ДИСТАНЦИОННОЕ ВЗРЫВАТЕЛЬНОЕ УСТРОЙСТВО ДЛЯ СНАРЯДОВ РЕАКТИВНЫХ СИСТЕМ ЗАЛПОВОГО ОГНЯ Российский патент 2001 года по МПК F42C9/00 F42C11/06 F42B15/00 

Изобретение относится к области военной техники, а более конкретно к дистанционным взрывательным устройствам (ДВУ) для снарядов реактивных систем залпового огня с кассетными или отделяемыми БЧ.

Известны дистанционные взрывательные устройства, обеспечивающие действие боеприпаса в заданной точке траектории полета после отсчета установленного от наземной аппаратуры времени дистанционного действия (патент США N 3520254, кл. 102 - 70.2; N 3686633, кл. 340 - 168, N 3646326, кл. 235 - 92 ВС; N 3788524, кл. 235-92 PL; N 4424745, кл, 102-215, патент ФРГ 3301040, F 42 C 11/06).

Известен электронный дистанционный взрыватель по патенту ФРГ 3301040 F 42 C 11/06, содержащий генератор и счетчик импульсов, ввод информации в который о требуемом времени действия дистанционного взрывателя осуществляется перед выстрелом установкой счетчика импульсов. Указанное устройство наиболее близко к предлагаемому. Оно выбрано в качестве прототипа.

Недостатком при применении известных ДВУ является низкая точность обеспечения раскрытия или отделения БЧ по дальности, обусловленная отклонением фактических параметров движения снаряда на траектории от расчетных.

Целью предлагаемого изобретения является устранение недостатка за счет учета отклонения фактических параметров движения снаряда на траектории от расчетных и коррекции установленного от наземной аппаратуры времени дистанционного действия после выстрела.

Указанная цель достигается введением в состав ДВУ акселерометра и вычислительного устройства, реализующего алгоритм коррекции, учитывающий скорость снаряда в фиксированной точке траектории, коэффициент и функционал, вводимые при предстартовой подготовке.

Погрешности, возникающие из-за технологических разбросов параметров акселерометра и изменения начальной частоты акселерометра при использовании акселерометра с частотным выходом, предлагается устранять введением схемы автоматической подстройки частоты.

Обеспечение высокой надежности работы взрывателя достигается введением в состав электронного временного устройства блока анализа корректирующих сигналов.

Функциональная схема электронного дистанционного взрывательного устройства приведена на фиг. 1.

В его состав входят блок коррекции 1, электронное временное устройство 2, подсоединенное к входу 3 исполнительного механизма (ИМ). Блок коррекции 1 состоит из акселерометра 4 и вычислительного устройства 5. Электронное временное устройство 2 состоит из генератора 6 и реверсивного счетчика импульсов 7.

Выход 8 акселерометра 4 подключен к первому входу 9 вычислительного устройства 5. Второй вход 10 вычислительного устройства 5 соединен с первым выводом 11 управления электронного дистанционного взрывательного устройства.

Первый выход 12 вычислительного устройства 5 блока коррекции 1 соединен с первым суммирующим входом 13 реверсивного счетчика импульсов 7 электронного временного устройства 2.

Второй выход 14 вычислительного устройства 5 блока коррекции 1 соединен с вычитающим входом 15 реверсивного счетчика импульсов 7 электронного временного устройства 2.

Второй суммирующий вход 16 реверсивного счетчика импульсов 7 соединен с выходом генератора 6 электронного временного устройства 2, а установочный вход 17 упомянутого счетчика импульсов 7 соединен со вторым выводом 18 управления электронного дистанционного взрывательного устройства.

Выход реверсивного счетчика 7 электронного временного устройства 2 подключен к входу 3 (ИМ).

Акселерометр 4 на своем выходе 8 формирует сигнал, соответствующий осевому ускорению V снаряда.

Вычислительное устройство 5 блока коррекции 1 реализует следующий алгоритм
ΔT = Ф-KV, (1)
где ΔT - временная поправка, формируемая вычислительным устройством 5;
V - скорость снаряда в фиксированной точке траектории, определяемая интегрированием сигналов V акселерометра 4;
К, Ф - коэффициент и функционал соответственно, вводимые в вычислительное устройство 5 по первому выводу 11 дистанционного взрывательного устройства при предстартовой подготовке от наземной аппаратуры дистанционного ввода.

Коэффициент К учитывает влияние отклонения от номинального значения скорости снаряда в фиксированной точке траектории на требуемое изменение времени действия.

Функционал Ф численно равен значению, обеспечивающему нулевое значение Δ T при номинальном (расчетном) значении скорости снаряда в фиксированной точке траектории.

Работает устройство следующим образом.

При предстартовой подготовке (до пуска снаряда) от наземной аппаратуры дистанционного ввода по первому выводу 11 дистанционного взрывательного устройства в него вводятся коэффициент К и функционал Ф, поступающие в вычислительное устройство 5 блока коррекции 1, а по второму выводу 18 исчисленное время дистанционного действия T_исч, поступающее на установочный вход 17 реверсивного счетчика импульсов 7 электронного временного устройства 2.

Установка требуемого времени дистанционного действия T_исч может осуществляться любым известным способом: числом импульсов, параллельным кодом, по временному интервалу и др.

При пуске снаряда от акселерометра 4 блока коррекции 1 начинают поступать сигналы, соответствующие осевому ускорению V снаряда. Эти сигналы с выхода 8 акселерометра 4 поступают на вход 9 вычислительного устройства 5, осуществляющего их интегрирование. В фиксированной точке траектории вычислительное устройство 5 определяет скорость снаряда V и реализует алгоритм в соответствии с выражением (1). В зависимости от полученного знака выходной сигнал вычислительного устройства 5 формируется либо на выводе 12 (- ΔT), либо на выводе 14 (+ ΔT), поступая далее либо на суммирующий 13, либо на вычитающий 15 вход реверсивного счетчика импульсов 7. В результате временное устройство 2 формирует выходную команду через время действия T_d, равное:
T_d= T_исч± ΔT.
При формировании сигналов ΔT в виде импульсов N_ΔT и вводе исчисленного времени T_исч также в виде числа импульсов N_Tисч время дистанционного действия будет определяться выражением:
T_d= (N_Tисч± N_ΔT)T_г,
где T_г - период импульсов генератора 6.

Выходной сигнал с выхода 19 временного устройства 2 поступает на вход 3 (ИМ), срабатывание которого обеспечивает необходимое действие снаряда. В зависимости от типа используемой боевой части это может быть раскрытие кассетной боевой части или отделение головной части и раскрытие парашютной системы.

Благодаря используемой коррекции установленного времени действия точность по дальности, на которой осуществляется раскрытие или отделение головной части, значительно повышается.

При использовании идеального акселерометра 4 его выходной сигнал до пуска снаряда должен быть равен нулю. Однако из-за технологического разброса, возможного ухода параметров акселерометра 4 при долговременном хранении и изменения температуры окружающей среды начальный сигнал акселерометра 4 может значительно отличаться от нулевого значения.

На акселерометр 4 кроме осевой составляющей ускорения снаряда на траектории полета действует также и составляющая силы тяжести, зависящая от угла стрельбы. Эта составляющая дает дополнительный сигнал с выхода акселерометра 4 до пуска снаряда на пусковой установке, увеличивая отклонение от нулевого значения начального сигнала акселерометра 4.

При использовании частотных акселерометров, построенных по недифференциальной схеме, получение нулевого сигнала акселерометра (выходная частота равна нулю) затруднительно.

Можно использовать дифференциальные частотные акселерометры, содержащие 2 канала, в одном из которых при действии положительного ускорения выходная частота увеличивается, а в другом уменьшается, а выходной сигнал акселерометра формируется как разность выходных частот каналов. В этом случае стремление получить одинаковые частоты в обоих каналах при отсутствии ускорения может привести к нежелательному явлению захвата частот, приводящего к тому, что частота одного из каналов становится равной частоте другого даже при действии какого-то ускорения, что приводит к дополнительной погрешности.

Для исключения этого явления приходится разносить частоты каналов и, как результат этого, иметь отличное от нуля начальное значение выходной частоты акселерометра 4. Можно конечно учитывать значение начальной выходной частоты акселерометра 4 в алгоритме, реализуемом вычислительным устройством 5, введением поправочных коэффициентов, однако учесть температурные изменения начальной частоты акселерометра 4, а тем более ее уход при долговременном хранении затруднительно, что приводит к погрешности работы блока коррекции 1.

Устранить указанный недостаток можно введением в блок коррекции блока автоматической подстройки частоты (АПЧ). Это показано на фиг. 2.

В блок коррекции 1, содержащий акселерометр 4 и вычислительное устройство 5, в соответствии с фиг. 2, введен блок АПЧ 20. Этот блок состоит из схемы вычитания частот 21, первого 22 и второго 23 делителей частоты, управляемого делителя частоты 24, триггера 25 и дополнительного генератора 26.

Частотный выход акселерометра 4 соединен с первым входом (+) 27 схемы вычитания 21 и со счетным входом (С) 28 первого делителя частоты 22, разрешающий вход 29 которого соединен с выходом 30 триггера 25, подключенного входом 31 синхронизации к разрешающему входу 32 второго делителя частоты 23 и выходу 33 первого делителя частоты 22. Выход 34 второго делителя частоты 23 подключен к входу 35 записи управляемого делителя частоты 24, выход 36 которого подключен ко второму входу 37 схемы вычитания частот 21.

АПЧ работает следующим образом. В исходном состоянии при предстартовой подготовке сигналом "Сброс" удерживаются в исходном состоянии делители частоты 22, 23, управляемый делитель частоты 24 и триггер 25. Автоподстройка начинается при снятии сигнала "Сброс", при этом первый делитель частоты 22 начинает подсчет импульсов с выхода акселерометра 4. Поскольку все это осуществляется до пуска снаряда, частота на выходе акселерометра 4 равна начальной разностной частоте.

На выходе 33 первого делителя частоты 22 формируется импульс длительностью T_a, равной

где n - номер разряда первого делителя частоты 22,
f₀ - начальная частота акселерометра 4.

Этот импульс поступает на разрешающий вход 32 второго делителя частоты 23, который в течение этого импульса осуществляет деление частоты дополнительного генератора 26 на 2ⁿ. Импульсы с этого делителя частоты 23 поступают на установочный вход 35 управляемого делителя частоты 24, выполненного таким образом, что его коэффициент деления равен числу импульсов, пришедших на установочный вход 35.

Таким образом, за время действия этого импульса с выхода 33 первого делителя частоты 22 на управляемый делитель частоты 24 поступает М импульсов и его коэффициент деления устанавливается равным указанному поступившему числу импульсов М.

При этом

где f_гд - частота импульсов дополнительного генератора 26.

После окончания импульса с выхода 33 первого делителя частоты 22 на выходе 36 управляемого делителя частоты 24 формируются импульсы частотой f_АПЧ, равной

где f_гд - частота импульсов дополнительного генератора 26.

После окончания импульса с выхода 33 первого делителя частоты 22 по его заднему фронту (срезу), поступающему на синхронизирующий вход 31 триггера 25, последний переключается. Сигнал с его выхода 30, поступая на вход разрешения 29 первого делителя частоты 22, запрещает дальнейший подсчет импульсов с выхода акселерометра 4 этим делителем частоты 22.

До пуска снаряда на первый вход 27 схемы вычитания 21 поступает от акселерометра 4 начальная частота f = f₀, а на второй вход 37 - сигнал с выхода 36 управляемого делителя частоты 24 частотой f_АПЧ = f₀. Частота на выходе 38 схемы вычитания частот 21, равная разности частот, поступающих на ее входы 27 и 37, равна нулю, что и должно соответствовать неподвижному снаряду, так как ускорение снаряда равно нулю.

После пуска снаряда на траектории полета из частоты сигнала с выхода акселерометра 4 схемой вычитания 21 осуществляется уменьшение ее на значение f_АПЧ = f₀. Таким образом, на вход 9 вычислительного устройства 5 поступает сигнал, строго соответствующий ускорению снаряда V, независимо от начальной частоты акселерометра 4.

За счет введения в блок коррекции 1 блока АПЧ 20, состоящего из схемы вычитания 21, двух делителей частоты 22, 23, управляемого делителя частоты 24, триггера 25 и дополнительного генератора 26 с соответствующими связями, исключается влияние нестабильности и технологического разброса начального сигнала акселерометра 4 на точность работы, а также обеспечивается точность работы взрывательного устройства при различных углах наведения, так как измерение начального сигнала f₀ акселерометра 4 датчика происходит непосредственно перед пуском, то есть в угле наведения.

Блок коррекции 1 является более сложным устройством по сравнению с электронным временным устройством 2 из-за того, что в его состав входит прецизионное устройство - акселерометр 4. В этой связи надежность блока коррекции 1 ниже надежности электронного временного устройства 2. Выход из строя блока коррекции 1 или его неправильная работа приводит к неправильному отсчету времени, т.е. к параметрическому отказу.

Устранение указанного недостатка достигается введением в электронное временное устройство 2 узла анализа корректирующих сигналов.

Функциональная схема электронного временного устройства с узлом анализа приведена на фиг. 3.

Электронное временное устройство 2 состоит из задающего генератора 6, реверсивного счетчика импульсов 7, счетчика импульсов 39, счетчика корректирующих импульсов 28, двух ключей 41, 42, переключателя 43 и блока суммирования 44 корректирующих импульсов.

Реверсивный счетчик 7 и счетчик импульсов 39 включены параллельно.

Суммирующий вход 16 реверсивного счетчика импульсов 7 и вход 45 счетчика импульсов 39 подключены к выходу генератора 6. Выходы 46 и 47 указанных счетчиков через переключатель 43 подключены к выходу 19 электронного временного устройства 2. Вход коррекции - ΔT (уменьшение времени действия) через первый ключ 41 подключен ко второму суммирующему входу 13 реверсивного счетчика импульсов 7 и первому входу 49 блока суммирования 44 корректирующих импульсов. Вход 50 коррекции + ΔT (увеличение времени действия) через второй ключ 42 подключен к вычитающему входу 15 реверсивного счетчика импульсов 7 и второму входу 51 блока суммирования корректирующих импульсов, выход которого соединен с входом счетчика корректирующих импульсов 40, при этом выход счетчика управляющих импульсов 40 соединен с управляющими входами ключей 41, 42 и переключателя 43.

Емкость счетчика корректирующих импульсов 40 равна максимально допустимому числу N импульсов коррекции.

Вывод 18 управления электронного дистанционного взрывателя соединен с входом 17 реверсивного счетчика импульсов 7 и установочным входом 52 счетчика импульсов 39.

Работа электронного временного устройства 2 происходит следующим образом.

При установке от наземной аппаратуры дистанционного ввода при предстартовой подготовке по выводу 18 в электронное временное устройство 2 вводится требуемое исчисленное время дистанционного действия T_исч, поступающее на установочные входы 17 и 52 реверсивного счетчика импульсов 7 и счетчика импульсов 39.

При пуске снаряда запускается генератор 6 и импульсы с его выхода поступают на суммирующий вход 16 реверсивного счетчика импульсов 7 и счетный вход 45 счетчика импульсов 39. Импульсы коррекции, поступающие при необходимости изменения времени действия на входы 48 и 50 коррекции - ΔT, + ΔT от блока коррекции 20, через ключи 41, 42 поступают соответственно на суммирующий 13 и вычитающий 15 входы реверсивного счетчика импульсов 7. Одновременно указанные импульсы, суммируясь блоком суммирования корректирующих импульсов 44, поступают на вход счетчика корректирующих импульсов 40.

Если суммарное число импульсов коррекции не превосходит максимально допустимой величины коррекции N, соответствующей емкости счетчика корректирующих импульсов 40, сигнал на выходе последнего не появляется и выход реверсивного счетчика импульсов 7 через переключатель 43 оказывается подключенным к выходу временного устройства 2. При заполнении реверсивного счетчика 7 на его выходе появляется сигнал, через переключатель 43 поступающий на выход электронного временного устройства 2. Электронное временное устройство 2 при этом отсчитывает установленное время действия с учетом корректирующих импульсов.

Если суммарное число импульсов коррекции превзойдет максимально допустимую величину коррекции N, соответствующую емкости счетчика корректирующих импульсов 40, последний заполняется и на его выходе появляется сигнал, по управляющим входам закрывающий ключи 41 и 42 и изменяющий состояние переключателя 43. Теперь к выходу электронного временного устройства 2 оказывается подключенным счетчик 39, сигнал на выходе 47 которого сформируется через время T_исч без учета корректирующих сигналов.

Таким образом, если число импульсов коррекции не превышает допустимого значения, то электронное временное устройство 2 отсчитывает время действия с учетом коррекции. В противном случае отсчитывается установленное наземной аппаратурой время дистанционного действия.

Это не приводит к отказу при неправильном функционировании блока коррекции, т.е. повышает надежность дистанционного взрывательного устройства.

Изобретение относится к области военной техники, а точнее к дистанционным взрывательным устройствам (ДВУ) для снарядов реактивных систем залпового огня с кассетными или отделяемыми боевыми частями (БЧ). Технический результат - повышение точности раскрытия или отделения боевой части по дальности. Для учета отклонения фактических параметров движения снаряда от расчетных и коррекции установленного времени дистанционного действия в состав ДВУ введены акселерометр и вычислительное устройство, реализующее алгоритм коррекции, учитывающий скорость снаряда в фиксированной точке траектории, коэффициент и функционал, вводимые при предстартовой подготовке. При пуске снаряда от акселерометра на вход вычислительного устройства начинают поступать сигналы, соответствующие осевому ускорению снаряда. В фиксированной точке вычислительное устройство определяет скорость снаряда и реализует заданный алгоритм. Для исключения влияния на точность работы блока коррекции ухода параметров акселерометра (начальной частоты f₀), вызванного долговременным хранением, зависимостью f₀ от температуры и других факторов, в блок коррекции вводится блок автоматической подстройки частоты (АПЧ). Этот блок состоит из схемы вычитания частот, первого и второго делителей частоты, управляемого делителя частоты, триггера и дополнительного генератора. Кроме того, в электронное временное устройство введен узел анализа корректирующих сигналов, который следит за тем, чтобы суммарное число импульсов коррекции не превосходило максимально допустимой величины. 2 з.п. ф-лы, 3 ил.

1. Дистанционное взрывательное устройство для снарядов реактивных систем залпового огня, содержащее электронное временное устройство, выход которого подключен к исполнительному механизму, включающее генератор и счетчик импульсов, установочный вход которого соединен с установочным входом дистанционного взрывательного устройства, и блок коррекции, отличающееся тем, что блок коррекции выполнен в виде акселерометра с подключенным к его выходу вычислительным устройством, формирующим сигнал ΔT на коррекцию после выстрела установленного времени действия электронного временного устройства по следующему алгоритму
ΔT = Ф - КV,
где V - скорость снаряда в фиксированной точке траектории, определяемая интегрированием сигнала акселерометра;
К, Ф - коэффициент и функционал соответственно, вводимые в вычислительное устройство дистанционного взрывательного устройства при предстартовой подготовке наземной аппаратуры дистанционного ввода и учитывающий (коэффициент К) влияние отклонения от номинального значения скорости снаряда в фиксированной точке траектории на требуемое изменение времени дистанционного действия, численно равный (функционал Ф) значению, обеспечивающему ΔT = 0 при табличном значении скорости снаряда в фиксированной точке траектории,
а счетчик импульсов электронного временного устройства выполнен реверсивным, его первый суммирующий вход подключен к первому выходу вычислительного устройства, соответствующему уменьшению требуемого времени действия, а второй - к выходу генератора, вычитающий вход упомянутого счетчика подключен ко второму выходу вычислительного устройства, соответствующему увеличению времени действия, а установочный вход - ко входу ввода исчисленного значения времени действия дистанционного взрывательного устройства, связанному при предстартовой подготовке с наземной аппаратурой дистанционного ввода. 2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что в блок коррекции между акселерометром и вычислительным устройством введен блок автоматической подстройки частоты, содержащий первый и второй делители частоты, управляемый делитель частоты, схему вычитания, дополнительный генератор и триггер, причем выход акселерометра соединен с первым входом схемы вычитания и счетным входом первого делителя частоты, а его разрешающий вход подсоединен к выходу триггера, вход синхронизации которого подключен к выходу первого делителя частоты и соединен с входом разрешения второго делителя частоты, выход второго делителя частоты соединен с входом записи управляемого делителя частоты, счетный вход которого соединен со счетным входом второго делителя частоты и выходом дополнительного генератора, а выход - со вторым входом схемы вычитания, выход которой подключен ко входу вычислительного устройства. 3. Устройство по п.1 и 2, отличающееся тем, что в электронное временное устройство введены узел анализа корректирующих импульсов, состоящий из счетчика корректирующих импульсов и блока суммирования корректирующих импульсов, счетчик импульсов, два ключа, включенные между корректирующими входами электронного временного устройства и входами реверсивного счетчика импульсов и счетчика импульсов, счетным входом подключенного к выходу генератора, а установочным входом - к входу ввода исчисленного времени действия дистанционного взрывателя, а также переключатель, включенный между выходами реверсивного счетчика импульсов, счетчика импульсов и выходом электронного временного устройства, управляющие выходы переключателя и двух ключей соединены с выходом счетчика корректирующих импульсов, входом подключенного к выходу блока суммирования суммирующих импульсов, входы которого соединены с выходами ключей, при этом емкость счетчика корректирующих импульсов равна максимально допустимому числу импульсов коррекции.