ДИСТАНЦИОННЫЙ ВЗРЫВАТЕЛЬ СНАРЯДОВ РЕАКТИВНЫХ СИСТЕМ ЗАЛПОВОГО ОГНЯ Российский патент 2004 года по МПК F42C9/00 

Изобретение относится к военной технике, преимущественно к взрывателям реактивных снарядов систем залпового огня (РСЗО). Особенностью области использования снарядов является нормированный темп стрельбы, а это обстоятельство требует проведения программирования взрывателя в автоматическом режиме в паузе между пусками соседних по времени снарядов.

Известны взрыватели, программируемые дистанционно, по патентам: US №6557450, МПК F 42 C 17/00, опубликован 06.05.2003 г., US №6484115, МПК F 42 C 11/04, опубликован 19.11.2002 г., US №6138547, МПК F 42 C 17/00, опубликован 31.10.2000 г., US №5817958, МПК F 42 C 11/06, опубликован 27.10.1998 г., US №5117732, МПК F 42 C 17/04, опубликован 02.06.1992 г., US №4664013, МПК F 42 C 11/06, опубликован 12.05.1987 г., US №4144815, МПК F 42 C 11/04, опубликован 20.03.1979 г., US №3371579, МПК F 42 C, опубликован 05.03.1968 г.

Известен дистанционный взрыватель по патенту US №4022102, МПК F 42 C 17/00, опубликованному 10.05.1977 г., программирование которого осуществляется электромагнитным полем, создаваемым двумя катушками, установленными соосно со стволом орудия, за пределами переднего среза ствола. Приемное устройство взрывателя располагается в донной части снаряда. Применение подобного устройства для снарядов РСЗО невозможно в связи с необходимостью прокладки кабеля внутри двигательного отсека реактивного снаряда, малым временем прохождения снаряда через передающее устройство, что затрудняет эффективную передачу энергии и сигналов программирования взрывателя.

В устройстве по патенту US №6170377, МПК F 42 C 17/00, опубликованному 09.01.2001 г., предлагается дистанционный взрыватель, программируемый электромагнитным полем через приемную катушку, расположенную на корпусе снаряда. Однако из-за влияния металлического корпуса, в котором при программировании электромагнитным полем возникают вихревые токи, поглощающие энергию поля, эффективность передачи сигналов в режиме залповой стрельбы РСЗО недостаточна.

Наиболее близким к заявляемому по техническому решению является дистанционный взрыватель артиллерийского снаряда по патенту US №4750424, МПК F 42 C 9/00, опубликованному 14.06.1988 г. В этом устройстве программирование взрывателя может происходить автоматически в процессе заряжания и ручным способом. Взрыватель содержит батарею электропитания, электронное временное устройство (микрокомпьютер), установочное кольцо для ручной установки, дисплей для отображения введенной информации, схему зажигания, устройство начальной блокировки (дальнее взведение), приемную катушку индуктивной линии связи с резонирующим конденсатором. При совмещении передающей катушки установщика с корпусом взрывателя по патенту US №4750424, F 42 C 9/00, выбранного в качестве прототипа, через катушку установщика протекает переменный ток и возникает переменное электромагнитное поле, которое, пронизывая приемную катушку взрывателя, возбуждает на ее выводах переменное напряжение. После выпрямления постоянное напряжение, поступая на ключевую схему, подключает батарею питания к электронному временному устройству. Программирующие сигналы, содержащие информацию о времени дистанционного действия, запоминаются электронным временным устройством. Одновременно на дисплее взрывателя появляется информация о введенном времени. При выстреле снимается блокировка временного устройства и начинается отсчет времени дистанционного действия. По истечении установленного времени электронное устройство (микрокомпьютер) формирует сигнал "зажигание", который приводит в действие боевую часть. При ручном варианте программирования взрывателя производится поворот установочного кольца и происходит замыкание электрических контактов, с помощью которых подается электропитание на электронное временное устройство и формируется серия импульсов, программирующих микрокомпьютер.

Общими признаками заявляемого изобретения с прототипом является наличие во взрывателе источника питания, электронного временного устройства, предохранительно-исполнительного механизма и приемного устройства, которое включает приемную катушку и резонирующий конденсатор.

Бесконтактная передача и прием сигналов программирования возможны при минимальных зазорах между приемной катушкой взрывателя и передающей катушкой установщика, то есть при размещении их в одной плоскости. Выполнение этого условия для систем залпового огня представляет значительные трудности, так как для совмещения и разобщения катушек в процессе стрельбы необходимы сложные и быстродействующие механизмы. Другим недостатком прототипа является размещение приемной катушки на электропроводящем корпусе батареи питания. Являясь короткозамкнутым витком, индуктивно связанным с приемной катушкой, корпус батареи снижает добротность приемного контура, что приводит к снижению к.п.д. индуктивной линии связи и управления.

Задачей данного изобретения является повышение эффективности поражения цели при залповой стрельбе РСЗО за счет повышения точности отсчета времени дистанционного действия и повышения к.п.д. преобразования электромагнитного поля в электрический сигнал при программировании, то есть при передаче энергии для электропитания электронной схемы взрывателя и сигналов программирования в условиях нормированного темпа залповой стрельбы РСЗО.

Технический результат повышения эффективности достигается путем введения в конструкцию взрывателя конденсаторного источника питания, селектора импульсов, приемной индукционной катушки с отводами, ферритового трубчатого сердечника. К отводам катушки подключен двухполупериодный выпрямитель.

Сущность заявляемого изобретения заключается в том, что дистанционный взрыватель, содержащий источник питания, выпрямитель, диод, электронное временное устройство, соединенное выходом с предохранительно-исполнительным механизмом, и приемное устройство, включающее индукционную приемную катушку и конденсатор, образующие приемный контур, снабжен трубчатым ферритовым сердечником, экраном из магнитомягкого материала, инерционным замыкателем, селектором импульсов команды программирования, а индукционная приемная катушка имеет отводы от внутренних витков, причем в качестве источника питания использован конденсаторный источник питания, при этом индукционная приемная катушка размещена на внешней поверхности трубчатого ферритового сердечника, во внутреннюю полость которого установлены заключенные в экран из магнитомягкого материала конденсаторный источник питания, электронное временное устройство и селектор импульсов команды программирования, один из отводов от внутренних витков и один из крайних витков индукционной приемной катушки через выпрямитель подключены ко входу селектора импульсов команды программирования и через диод к конденсаторному источнику питания и инерционному замыкателю, выход селектора импульсов команды программирования соединен с установочным входом электронного временного устройства, к шине питания которого подключен конденсаторный источник питания, а к шине “Пуск” - инерционный замыкатель, второй отвод от внутренних витков соединен с общей шиной. Селектор импульсов команды программирования содержит дифференцирующую цепь из конденсатора и резистора с постоянной времени, равной длительности установочного импульса команды программирования, и диод. Ферритовый сердечник трубчатой формы введен для устранения потерь, вносимых экраном в приемный контур, повышения чувствительности индукционной приемной катушки и повышению к.п.д. Толщина стенки сердечника должна превышать глубину проникновения электромагнитных волн (скин-слоя) в сердечник не менее чем в 2 раза, на рабочей частоте индуктивной линии управления взрывателем, благодаря чему во внутренней полости трубчатого ферритового сердечника электромагнитное поле практически отсутствует. Преобразование электромагнитного поля установщика (на чертежах не показан) в энергию заряда конденсаторного источника питания и в энергию электрических сигналов программирования осуществляется с высоким к.п.д.

Устройство предлагаемого технического решения поясняется чертежами:

На фиг.1 представлена конструктивная схема взрывателя.

На фиг.2 показана структурная схема взрывателя.

На фиг.3 представлена электрическая схема предлагаемого технического решения.

На фиг.4 показана циклограмма работы взрывателя.

Взрыватель (фиг.1) состоит из диэлектрического корпуса 1, реакционного датчика цели 2, предохранительно-исполнительного механизма 3, электронного временного устройства 4 с инерционным замыкателем 5, выпрямителя 6, селектора импульсов команды программирования 7, индукционной приемной катушки 8 с отводами, конденсаторного источника питания 9, ферритового сердечника трубчатой формы 10, экрана из магнитомягкого материала 11.

Структурная схема взрывателя, представленная на фиг.2, включает индукционную приемную катушку 8, выпрямитель 6, конденсаторный источник питания 9, селектор импульсов команды программирования 7, инерционный замыкатель 5, электронное временное устройство 4 и предохранительно-исполнительный механизм 3.

На фиг.3 приведена схема электрических соединений элементов взрывателя. Приемный контур состоит из индукционной приемной катушки 8 (L1) с сердечником 10 и отводами а, b, с, d, причем отводы а и d - от крайних витков, b и с - от внутренних витков индукционной приемной катушки 8, конденсатора С1, резистора R1. Выпрямитель 6 состоит из двух диодов VD1 и VD2. Катушка 8 своим отводом b соединена с анодом диода VD1 выпрямителя 6, отводом d - с анодом диода VD2 выпрямителя 6, отводом "с" соединена с общей шиной 04 электронного временного устройства 4. Катоды диодов VD1 и VD2 объединены и через диод VD3 соединены с конденсаторным источником питания 9, инерционным замыкателем 5 и шиной питания 03 электронного временного устройства 4. Катоды диодов VD1 и VD2 выпрямителя 6 соединены со входом селектора импульсов команды программирования 7, состоящего из конденсатора С2, резистора R2 и диода VD4. Выход селектора импульсов команды программирования 7 соединен со входом 01 “Установка” электронного временного устройства 4. Второй вывод инерционного замыкателя 5 (SA) соединен со входом 02 “Пуск” электронного временного устройства 4. Вывод 05 - “Выход” - электронного временного устройства 4, соединен с предохранительно-исполнительным механизмом 3 по входу 06.

На фиг.4 представлена циклограмма работы взрывателя. На фиг.4а показаны сигналы управления взрывателями снарядов, участвующих в залпе. Под воздействием электромагнитного поля установщика (на чертеже не показан) на индукционной приемной катушке и, соответственно, на приемном контуре L1C1R1 возникают импульсы прямоугольной формы 12, 13, 14, 15, 16, модулированные переменным напряжением (U). Импульсом 12 передается энергия на заряд конденсаторного источника питания (Е), импульсы 13, 14 являются программирующими, то есть с их помощью передается информация о времени дистанционного действия в первый снаряд залпа. Группы импульсов 15, 16 являются управляющими для i, i+1 снарядов, участвующих в залпе. На фиг.4б показана форма напряжения Е сигналов, представленных на фиг.4а после выпрямителя 6. Сигналы 17, 18, 19 и далее - аналогичные сигналы для i, i+1 снарядов. На фиг.4в представлен график 20 изменения напряжения на конденсаторном источнике питания Екип на траектории полета снаряда. На графике 21 (фиг.4г) показано изменение инерционных перегрузок (n) на активном участке траектории. На фиг.4г обозначено: t1 - момент запуска двигателя реактивного снаряда, t2-момент достижения инерционного ускорения величины, соответствующей порогу срабатывания 22 инерционного замыкателя 5. В момент времени t3, соответствующий окончанию отсчета времени дистанционного действия, на выходе электронного временного устройства формируется сигнал 23, который поступает на предохранительно-исполнительный механизм 3.

Работа взрывателя происходит следующим образом. Аппаратура подготовки и пуска снарядов (на чертежах не приводится) формирует программирующие сигналы и в виде импульсов электромагнитного поля передает их на взрыватель. На индукционной приемной катушке 8 и приемном контуре взрывателя возникают программирующие сигналы 12, 13, 14 в виде импульсов переменного напряжения.

Выпрямителем 6 импульсы 12, 13, 14 преобразуются в импульсы 17, 18, 19. Импульсом 17 производится заряд конденсаторного источника питания 9, а импульсы 18 и 19 поступают на селектор импульсов команды программирования 7 и далее - на программирующий вход 01 - “Установка” - электронного временного устройства 4, где запоминается интервал времени между импульсами 18 и 19, пропорциональный времени дистанционного действия взрывателя. На этом заканчивается программирование взрывателя. Далее от аппаратуры подготовки и пуска снаряда поступает команда на включение двигателя, в момент времени t1 начинается движение снаряда и возникают инерционные перегрузки (ускорение) 21, которые в момент t2 достигают величины n=n1, соответствующей порогу срабатывания 22 инерционного замыкателя 5. С момента t2 начинается отсчет времени дистанционного действия взрывателя, которое заканчивается формированием команды 23, поступающей на предохранительно-исполнительный механизм 3, отделением боевой части снаряда от двигателя и раскрытием тормозного парашюта. При встрече с поверхностью земли происходит срабатывание реакционного датчика цели 2 и приведение в действие боевой части.

Дистанционный взрыватель снарядов реактивных систем залпового огня, выполненный в соответствии с изобретением, позволяет повысить эффективность поражения цели при залповой стрельбе РСЗО за счет повышения точности отсчета времени дистанционного действия и повышения к.п.д. преобразования электромагнитного поля в электрический сигнал при программировании, то есть при передаче энергии для электропитания электронной схемы взрывателя и сигналов программирования в условиях нормированного темпа залповой стрельбы РСЗО. Кроме того, дистанционный взрыватель позволяет повысить надежность всей системы РСЗО за счет устранения воздействия на электронную схему взрывателя внешних электромагнитных полей радиолокационных станций, связных радиостанций и других источников помех.

Повышение эффективности залповой стрельбы реактивных систем залпового огня с применением заявленного изобретения подтверждено результатами лабораторных и натурных испытаний.

Дистанционный взрыватель снарядов реактивных систем залпового огня (РСЗО) относится к области использования снарядов РСЗО, где нормированный темп стрельбы требует программирования взрывателя в автоматическом режиме в паузе между пусками соседних по времени снарядов. Технический результат - повышение эффективности поражения цели при залповой стрельбе РСЗО за счет повышения точности отсчета времени дистанционного действия и повышения к.п.д. преобразования электромагнитного поля в электрический сигнал при программировании, то есть при передаче энергии для электропитания электронной схемы взрывателя и сигналов программирования в условиях нормированного темпа залповой стрельбы РСЗО. Сущность заявляемого изобретения заключается в том, что дистанционном взрывателе, содержащем источник питания, электронное временное устройство, предохранительно-исполнительный механизм и приемное устройство, индукционная катушка размещена на внешней поверхности трубчатого ферритового сердечника. Во внутреннюю полость сердечника установлен экран из магнитомягкого металла, в котором размещены конденсаторный источник питания, электронное временное устройство с инерционным замыкателем и дополнительно введенный селектор импульсов команды программирования. Индукционная катушка имеет отводы от внутренних витков, которые через выпрямитель подключены ко входу селектора импульсов и через дополнительный диод к конденсаторному источнику питания, а выход селектора импульсов соединен с установочным входом электронного временного устройства, к шине питания которого подключен конденсаторный источник питания. Селектор импульсов команды программирования содержит дифференцирующую цепь из конденсатора и резистора с постоянной времени, равной длительности установочного импульса команды программирования, и диод. 1 з.п. ф-лы, 4 ил.

1. Дистанционный взрыватель снарядов реактивных систем залпового огня, содержащий источник питания, выпрямитель, диод, электронное временное устройство, соединенное выходом с предохранительно-исполнительным механизмом, и приемное устройство, включающее индукционную приемную катушку и конденсатор, образующие приемный контур, отличающийся тем, что он снабжен трубчатым ферритовым сердечником, экраном из магнитомягкого материала, инерционным замыкателем, селектором импульсов команды программирования, а индукционная приемная катушка имеет отводы от внутренних витков, причем в качестве источника питания использован конденсаторный источник питания, при этом индукционная приемная катушка размещена на внешней поверхности трубчатого ферритового сердечника, во внутреннюю полость которого установлены заключенные в экран из магнитомягкого материала конденсаторный источник питания, электронное временное устройство и селектор импульсов команды программирования, один из отводов от внутренних витков и один из крайних витков индукционной приемной катушки через выпрямитель подключены ко входу селектора импульсов команды программирования и через диод к конденсаторному источнику питания и инерционному замыкателю, выход селектора импульсов команды программирования соединен с установочным входом электронного временного устройства, к шине питания которого подключен конденсаторный источник питания, а к шине “Пуск” - инерционный замыкатель, второй отвод от внутренних витков соединен с общей шиной.2. Дистанционный взрыватель по п.1, отличающийся тем, что селектор импульсов команды программирования содержит дифференцирующую цепь из конденсатора и резистора с постоянной времени, равной длительности установочного импульса команды программирования, и диод.