ВЗРЫВАТЕЛЬ ДЛЯ МАЛОГАБАРИТНОЙ ЗЕНИТНОЙ УПРАВЛЯЕМОЙ РАКЕТЫ Российский патент 2002 года по МПК F42C13/08 

Изобретение относится к области военной техники, а именно к взрывателям малогабаритных зенитных ракет, предназначенных для поражения воздушных целей, которые представляют собой тонкостенные конструкции.

Поражение воздушных целей: самолетов, дирижаблей, дистанционно пилотируемых летательных аппаратов малогабаритными зенитными управляемыми ракетами с взрывателями, построенными на механическом принципе, напрямую связано с их чувствительностью при взаимодействии с целью. Вследствие малой прочности конструкций воздушных целей малогабаритная зенитная управляемая ракета пробивает их практически без потери скорости, в связи с чем чувствительность механических взрывателей реакционного или инерционного действия должна быть очень высокой. Однако увеличение чувствительности механических взрывателей вызывает затруднения из-за того, что зенитные управляемые ракеты обладают повышенными вибрациями на полете, в связи с чем высокая чувствительность может привести к несанкционированному срабатыванию механических взрывателей и подрыву боевой части ракеты на траектории полета.

Наиболее оптимально решают поставленную задачу взрыватели, использующие магнитные поля, то есть взрыватели предконтактного действия.

Известен магнитный взрыватель по патенту США 3001476, класс 102-70.2. Взрыватель размещается в головной части ракеты и состоит из индукционной катушки, или постоянного магнита (второй вариант), создающими магнитное поле, электронной схемы усиления сигнала и детонатора. На наружной поверхности ракеты в носовой ее части размещается антенна для приема электрического сигнала, обусловленного встречей с металлической преградой. В схему антенны включен конденсатор, образующий резонансный контур для усиления сигнала. При встрече ракеты с металлической целью в результате взаимодействия с ней происходит искажение магнитного поля, которое улавливается антенной и преобразуется в электрический сигнал. После усиления электронной схемой сигнал поступает на детонатор, вызывая его подрыв.

Общими признаками с предлагаемым изобретением во взрывателе-аналоге является наличие постоянного магнита, создающего магнитное поле, индукционной катушки, электронной схемы усиления (обработки) сигнала и детонатора.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому техническому результату является взрыватель для ракет по патенту США 4417518 (опубликован 29 ноября 1983), принятое за прототип, которое содержит систему из неконтактного и контактного магнитоэлектрических датчиков цели со схемой обработки сигналов и цепью инициирования.

Устройство, принятое за прототип, размещается в головной части ракеты. Срабатывание устройства по металлической, ферромагнитной преграде происходит от неконтактного магнитоэлектрического датчика цели при изменении его магнитного поля, обусловленном сближением с ферромагнитной преградой. Срабатывание взрывателя от контактного датчика цели происходит при соударении с целью.

Задачей данного технического решения (прототипа) являлось повышение эффективности поражения различных целей, включая ферромагнитные, с использованием системы датчиков предконтактного и контактного действия.

К причинам, препятствующим достижению указанного ниже технического результата при использовании известного устройства, принятого за прототип, относится то, что известный взрыватель для ракет не обеспечивает максимальный разрушительный эффект при поражении цели, в связи с тем, что он не может обеспечить проникающего действия боевой части ракеты (подрыва внутри цели), а поражение осуществляется только осколками, образующимися при взрыве боевой части ракеты при приближении к цели или в момент встречи с ней.

Общими признаками с предлагаемым изобретением во взрывателе-прототипе является наличие системы из неконтактного и контактного магнитоэлектрических датчиков цели со схемой обработки сигналов и цепи инициирования.

Задачей предлагаемого изобретения является создание взрывателя для малогабаритной зенитной управляемой ракеты, обеспечивающего максимальное поражение цели путем достижения оптимального момента подрыва боевой части ракеты внутри цели как ферромагнитной, так и немагнитной и любой другой.

Это достигается тем, что во взрывателе для малогабаритной зенитной управляемой ракеты, включающем систему из неконтактного и контактного магнитоэлектрических датчиков цели со схемой обработки сигналов и цепь инициирования, согласно изобретению в качестве неконтактного магнитоэлектрического датчика цели установлен токовихревой датчик, содержащий постоянный магнит трубчатой цилиндрической формы, намагниченный по продольной оси симметрии и расположенный коаксиально на наружной боковой поверхности устройства, и индуктивную катушку, размещенную коаксиально на наружной боковой поверхности магнита, причем параметры магнита и катушки заданы следующими соотношениями:
h≤40δ²V,
b = E_пδ²(WB_мD)^-1,
где h - высота магнита, м;
b - толщина магнита, м;
δ - минимальная толщина предполагаемой немагнитной воздушной цели, м;
V - скорость встречи ракеты с целью, м/сек;
Е_п - напряжение срабатывания схемы усиления, В;
W - число витков катушки;
В_м - магнитная индукция в теле магнита, Тл;
D - наружный диаметр взрывателя, м,
а в качестве контактного датчика установлен магнитоэлектрический датчик волнового действия, в цепь инициирования от которого введен формирователь задержки импульса подрыва, например, пиротехнический, причем контактный датчик жестко закреплен на внутренней торцевой стенке корпуса взрывателя со стороны боевой части ракеты.

Время задержки замедлителя должно быть не менее величины
t=L/V,
где L - расстояние от носика ракеты до среднего сечения магнита токовихревого датчика, м;
V - скорость встречи ракеты с целью, м/сек.

Сущность изобретения поясняется чертежами.

На фиг.1 изображена конструктивная схема расположения взрывателя в ракете и размещения датчиков цели во взрывателе.

На фиг.2 изображена электрическая схема взрывателя.

На фиг.1 показан взрыватель, который расположен между боевой частью 2 и двигательной установкой ракеты 3 и включающий систему из двух датчиков, неконтактного токовихревого датчика цели 4, содержащего постоянный магнит трубчатой цилиндрической формы 5 и индукционную катушку 6, расположенные коаксиально на наружной боковой поверхности 7 взрывателя 1 и контактного магнитоэлектрического датчика волнового действия 8, жестко закрепленного на внутренней торцевой стенке 9 взрывателя 1.

Электрическая схема предлагаемого изобретения, изображенная на фиг.2, состоит из двух параллельных цепей обработки сигналов - цепи токовихревого датчика цели 4, цепи магнитоэлектрического датчика 8 и цепи инициирования. Цепь токовихревого датчика 4 включает накопительный конденсатор С1, усилительный транзистор VT1, электровоспламенитель 10. Цепь магнитоэлектрического датчика 8 включает накопительный конденсатор С2, усилительный транзистор VT2, электровоспламенитель 11 и формирователь задержки импульса подрыва 12 цепи инициирования. Цепь инициирования включает капсюль-детонатор 13 лучевого действия и детонатор 14. Через переключатель 15, диоды D1 и D2 электрические цепи соединены с бортовым источником питания.

Взрыватель работает следующим образом. После пуска ракеты и истечения некоторого времени (времени дальнего взведения) ее полета взрыватель готов к действию, а конденсаторы С1 и С2 через переключатель 15 заряжены до напряжения источника питания. При встрече ракеты с целью, независимо от типа преграды (цели), под воздействием волны механического напряжения, возникающей в ракете и направленной противоположно силам инерции (так называемый "отскок" в соответствии с принципом Гопкинсона), во взрывателе 1 срабатывает контактный магнитоэлектрический датчик волнового действия 8 и вырабатывается электрический импульс тока. Импульс тока с датчика усиливается транзистором VT2 и поступает на электровоспламенитель 11. От луча огня электровоспламенителя 11 воспламеняется формирователь задержки импульса 12 - пиротехнический замедлитель. Время задержки замедлителя 12 превышает время, необходимое для подхода токовихревого датчика к цели (преграде), и обычно составляет 3-15 мсек (Так, при расположении токовихревого датчика на расстоянии L=0,3 м от носика ракеты, при скоростях V=100 м/сек (встреча на встречных курсах) и при V=20 м/сек (встреча на догонных курсах), Т имеет следующие значения: при V=100 м/сек, Т=0,3/100=3 мсек; при V=20 м/сек, Т=0,3/20=15 мсек).

Пример расчета параметров магнита и катушки токовихревого датчика по заявляемой в формуле изобретения зависимости приводится для токовихревого датчика при соударении с воздушной целью типа самолета F-15 "Игл" (США) при скорости V= 100 м/сек. Для данного самолета δ=2 мм. Типовые данные датчика (см. Учебное пособие "Автоматические приборы управления взрывом". БГТУ. С-Петербург. 1992 г.):
наружный диаметр взрывателя D=0,07 м;
число витков W=200;
магнитная индукция в теле магнита В_м=0,2 Тл.

Исходя из соотношения сигнал/помеха выбирается напряжение срабатывания схемы усиления Е_п=2В.

После подстановки выбранных параметров в зависимость:
Высота магнита
h≤40δ²V = 40•0,002²•100 = 16 мм;
Толщина магнита
b = E_пδ²(WB_мD)^-1 = 2•0,002²/200•0,2•0,07 = 3 мм.
В момент прохождения взрывателем мимо среза металлической преграды при ее пробитии или прохождения вдоль металлической преграды срабатывает токовихревой датчик 4 и в индукционной катушке 6 датчика возникает импульс электрического тока. Появляется он под воздействием вихревых токов, наводимых в металлической преграде (например, дюралюминиевой обшивке фюзеляжа) при движении постоянного магнита 5, или вследствие искажения магнитного поля ферромагнитной (стальной) преградой. Импульс тока усиливается транзистором VT1 и поступает на электровоспламенитель 10.

Дальнейшая работа взрывателя состоит в срабатывании цепи инициирования: капсюля -детонатора 13 и детонатора 14, которая вызывает подрыв боевой части ракеты. При этом капсюль-детонатор 13 срабатывает или от луча огня электровоспламенителя 10, т. е. от токовихревого датчика 4, или от луча огня формирователя задержки импульса 12 - контактного магнитоэлектрического датчика волнового действия 8, вызывая срабатывание детонатора 14 и подрыв боевой части ракеты, причем подрыв боевой части ракеты произойдет в любом случае внутри тонкостенной воздушной цели независимо от типа преграды.

Таким образом предлагаемым взрывателем с системой из неконтактного токовихревого и контактного магнитоэлектрического датчика волнового действия достигается увеличение эффективности и надежности поражения тонкостенных воздушных целей вследствие обеспечения подрыва боевой части ракеты после проникания ее внутрь преграды независимо от типа цели.

Технический результат заявляемого изобретения подтвержден результатами многочисленных натурных испытаний.

Изобретение относится к военной технике, а именно к взрывателям малогабаритных зенитных ракет, предназначенных для поражения воздушных целей, которые представляют собой тонкостенные конструкции. Сущность изобретения: во взрывателе для малогабаритной зенитной управляемой ракеты, включающем систему из неконтактного и контактного магнитоэлектрических датчиков цели со схемой обработки сигналов и цепь инициирования, в отличие от прототипа согласно изобретению установлен токовихревой датчик, содержащий постоянный магнит трубчатой цилиндрической формы, намагниченный по продольной оси симметрии и расположенный коаксиально на наружной боковой поверхности устройства, и индуктивную катушку, размещенную коаксиально на наружной боковой поверхности магнита, причем параметры магнита и катушки заданы следующими соотношениями: h≤40δ²V; b = E_пδ²(WB_мD)^-1, где h - высота магнита, м; b - толщина магнита, м; δ - минимальная толщина предполагаемой немагнитной воздушной цели, м; V - скорость встречи ракеты с целью, м/сек; Е_п - напряжение срабатывания схемы усиления, В; W - число витков катушки; В_м - магнитная индукция в теле магнита, Тл; D - наружный диаметр взрывателя, м, а в качестве контактного датчика установлен магнитоэлектрический датчик волнового действия, в цепь инициирования от которого введен формирователь задержки импульса подрыва, например, пиротехнический, причем контактный датчик жестко закреплен на внутренней торцевой стенке корпуса взрывателя со стороны боевой части ракеты. Изобретение позволяет повысить эффективность и надежность тонкостенных воздушных целей за счет обеспечения подрыва боевой части ракеты внутри преграды. 2 ил.

Взрыватель для малогабаритной зенитной управляемой ракеты, включающий систему из неконтактного и контактного магнитоэлектрических датчиков цели со схемой обработки сигналов и цепь инициирования, отличающийся тем, что в качестве неконтактного магнитоэлектрического датчика установлен токовихревой датчик, содержащий постоянный магнит трубчатой цилиндрической формы, намагниченный по продольной оси симметрии и расположенный коаксиально на наружной боковой поверхности взрывателя, и индукционную катушку, размещенную коаксиально на наружной боковой поверхности магнита, причем параметры магнита и катушки заданы следующими соотношениями:
h≤40δ²V,
b = E_пδ²(WB_мD)^-1,
где h - высота магнита, м;
b - толщина магнита, м;
δ - минимальная толщина предполагаемой немагнитной воздушной цели, м;
V - скорость встречи ракеты с целью, м/с;
Е_п - напряжение срабатывания схемы усиления, В;
W - число витков катушки;
В_м - магнитная индукция в теле магнита, Тл;
D - наружный диаметр взрывателя, м,
а в качестве контактного датчика установлен магнитоэлектрический датчик волнового действия, в цепь инициирования от которого введен формирователь задержки импульса подрыва, например, пиротехнический, причем контактный датчик жестко закреплен на внутренней торцевой стенке корпуса взрывателя со стороны боевой части ракеты, а время задержки замедлителя должно быть не менее величины t= L/V, где L - расстояние от носика ракеты до среднего сечения магнита токовихревого датчика, м; V - скорость встречи ракеты с целью, м/с.