АРТИЛЛЕРИЙСКИЙ БОЕПРИПАС Российский патент 2003 года по МПК F42B15/01 F42C13/00 

Изобретение относится к управляемым артиллерийским снарядам с комбинированным, контактным и бесконтактным срабатыванием взрывателя для дистанционного инициирования взрыва от воздействия излучения внешнего источника.

Уровень техники данной области характеризует артиллерийский снаряд с дистанционным взрывателем, включающим приемник радиосигналов, декодер (дешифратор) и устройство временного замедления, связанные с автономным источником питания, и электродетонатор предохранительно-исполнительного устройства взрыва наполнения снаряда, описанный в патенте US 4083308, F 42 C 11/06, 1978.

Срабатывание взрывателя происходит через заданное время после выстрела в результате обработки принятых приемником информационных сигналов управления для установки границы их счета, в момент достижения которой подается сигнал на электродетонатор для подрыва наполнения снаряда на требуемой дистанции полета.

Обработка принятых сигналов в устройстве временной задержки (замедления) включает шаги передачи первого информационного сигнала для запуска генератора колебаний, передачи второго информационного сигнала спустя заданный интервал времени для остановки генератора, причем счетчик обеспечивает выдачу числа колебаний, выданных в названный единичный период времени, и передачи третьего информационного сигнала, представляющего число единичных временных интервалов до окончания интервала задержки и приводящего к умножению этого числа на число колебаний, сосчитанных в названный единичный интервал времени.

Величина данного произведения используется в качестве границы счета счетчика.

Далее счетчик устанавливается в исходное состояние со стиранием ранее сосчитанного числа колебаний, генератор колебаний перезапускается и счетчик осуществляет счет числа колебаний до установленной границы счета, при достижении которой формируется сигнал подрыва снаряда.

Техническая реализация артиллерийских снарядов по указанному изобретению для боевого применения в условиях высокоскоростной стрельбы при внешних помехах не представляется практически возможной из-за относительно большого времени, необходимого для многоэтапной передачи данных алгоритма функционирования взрывателя:
- кода настройки приемника в снаряде при вылете из ствола;
- пары импульсов при удалении снаряда, интервал между которыми задает цену деления;
- множителя двоичным кодом, на который перемножается цена деления для получения заданного полетного времени.

Электропитание от бортового источника подается и момент выстрела для предварительной кодировки, обеспечивающей необходимую помехоустойчивость на траектории, после перевода приемника в режим высокой чувствительности, но осуществить безошибочный прием 12-15 импульсов по радиоканалу в условиях помех эфира на поле боя затруднительно, что снижает эффективность боевого применения изделий.

Для работы всех структурных элементов схемы в течение всего полетного времени необходим мощный источник питания, размещаемый на борту, что снижает боевое действие боеприпаса при дефиците его объема от сокращения массы взрывчатого вещества наполнения корпуса снаряда.

Кроме того, в этом боеприпасе не предусмотрен режим контактного подрыва, что снижает эффективность назначения и ограничивает область применения.

Более совершенным артиллерийским снарядом с комбинированным инициированием подрыва, выбранным по технической сущности и числу совпадающих признаков в качестве наиболее близкого аналога, является боеприпас по патенту RU 2135947 С1, F 42 B 15/01, F 42 C 13/04, 1999, содержащий корпус, наполнение, взрыватель, включающий преобразователь, предохранительный и исполнительный механизм и связанный с источником питании блок дистанционного управлении взрывателем в составе последовательных приемного устройства кода времени, дешифратора и устройства задержки.

Между блоком дистанционного управления и штатным взрывателем, содержащим пьезоэлектрический преобразователь, дополнительно установлен генератор ударного импульса, выполненный в виде электродетонатора, срабатывание которого по команде устройства временной задержки в корпусе снаряда возбуждает ударную волну, передаваемую на пьезоэлектрический преобразователь взрывателя. Ударный импульс, создаваемый электродетонатором в заданной точке траектории снаряда, эквивалентен импульсу от штатного элемента В-3-3-ОСТ В 84-814 -88 при контактном срабатывании.

Известный боеприпас характеризуется универсальным механизмом подрыва наполнения, который инициируется от удара при встрече с целью под воздействием сил инерции на пьезоэлектрический преобразователь, а также альтернативно от ударного импульса имитатора подобной встречи - автономного электродетонатора, который срабатывает по внешней управляющей кодированной команде, содержащей информацию о времени подрыва, преобразуемой в стандартный исполнительный сигнал по истечении времени задержки.

Выходной сигнал с блока дистанционного управления трансформируется посредством дополнительного электродетонатора в ударный импульс, генерирующий ударную волну в корпусе снаряда, адекватную принимаемой пьезоэлектрическим преобразователем штатного взрывателя при реальной встрече с преградой.

Блок управления опосредованно связан с преобразователем взрывателя, что позволяет использовать штатный предохранительно-исполнительный механизм.

Выход на режим энергосодержащей батареи - источника питания блока управления происходит с задержкой 0,1 с (100 м полета) после выстрела для обеспечения безопасности от несанкционированного разрыва снаряда вблизи позиции стрельбы.

Генератор ударного импульса размещается в корпусе боеприпаса независимо от взрывателя, то есть без электрических и кинематических с ним связей, что обеспечивает конструктивную мобильность блоку дистанционного управления.

Это универсальное техническое решение пригодно для артиллерийских снарядов большого калибра, авиабомб и мин, однако практическое использование в артиллерийских снарядах малого калибра не представляется возможным из-за ограниченности объема, где затруднительно разместить дополнительный электродетонатор и блок дистанционного управления с источником тока.

Во-вторых, использование штатного взрывателя обеспечивает адаптивную переналаживаемость боеприпасов, но при этом снижается боевая эффективность снаряда из-за больших суммарных габаритов блока дистанционного управления с источником тока и взрывателя с относительно мощным пьезоэлектрическим преобразователем, функционирующим автономно, без источника тока, инициируя срабатывание электродетонатора.

Кроме того, блок дистанционного управления и генератор ударного импульса должны быть изолированы от прямого воздействия высокого давления пороховых газов метательного заряда. В лимитированном объеме снаряда это может быть сделано только за счет уменьшения массы наполнения взрывчатым веществом, что снизит боевое действие изделия.

Задачей, на решение которой направлено настоящее изобретение, является усовершенствование артиллерийского боеприпаса с комбинированным инициированием подрыва для использования и снарядах малого калибра без потери эффективности боевого действия.

Требуемый технический результат достигается тем, что в известном артиллерийском боеприпасе, содержащем корпус, наполнение, взрыватель, включающий преобразователь, предохранительный и исполнительный механизмы и связанный с источником питании блок дистанционного управления взрывателем в составе последовательных приемного устройства кода времени, дешифратора и устройства задержки, согласно изобретению выход блока дистанционного управления непосредственно соединен с преобразователем взрывателя, выполненным в виде электровоспламенителя, а выход дешифратора связан с коммутатором линии питания приемного устройства кода времени, причем взрыватель дополнительно снабжен контактным датчиком, связанным с устройством задержки.

Отличительные признаки позволили уменьшить габариты блока дистанционно управляемого взрывателя до приемлемых для использования в артиллерийских снарядах малого калибра, что обеспечило расширение технологических возможностей и области применения этих боеприпасов без потери эффективности основного боевого действия.

Непосредственная связь блока дистанционного управления с преобразователем, в качестве которого установлен чувствительный электровоспламенитель, восприимчивый к управляющему сигналу устройства задержки без усиления, гарантированно обеспечивает срабатывание взрывателя как при контактном действии, так и в заданное время, без применения дополнительного детонатора и мощного пьезопреобразователя.

Дополнительное введение в структуру системы управления инициирования подрыва контактного датчика и связь его с устройством задержки унифицировало действие взрывателя в обоих режимах функционирования боеприпаса: при контактном и управляемом подрыве, при встрече с целью, преградой и на заданной дистанции полета, а также для самоликвидации.

Импульс контактного датчика при встрече с целью приоритетно поступает на устройство задержки, которое непосредственно связано с преобразователем, инициируя подрыв наполнения корпуса.

Установка коммутатора, управляемого дешифратором, в цепи питания приемного устройства обеспечивает отключение питания приемника после получения им кодовых сигналов, что позволяет уменьшить энергопотребление и, следовательно, потребную мощность источника питания, то есть его габариты, высвободив объем для дополнительной массы взрывчатого вещества наполнения.

Из этого следует, что каждый существенный признак необходим, а их совокупность в устойчивой взаимосвязи являются достаточными для достижения новизны качества, нового сверхэффекта, неприсущего признакам в разобщенности.

Сущность изобретения поясняется чертежами, где изображены:
- на фиг.1 - общий вид снаряда,
- на фиг.2 - то же, с готовыми поражающими элементами,
- на фиг.3 - блок дистанционного управления взрывателем.

В корпусе 1 (фиг.1, 2) артиллерийского снаряда авивционно-зенитного калибра имеются наполнение 2 взрывчатым веществом, блок 3 дистанционного управления инициированием взрывателя.

По варианту выполнения (фиг.2) в корпусе 1 размещены готовые поражающие элементы 4.

Блок 3 дистанционного управления (фиг.3) включает в состав приемное устройство 5, содержащее приемник 6 лазерного излучения управляющих кодированных сигналов и дешифратор 7 и устройство 8 выдержки, которое содержит последовательные счетчик 9, схему 10 сравнении и выходной ключ 11.

Выходной ключ 11 устройства 8 задержки соединен с электровоспламенителем 12 взрывателя, оснащенного штатными предохранительным механизмом 13 и исполнительным механизмом - лучевым детонатором 14.

Снаряд с комбинированным срабатыванием взрывателя (фиг.1) оснащен контактным датчиком 15 (фиг. 3), который связан со схемой 10 сравнения устройства 8 задержки.

Источник 16 питания с блоком 8 выдержки и дешифратором 7 приемного устройства 5 связан через стабилизатор 17 напряжения, а через стабилизатор 18 напряжения - с приемником 6. Выход дешифратора 7 соединен с коммутатором 19 на входе стабилизатора 18.

Функционирует предложенный снаряд в режимах контактного и дистанционного управления подрывом следующим образом.

При выстреле от воспламенения метательного заряда гильзы инициируется источник тока 16 блока 3 дистанционного управления под воздействием высокотемпературных пороховых газов или механически инерционным действием ускорения.

После задержки, необходимой дли гарантированного выхода источника 16 тока на заданный уровень, достаточный для работы структурных элементов блока 3, передающее устройство, связанное с пушкой, излучает в направлении снаряда кодовую посылку в виде двух одиночных или парных (как в прототипе) импульсов.

В зависимости от условий применения передающее устройство и, следовательно, приемник 6 на снаряде могут работать в лазерном или радиодиапазоне. В первом случае в донной части корпуса 1 снаряда установлено оптическое окно (фиг. 1 и 2), а во втором в структуре приемника 6 имеется приемная антенна (на чертеже не показано).

При поступлении на приемник 6 двух пар импульсов с внешнего передающего устройства в дешифраторе 7 отсчитывается временной интервал между этими парами импульсов и фиксируется в виде числа импульсов тактового генератора (на чертеже условно не показан), полученных в течение времени между парами импульсов.

Интервал между двумя парами импульсов пропорционален времени задержки подрыва снаряда (в К раз меньше), а временной интервал между импульсами в парах служит идентификационным признаком для исключения срабатывания блока 3 взрывателя от случайных помеховых сигналов.

Далее сигнал с дешифратора 7 о завершении приема кодовой посылки поступает на коммутатор 19, который отключает электропитание приемника 6, и на устройство 8 задержки, куда от дешифратора 7 передается также и число, характеризующее времязадающий интервал.

При этом счетчик 9 начинает отсчет импульсов с частотой в К раз меньшей тактовой частоты, а схема 10 сравнивает текущие значения числа на выходе счетчика 9 с числом, переданным устройству 8 задержки от дешифратора 7.

При совпадении этих чисел схема 10 сравнения выдает сигнал на выходной ключ 11, импульс тока с которого поступает на электровоспламенитель 12. Сигнал срабатывания электровоспламенителя 12 через штатное предохранительное устройство 13 вызывает срабатывание лучевого детонатора 14, инициирующего детонацию взрывчатого наполнения 2 и подрыв снаряда в заданной точке траектории полета.

При встрече снаряда с преградой сигнал от реакционного контактного датчика 15, независимо от работы схемы 10 сравнения, поступает на вход ключа 11 и приоритетно вызывает подрыв снаряда по вышеописанному алгоритму последовательных действий структурных элементов взрывателя.

Таким образом, подрыв наполнения 2 в предложенном снаряде осуществляется электровоспламенителем 12, связанным со штатными предохранительным устройством 13 и детонатором 14, в отличие от прототипа, где для этого используются два электродетонатора и мощный пьезопреобразователь при двукратном преобразовании управляющего сигнала в моделируемый ударный импульс дополнительного электродетонатора, адекватный перегрузкам при встрече с преградой.

Исключение из известной совокупности части структурных элементов взрывателя позволило увеличить массу взрывчатого вещества или готовых осколков наполнения снаряда, что повышает его боевое действие.

Контактный датчик 15 выполняет функции чувствительного элемента для самоликвидации снаряда при падении неразорвавшимся по каким-либо причинам, что расширяет его функциональные возможности и увеличивает степень надежности. В качестве контактного датчика 15 может быть использовано как механическое устройство, так и маломощный пьезодатчик.

Отключение приемника 6 после выполнения его функционального назначения по получению и передаче кодовой посылки снижает и 2-3 раза потребление взрывателем тока, что позволяет уменьшить габариты источника 16 тока, а также снизить тепловыделение в электронном блоке 3 взрывателя. Последнее обстоятельство повышает точность отсчета времени за счет снижения температурной погрешности частоты тактового генератора, следовательно, сокращается расстояние места подрыва снаряда до цели, вероятность поражения которой увеличивается.

Предложенный блок 3 дистанционного управления взрывателем реализован в малогабаритной специальной большой интегральной схеме(СБИС) марки 1508ХК1, включающей в себя все электронные элементы, кроме приемника 6.

В соответствии с типом и схемным решением приемника 6 стабилизатор 18 напряжения может не входить в состав взрывателя, что дополнительно снизит энергопотребление и выделение тепла.

Сопоставительный анализ предложенного технического решения с выявленными аналогами уровня техники, из которого изобретение явным образом не следует для специалиста по боеприпасам, показал, что оно не известно, а с учетом возможного промышленного серийного воспроизводства этих артиллерийских снарядов малого калибра можно сделать вывод о соответствии критериям патентоспособности.

Изобретение относится к управляемым артиллерийским снарядам с комбинированным, контактным и бесконтактным срабатыванием взрывателя для дистанционного инициирования взрыва от воздействия излучения внешнего источника. Артиллерийский боеприпас содержит корпус, наполнение, взрыватель, включающий преобразователь, предохранительный и исполнительный механизмы и связанный с источником питания блок дистанционного управления взрывателем в составе последовательных приемного устройства кода времени, дешифратора и устройства задержки. Новым является то, что выход блока дистанционного управления непосредственно соединен с преобразователем взрывателя, выполненным в виде электровоспламенителя, а выход дешифратора связан с коммутатором линии питания устройства кода времени, причем взрыватель дополнительно снабжен контактным датчиком, связанным с устройством задержки. Предложенное техническое решение обеспечило повышение боевой эффективности боеприпаса путем увеличения массы взрывчатого вещества за счет сокращения габаритов блока дистанционного управления взрывателем при упрощении его конструкции и снижении энергопотребления, что позволило более точно осуществлять подрыв в заданной точке траектории полета снаряда. Снаряд по изобретению выполнен многофункциональным: имеет дистанционный и контактный подрыв, самоликвидацию. Интегральное исполнение блока дистанционного блока управления подрывам позволяет использовать изобретение в малокалиберных артиллерийских снарядах. 1 з.п. ф-лы, 3 ил.

1. Артиллерийский боеприпас с комбинированным инициированием, содержащий корпус, наполнение, взрыватель, включающий преобразователь, предохранительный и исполнительный механизмы и связанный с источником питания блок дистанционного управления взрывателем в составе последовательных приемного устройства кода времени, дешифратора и устройства задержки, отличающийся тем, что выход блока дистанционного управления непосредственно соединен с преобразователем взрывателя, выполненным в виде электровоспламенителя, а выход дешифратора связан с коммутатором линии питания приемного устройства кода времени. 2. Артиллерийский боеприпас по п.1, отличающийся тем, что взрыватель дополнительно снабжен контактным датчиком, связанным с устройством задержки.