ВЗРЫВАТЕЛЬНОЕ УСТРОЙСТВО ДЛЯ УПРАВЛЯЕМОЙ РАКЕТЫ Российский патент 2003 года по МПК F42C11/00 

Изобретение относится к области военной техники: к взрывательным устройствам (ВУ) управляемых, в том числе противокорабельных ракет (ПКР).

Основной особенностью применения ПКР является большое разнообразие морских целей, к которым относятся как большие цели: авианесущие корабли, фрегаты управляемого ракетного оружия (УРО), оснащенные высокопрочной современной броней, так и малые - типа катеров, экранопланов, кораблей на подводной подушке, имеющих тонкие корпуса из легких сплавов, подобно тонкостенным конструкциям авиационных самолетов, а также различного рода береговые цели.

Взаимодействие ракеты с целью, как правило, характеризуется попаданием в нее с пробитием (пробиваемая преграда), попаданием в цель с непробитием преграды (соударение) и промахом относительно нее, что фиксируется датчиками цели взрывательного устройства (ВУ) с дальнейшим срабатыванием предохранительно-исполнительного механизма (ПИМ): выдачей им инициирующего импульса на подрыв боевой части ракеты. При этом ракета должна с высокой эффективностью поразить любую цель не только при соударении или пробитии, но и при промахе относительно цели, определяемом с одной стороны точностью системы наведения ракеты, с другой стороны мощностью заряда боевой части (БЧ) ракеты, причем при заряде малой мощности величина зоны реагирования ВУ должна быть небольшой.

Необходимо также отметить, что пробитие ракетой прочных преград связано с возникновением в ракете значительных инерционных сил, пробитие же тонких преград не вызывает в ней образования сил инерции, причем наконечник ракеты при этом практически не разрушается, что затрудняет срабатывание взрывательного устройства от контактных датчиков цели инерционного или реакционного действия.

Задача обеспечения подрыва заряда боевой части ракеты (эффективного поражения различных морских целей) в зависимости от типа цели решается путем обеспечения соответствующего режима работы ВУ: подрыва БЧ с определенным замедлением при пробитии борта или корабельных надстроек цели, обеспечением мгновенного подрыва БЧ при соударении с преградой (непробиваемая преграда, преграда малой протяженности типа катера или экраноплана) или при пролете около преграды в зоне реагирования датчика цели ВУ. Учитывая, что ракета является дорогим средством поражения, должна быть безопасна и иметь высокую надежность функционирования, естественно, требуется контроль функционирования ракеты, который может быть осуществлен только при пусках управляемой ракеты, снаряженной инертной БЧ, называемых телеметрическими.

Известны взрывательные устройства, описанные в патентах ФРГ 1089304 и США 4019441, 4480550, 4019440, содержащие контактные датчики с предохранительно-исполнительными механизмами, которые обеспечивают замедленное действие подрыва боевой части лишь при непосредственном взаимодействии с преградой при ее пробитии.

Известно контактное взрывательное устройство для ПКР по патенту РФ 2186334. Контактное взрывательное устройство содержит систему контактных датчиков, выполненную в виде двух групп, одна из которых установлена на оболочке ракеты, другая - непосредственно в боевой части и предохранительно-исполнительный механизм с огневой цепью предохранительного типа. Устройство поражает цель при непосредственном взаимодействии с ней. При пробитии преграды обеспечивается замедленный подрыв БЧ, при этом срабатывает группа датчиков цели, расположенных на оболочке ракеты. При встрече ПКР с непробиваемой преградой - мгновенный подрыв БЧ от датчиков, расположенных непосредственно в боевой части ракеты. В случае промаха ПКР относительно цели, поражения цели не происходит.

Общими признаками с предлагаемым изобретением в контактном взрывательном устройстве-аналоге является наличие системы контактных датчиков и предохранительно-исполнительного механизма с инициирующими цепями мгновенного и замедленного действия.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому техническому результату является взрыватель для малогабаритной управляемой ракеты по патенту РФ 2193748, принятый за прототип, который содержит систему из неконтактного и контактного магнитоэлектрических датчиков цели со схемой обработки сигнала и цепь инициирования, при этом 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.

Взрыватель, принятый за прототип, является несущим отсеком малогабаритной управляемой ракеты и размещается на заднем торце боевой части, также являющейся несущим отсеком ракеты. Контактный магнитоэлектрический датчик расположен на внутренней торцевой стенке взрывателя, неконтактный магнитоэлектрический датчик - на наружной боковой поверхности взрывателя. Срабатывание взрывателя происходит следующим образом: при встрече ракеты с целью, независимо от типа преграды (цели), под воздействием волны механического напряжения, возникающей в ракете и направленной противоположно силам инерции, срабатывает контактный магнитоэлектрический датчик волнового действия - срабатывает инициирующая цепь замедления, вызывая подрыв боевой части ракеты. В момент прохождения взрывателем мимо среза металлической преграды срабатывает токовихревый датчик, вызывая срабатывание инициирующей цепи мгновенного действия.

К причинам, препятствующим достижению указанного ниже технического результата при использовании известного устройства, принятого за прототип, относится то, что известный взрыватель для малогабаритных зенитных управляемых ракет не может быть использован для ракет большого калибра вследствие технологической невозможности создания кольцевого магнита токовихревого датчика с наружным диаметром, близким к диаметру ракеты, кроме того существуют ограничения по массе и трудности намагничивания и др. Кроме того, боевая часть ракеты, как правило, является вкладной, а не несущим отсеком ракеты, и установить вокруг нее кольцевой токовихревой датчик невозможно.

Другой трудностью является необходимость увеличения радиуса реагирования неконтактного датчика цели вследствие увеличения расстояния от магнита до предполагаемой оболочки цели в особенности при промахе относительно цели.

Кроме того, взрыватель для малогабаритной управляемой ракеты невозможно использовать для телеметрических пусков с инертной БЧ вследствие невозможности получения информации об установке вида действия и проведения контроля его функционирования, а также невозможности дистанционного управления стрельбой.

Общими признаками с предлагаемым изобретением во взрывателе-прототипе является наличие системы неконтактных и контактных магнитоэлектрических датчиков цели со схемой обработки сигнала и цепей инициирования мгновенного и замедленного действия.

Задачей данного технического решения является создание взрывательного устройства для широкого класса современных управляемых ракет, в том числе противокорабельных, с высокой эффективностью поражения различных целей, позволяющего по дистанционной команде с пульта управления стрельбой обеспечить алгоритм работы ракеты на ту или иную цель, обеспечивая подрыв боевой части ракеты в зоне наибольшего разрушения, в том числе и при промахе относительно цели, и осуществление установки вида действия и контроля функционирования взрывательного устройства при телеметрических пусках управляемой ракеты с инертной БЧ.

Это достигается тем, что во взрывательном устройстве для управляемой ракеты, включающем систему из неконтактных токовихревых магнитоэлектрических датчиков цели, содержащих постоянный магнит и индукционную катушку, и контактных волнового действия магнитоэлектрических датчиков цели со схемой обработки сигналов и цепями инициирования мгновенного и замедленного действия, контактные датчики цели расположены в головном отсеке ракеты, постоянные магниты токовихревых датчиков имеют прямоугольную форму, расположены вокруг боевой части с расстоянием между ними 0,2-6 их длины и намагничены в направлении, перпендикулярном продольной оси боевой части, индукционная катушка имеет форму вытянутой петли (вытянутого мотка) с осью намотки, перпендикулярной продольной оси боевой части, охватывающей магниты с их внешней стороны, между инициирующими цепями мгновенного и замедленного действия введен нормально разомкнутый контакт дистанционного переключателя, а также введены цепь контроля установки и контроля мгновенного действия в виде нормально замкнутого контакта дистанционного переключателя и цепь контроля срабатывания в виде блок-перемычки, установленной под элементом инициирующей цепи, а в качестве дистанционного переключателя использовано взрывное реле.

Сущность изобретения заключается в том, что при попадании в воздушную или морскую цель, а также при пролете (промахе) относительно цели в зависимости от установки вида действия (замедленное или мгновенное) контактными или неконтактными токовихревыми датчиками вырабатывается сигнал и по линии связи поступает в электрическую схему предохранительно-исполнительного механизма, которой вызывает срабатывание инициирующих цепей замедленного или мгновенного действия и подрыв БЧ ракеты.

В предлагаемом техническом решении взрывательного устройства в неконтактном токовихревом датчике переменный магнитный поток, пронизывающий металл преграды, так же, как и в прототипе, создается в результате перемещения относительно преграды постоянного магнитного потока, образуемого магнитной системой самого датчика. Однако, для создания в зоне реагирования датчика с преградой максимального магнитного потока, ограниченного массой магнитной системы, магнитная система, предлагаемая авторами, выполнена не в виде трубчатого магнита, а в форме кольца из набора магнитов прямоугольной формы с размерами hх1хb, где h - высота, 1 - длина, b - толщина магнитов, размещенных и закрепленных в корпусе из диэлектрической среды, установленных своей высотой вокруг БЧ параллельно оси симметрии ракеты с зазором между ними и намагниченных вдоль своей толщины так, что магнитные силовые линии, испускаемые магнитом, выходят из его поверхности перпендикулярно боковой поверхности БЧ, образуя вокруг нее наружный рабочий поток. На наружной поверхности корпуса с магнитами расположена индукционная катушка (обмотка), выполненная в форме вытянутой петли (или вытянутого мотка), выводы которой электрически соединены со схемой усиления электрической схемы предохранительно-исполнительного механизма.

Авторами экспериментально установлено, что оптимальное расстояние f между магнитами находится в интервале (0,2-6)l. Минимальное расстояние f=0,2l определяет толщину перемычки при размещении магнитов в диэлектрическом корпусе, а максимальное - f=6l - условие обеспечения требуемого равномерного наружного (рабочего) магнитного потока.

Для обеспечения наведения вихревых токов в металле преграды высота магнитов h должна быть не более h = 40δ²V, где δ - минимальная толщина предполагаемой немагнитной цели (преграды), V - скорость встречи с преградой. В связи с тем, что магнитный поток магнитной системы направлен перпендикулярно оси симметрии датчика, выбор основных параметров магнита для обеспечения наружного рабочего потока был произведен экспериментально. Установлено, что длина магнита 1 должна быть равна его высоте h, т.е. 1=h, толщина магнита b должна лежать в пределах b=(0,3-0,5)h. При b=0,3h на магнитный поток еще не оказывает значительного влияния вредный размагничивающий фактор, приводящий к отказу в срабатывании датчика, а при b более 0,5h - неоправданно (не линейно) увеличивается масса магнита.

Взрывательное устройство предлагаемого технического решения поясняется чертежами.

На фиг. 1 представлена схема расположения системы контактных датчиков в головной части ракеты и неконтактных датчиков на боевой части ракеты, а также их связь с предохранительно-исполнительным механизмом.

На фиг. 2 представлен вариант конструктивной реализации неконтактного токовихревого датчика.

На фиг. 3 представлена электрическая схема предлагаемого технического решения с элементами цепей инициирования мгновенного, замедленного действия и блок-перемычкой.

На фиг. 4 представлен вариант электрической схемы и цепей инициирования с использованием механического предохранения с движком.

На фиг. 1 показано размещение взрывательного устройства на ракете 1, где система контактных датчиков 2 соединена проводной связью 3 с предохранительно-исполнительным механизмом 4 и установлена в головном отсеке на оболочке ракеты перед боевой частью ракеты 5, а неконтактные токовихревые датчики 6 установлены вокруг боевой части 5 и также соединены электрически с предохранительно-исполнительным механизмом 4.

На фиг. 2 представлен вариант конструктивного исполнения неконтактного токовихревого датчика, состоящего из корпуса 6, изготовленного из диэлектрического материала, магнитной системы из набора магнитов 7 прямоугольной формы с размерами h•1•b, где h - высота, 1 - длина, b - толщина магнита, расстоянием между магнитами f, и индукционной катушки из провода 8, изготовленной в форме вытянутой петли.

Электрическая схема предлагаемого технического решения изображена на фиг. 3, состоит из цепей инициирования замедленного и мгновенного действия, обеспечивающих срабатывание детонатора 9 от системы контактных датчиков цели 2 и (или) от неконтактных токовихревых датчиков 6. Электрическая схема включает два накопительных конденсатора С1 и С2, электровоспламенитель 9 цепи замедленного и электровоспламенитель 10 цепи мгновенного действия, резисторы R1 и R2, предназначенные для защиты электровоспламенителей 9 и 10 соответственно от статического электричества, диод Д1, предназначенный для исключения возможности разряда конденсаторов С1, С2 при отключении источника питания и дистанционный переключатель взрывного типа 15. На схеме также представлены элементы цепей инициирования, в частности, замедлитель 11, капсюль-детонатор 12, передаточный заряд 13, детонатор 14 и блок-перемычка 16.

Вариант практической реализации электрической схемы и цепей инициирования замедленного и мгновенного действия с использованием механического предохранения с движком, изображенный на фиг. 4, содержит: блок пуска ракеты 17, который электрически соединен с устройством пусковым 18, механизм дальнего взведения на пиротехническом принципе 19 с движком 20, установочное устройство 23, бортовой источник питания 22.

В момент отделения управляемой ракеты от носителя с блока 17 подается электрическая команда на пусковое устройство 18, которое после запуска двигателя ракеты срабатывает, приводя в действие механизм дальнего взведения на пиротехническом принципе 19. После прогорания пиротехнических элементов механизма дальнего взведения, обеспечивающих дальнее взведение и удерживающих движок 20 с капсюлем-детонатором 12 в исходном состоянии, движок 20 поступательно перемещается в направлении стрелки под действием пружины (на фиг. 3 не приведена) и фиксируется в боевом положении, при этом срабатывает микропереключатель 21. Предохранительно-исполнительный механизм взведен по огневой и электрическим цепям, то есть капсюль-детонатор 12 располагается соосно с передаточным зарядом 13 и детонатором 14, а электровоспламенители 9 и 10 подключаются к накопительным конденсаторам С1 и С2 соответственно.

При полете ракеты на определенном расстоянии до цели с бортового источника питания подается электрическая команда в виде напряжения, которое заряжает конденсаторы С1 и С2. Предохранительно-исполнительный механизм готов к действию.

В момент встречи ракеты с целью при установке на замедленное действие (контакт КУ2 дистанционного переключателя 15 нормально разомкнут) происходит замыкание контактов системы контактных датчиков 2. При этом конденсатор С2 через контакты системы датчиков 2 разряжается на электровоспламенитель 9. Продукты воспламенения электровоспламенителя 9 вызывают горение замедлителя 11.

При проникании ракеты через металлическую преграду во время горения замедлителя 11 срабатывают неконтактные токовихревые датчики цели 6 (магнитное поле, создаваемое постоянными магнитами 7, фиг. 1, искажается вихревыми токами оболочки цели, в результате чего в катушках 8, фиг. 1, наводится ЭДС), происходит разряд конденсатора С1 на электровоспламенитель 10, который вызывает срабатывание капсюля-детонатора 12, передаточного заряда 13, детонатора 14. При этом обеспечивается мгновенное срабатывание огневой цепи и подрыв боевой части.

Если по каким-либо причинам сигнал от токовихревых датчиков не поступил, то подрыв боевой части происходит с замедлением после прогорания замедлителя 11 и последовательного срабатывания капсюля-детонатора 12, передаточного заряда 13 и детонатора 14.

Для установки взрывательного устройства на мгновенное действие с установочного устройства 23 подается электрическая команда в виде напряжения на дистанционный переключатель взрывного типа 15, который, срабатывая, замыкает нормально разомкнутый контакт КУ2 и подключает электровоспламенитель 9 параллельно электровоспламенителю 10. В этом случае, при встрече с преградой и срабатывании контактных датчиков 2 или поступлении сигнала от неконтактных датчиков цели 6, конденсаторы С1 или С2 разряжаются на электровоспламенители 9 и 10, при этом подрыв боевой части происходит мгновенно от электровоспламенителя 10.

При промахе управляемой ракеты относительно цели на расстоянии радиуса реагирования неконтактного токовихревого датчика произойдет мгновенный подрыв боевой части независимо от установки взрывательного устройства на конкретный вид действия.

Возможность использования предлагаемого технического решения при проведении пусков управляемой ракеты с инертной боевой частью обеспечивается наличием цепи установки вида действия (мгновенного) в виде нормально замкнутого контакта КУ1 дистанционного переключателя, например, взрывного типа 15 (к телеметрической аппаратуре - ТА), и цепи контроля срабатывания в виде блок-перемычки 16 (к телеметрической аппаратуре - ТА), установленной под элементом инициирующей цепи (фиг. 3, 4).

При пусках управляемой ракеты с инертной БЧ взрывательное устройство позволяет устанавливать факт установки взрывательного устройства на мгновенное действие, регистрируемый телеметрической аппаратурой (ТА) по размыканию нормально замкнутого контакта КУ1 дистанционного переключателя взрывного типа 15 (после подачи на него электрического сигнала с блока 23), и факт срабатывания взрывательного устройства, регистрируемый ТА по обрыву блок-перемычки 16. В варианте взрывательного устройства для ракеты с инертной БЧ детонатор 13 заменяется на металлическую заглушку.

Техническим результатом заявляемого решения является высокая эффективность поражения различных целей, в том числе при промахе относительно цели, возможность дистанционного управления, а также осуществление установки вида действия и контроля функционирования взрывательного устройства при телеметрических пусках управляемой ракеты с инертной боевой частью.

Технический результат заявляемого изобретения подтвержден положительными результатами многочисленных натурных боевых и телеметрических пусков ракет.

Изобретение относится к области военной техники, к взрывательным устройствам управляемых, в том числе противокорабельных ракет. Сущность изобретения: во взрывательном устройстве для управляемой ракеты, включающем систему из неконтактных токовихревых магнитоэлектрических датчиков цели, содержащих постоянный магнит и индукционную катушку, и контактных волнового действия магнитоэлектрических датчиков цели со схемой обработки сигналов и цепями инициирования мгновенного и замедленного действия, контактные датчики цели расположены в головном отсеке ракеты, постоянные магниты токовихревых датчиков имеют прямоугольную форму, расположены вокруг боевой части с расстоянием между ними 0,2-6 их длины и намагничены в направлении, перпендикулярном продольной оси боевой части, индукционная катушка имеет форму вытянутой петли с осью намотки, перпендикулярной продольной оси боевой части, охватывающей магниты с их внешней стороны, между инициирующими цепями мгновенного и замедленного действия введен нормально разомкнутый контакт дистанционного переключателя, а также введены цепь установки и контроля мгновенного действия в виде нормально замкнутого контакта дистанционного переключателя и контроля срабатывания в виде блок-перемычки, установленной под элементом инициирующей цепи, а в качестве дистанционного переключателя использовано взрывное реле. Техническим результатом заявляемого решения является высокая эффективность поражения различных целей, в том числе при промахе относительно цели, возможность дистанционного управления, а также осуществление установки вида действия и контроля функционирования взрывательного устройства при телеметрических пусках управляемой ракеты с инертной боевой частью. 1 з.п. ф-лы, 4 ил.

1. Взрывательное устройство для управляемой ракеты, включающее систему из неконтактных токовихревых, содержащих постоянный магнит и индукционную катушку, и контактных волнового действия магнитоэлектрических датчиков цели со схемой обработки сигналов и цепями инициирования мгновенного и замедленного действия, отличающееся тем, что контактные датчики цели расположены в головном отсеке ракеты, постоянные магниты токовихревых датчиков имеют прямоугольную форму, расположены вокруг боевой части с расстоянием между ними 0,2÷6 их длины и намагничены в направлении, перпендикулярном продольной оси боевой части, индукционная катушка имеет форму петли с осью намотки, перпендикулярной продольной оси боевой части, охватывающей магниты с их внешней стороны, между инициирующими цепями мгновенного и замедленного действия введен нормально разомкнутый контакт дистанционного переключателя, а также введены цепи контроля установки мгновенного действия в виде нормально замкнутого контакта дистанционного переключателя и контроля срабатывания в виде блок-перемычки, установленной под элементом инициирующей цепи.2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что дистанционный переключатель выполнен в виде реле взрывного типа.