференциальные усилители 15 и 16 осуществляют попарное вычитание сигналов
U_П,┴ = ε_П,┴(r)-ε_П,┴(r+l) (2)
где r и r + l - соответственно расстояние от каждого из преобразователей пары до цели. Потом вентили 17 и 18 преобразуют соответственно дифференциальные сигналы U_П и U_┴ в сигналы одной полярности той же величины, а затем сумматором 19 осуществляется алгебраическое суммирование преобразованных сигналов
U_Σ = |U_П|+|U_┴| (3)
Сигнал U_Σ зависит от скорости сближения взрывателя с целью. Для исключения этой зависимости используется интегратор 20, сигнал на выходе которого равен

где τ_u - постоянная интегратора; Δt - интервал интегрирования.

Сигнал U сравнивается опорным элементом блока исполнительной команды 24 со значением напряжения уставки U_ик, соответствующим уровню искажений геомагнитного поля на заданном расстоянии от цели
U_ик = KΔH (5)

Если сигнал на выходе интегратора достигает уровня напряжения уставки U= U_ик, то формируется исполнительная команда (ИК) на инициирование заряда BB.

Приемлемая точность по расстоянию инициирования заряда от поверхности цели достигается за счет использования блока автоматической коррекции уставки U_ик, которая осуществляется в соответствии со скоростью изменения геомагнитного поля вблизи конкретной цели.

Для защиты от ложных сигналов, обусловленных относительными смещениями индукционных преобразователей вследствие механических перегрузок на траектории во взрывателе используется генератор сброса 21, который "обнуляет" интегратор 20 с периодичностью времени Δt. Частота "сброса" интегратора зависит от конкретных перегрузок, испытываемых преобразователями на траектории. Вблизи цели генератор сброса отключается блоком предварительной команды 23, если значение сигнала на выходе интегратора 20 превышает уровень напряжения уставки предварительной команды U= U_пк. Значение уставки предварительной команды выбирается равным U_пк = 0,1U_ик.

Согласно расчетным оценкам, проведенным для характерных реальных целей, абсолютная погрешность по расстоянию инициирования заряда от поверхности целей при указанном алгоритме функционирования взрывателя составляет не более R/6 в одну сторону от заданной точки инициирования BB на траектории при расстояниях до цели, меньших R.

В настоящее время изготовлен макет взрывателя и проведена его лабораторная проверка методом приведенных испытаний. Чувствительность взрывателя составляет 10 нТ на частотах более 100 Гц. Проведены расчетно-экспериментальные исследования геомагнитного поля вблизи реальной цели.

Результаты исследований подтверждают указанное значение погрешности по расстоянию инициирования заряда BB от поверхности реальных целей.

Изобретение относится к неконтактным взрывателям, принцип действия которых основан на измерении изменения геомагнитного поля вблизи бронированных целей при высокоскоростном сближении с ними. Техническим результатом изобретения является снижение погрешности по расстоянию инициирования заряда взрывчатого вещества от поверхности реальных целей до дистанции не более R/6 от заданной точки на траектории сближения с целью, где R - характерный размер цели. Сущность изобретения заключается в том, что в электронный блок магнитного дистанционного взрывателя с чувствительным элементом индукционного типа 1, состоящим из катушек на сердечниках 7, 8, 9, 10, каждая из которых соединена с усилителем соответственно 11, 12, 13, 14 и электронным блоком 2, включающим сумматор 19, интегратор 20, генератор сброса 21 и блок исполнительной команды 24, дополнительно введены два дифференциальных усилителя 15 и 16, два вентиля 17, 18, блок предварительной команды 23 и блок автоматической коррекции уставки 22, выход которого соединен с первым входом блока исполнительной команды 24, а выход интегратора 20 соединен со вторым входом блока исполнительной команды 24 и со входами блока автоматической коррекции уставки 22 и блока предварительной команды 23, выход которого соединен со входом генератора сброса 21, выход которого соединен с первым входом интегратора 20, второй вход которого соединен с выходом сумматора 19, входы которого соединены с выходами вентилей 17, 18 соответственно, входы которых соединены с выходами дифференциальных усилителей 11, 12, 13, 14, входы первого из них соединены с усилителями одной пары катушек, ориентированных магнитными осями по направлению движения взрывателя, а входы второго дифференциального усилителя соединены с усилителями другой пары катушек, ориентированных магнитными осями перпендикулярно направлению движения взрывателя, при этом расстояние между катушками каждой из пар выбиралось равным R/6. 1 ил.

Магнитный дистанционный взрыватель с чувствительным элементом индукционного типа, состоящим из катушек на сердечниках, каждая из которых соединена с усилителем соответственно, и электронным блоком, включающим сумматор, интегратор, генератор сброса и блок исполнительной команды, отличающийся тем, что в электронный блок дополнительно введены два дифференциальных усилителя, два вентиля, блок предварительной команды и блок автоматической коррекции уставки, выход которого соединен с первым входом блока исполнительной команды, а выход интегратора соединен со вторым входом блока исполнительной команды, и со входами блока автоматической коррекции уставки и блока предварительной команды, выход которого соединен со входом генератора сброса, выход которого соединен с первым входом интегратора, второй вход которого соединен с выходом сумматора, входы которого соединены с выходами вентилей соответственно, выходы которых соединены с выходами дифференциальных усилителей, входы первого из них соединены с усилителями одной пары катушек, ориентированных магнитными осями по направлению движения взрывателя, а входы второго дифференциального усилителя соединены с усилителями другой пары катушек, ориентированных магнитными осями перпендикулярно направлению движения взрывателя, при этом расстояние между катушками каждой из пар выбирается равным R/6, где R - характерный размер цели.