БЕСКОНТАКТНЫЙ ВЗРЫВАТЕЛЬ (ВАРИАНТЫ) Российский патент 2011 года по МПК F42C13/00 

Изобретение относится к лазерным бесконтактным взрывателям для зенитных и других ракет и снарядов (далее - «носитель»).

Известны бесконтактные лазерные взрыватели, состоящие из полупроводникового лазера и фотоприемника отраженного излучения, см. например пат. России 75027, в частности, взрыватель ракеты зенитного комплекса «Панцирь», см. Интернет-ресурс admin.sfw.org.na/index.php?newsid=1148787620.

У него четыре недостатка:

1. Малая частота вращения (вместе с ракетой), не позволяющая безотказно реагировать на малоразмерные цели, например беспилотные летательные аппараты размером менее метра.

2. Недостаточно точная ориентация на сектор разлета поражающих элементов с учетом скорости самого носителя.

3. Возможность преждевременного срабатывания при траектории прямого попадания (см. фиг.1).

4. Возможность ложного срабатывания при полете вблизи воды или земли (см. фиг.2).

Изобретение 1.

Суть изобретения в том, что лазер и фотоприемник расположены на вращающейся под действием набегающего потока воздуха головке или обойме. Вследствие этого скорость вращения лазера значительно повышается, и лазер рисует в пространстве очень плотную спираль, через которую не пролетит даже самый маленький беспилотный аппарат (см. фиг.3).

Этим же устройством может приводиться в действие генератор электроэнергии.

Изобретение 2.

Суть изобретения в том, что лазер направлен не перпендикулярно траектории полета (т.е. оси носителя), а под углом к продольной оси носителя, равным арктангенсу частного от скорости разлета поражающих элементов и скорости носителя, то есть в середину сектора разлета поражающих элементов с учетом скорости движения самого снаряда.

Изобретение 3.

Суть изобретения в том, что лазер расположен впереди заряда на расстоянии, равном произведению скорости носителя на время задержки срабатывания электронной схемы и пиротехнического взрывателя. Или же лазер направлен ближе к продольной оси, чем это положено по предыдущему изобретению, то есть ближе, чем направление середины сектора разлета поражающих элементов.

Последние два условия обеспечивают разлет поражающих элементов точно в направлении цели, что позволит сбивать, в том числе снарядами калибра 40-57 мм, и более малоразмерные цели.

Изобретение 4.

Суть его в том, что для предотвращения преждевременного или ложного срабатывания взрывателя он имеет вторую или несколько пар «лазер-фотоприемник», направленную в промежуток между продольной осью носителя и направлением основной пары «лазер-приемник». Сигнал дополнительной пары блокирует с помощью электронного ключа сигнал основного фотоприемника или работу основного лазера. Причем блокирующий фотоприемник воздействует на более быстродействующий ключ, чем электронный элемент срабатывания взрывателя (например, усилитель). Кроме того, блокирующий ключ имеет устройство задержки выключения (реле времени).

Или дополнительная пара «лазер-фотоприемник» расположена с угловым сдвигом вперед в сторону вращения. В этом случае блокирующий электронный ключ тем более должен иметь устройство задержки выключения.

То есть пока дополнительная пара «лазер-фотоприемник» видит цель в той же продольной плоскости, что и основная пара, взрыва не будет. Взрыватель ждет, пока носитель не подлетит ближе или не произойдет прямое попадание. Взрыв произойдет, когда дополнительный фотоприемник потеряет цель, а основной - увидит.

По этому же принципу блокируется взрыв вблизи воды или земли.

При встречной стрельбе и стрельбе вдогон отклонение дополнительной пары от продольной оси носителя должно быть небольшим (около десяти градусов), а при боковой стрельбе - более значительное (около 30 градусов).

Поэтому взрыватель может иметь две дополнительные пары «лазер-фотоприемник» и переключатель их использования. Переключатель может быть выполнен в виде фрикционного кольца на поверхности носителя, который автоматически поворачивается соответствующим устройством при необходимости переключения перед заряжанием или уже в стволе перед выстрелом.

На фиг.1 показан случай преждевременного взрыва снаряда в точке С при отражении лазерного луча от цели Ц. Если бы снаряд продолжил полет, то попал бы в цель точке прямого попадания ПП или мог бы взорваться на гораздо более близком расстоянии от цели. Пунктиром показано направление лазерного луча и отраженного сигнала.

На фиг.2 показан случай ложного срабатывания взрывателя при отражении луча лазера от воды или земли. Если бы снаряд продолжил полет, то попал бы в противокорабельную ракету Р в точке прямого попадания ПП или взорвался бы на гораздо более близком расстоянии от цели.

На фиг.3 показана вращающаяся головка 1 носителя, имеющая основную пару «лазер-фотоприемник» 2, направленную под углом, указанным в изобретении 2. На головке имеется также дополнительная пара «лазер-фотоприемник» 3, направленная под меньшим углом к продольной оси носителя и направленная со сдвигом по фазе вперед относительно направления вращения примерно на пять градусов. На головке имеются ребра 4 для аэродинамической закрутки. Внутри головки имеется электрогенератор (не показан).

На фиг.4 изображена блок-схема взрывателя на фиг.3, где: ОФ - основной фотоприемник 5, ДФ - дополнительный фотоприемник 6, УС - усилитель 7, К электронный ключ 8, УЗВ - конденсатор как устройство задержки выключения электронного ключа 9, Т - таймер взведения 10, ПВ - пиротехнический взрыватель 11.

Работает взрыватель на фиг.3, 4 так: за счет ребер 4 головка быстро вращается в потоке воздуха. При приближении к цели или при пролете вблизи воды первым обнаруживает препятствие дополнительный фотоприемник ДФ и через ключ К блокирует возможность взрыва при последующем обнаружении препятствия основным фотоприемником ОФ.

Дополнительный фотоприемник за счет опережения по фазе раньше потеряет сигнал от препятствия, и чтобы не произошло взрыва, ключ К еще некоторое время (примерно 10 градусов по фазе) удерживается в закрытом положении зарядом на конденсаторе УЗВ.

Взрыв произойдет, если луч дополнительного лазера пройдет мимо препятствия, а луч основного лазера его обнаружит. Это означает, что цель вышла из конуса, описываемого в пространстве дополнительным лазером, допустим, 20 градусов от продольной оси носителя, но осталась в конусе основного лазера, допустим, 70 градусов от продольной оси, а значит, осталась в конусе наиболее эффективного поражения при взрыве.

Поскольку дополнительный фотоприемник ДФ потерял цель, его ключ К остался открытым. Таймер взведения Т к этому времени должен открыть свой ключ К. И тогда сигнал основного фотоприемника ОФ, усиленный усилителем УС, беспрепятственно пройдет через ключи К-К и дойдет до пиротехнического взрывателя ПВ. Произойдет взрыв.

Если носитель летит по траектории прямого попадания, дополнительная пара «лазер-фотоприемник» не даст произойти взрыву вплоть до касания препятствия, после чего должен сработать обычный ударный взрыватель.

При массовом производстве взрыватели будут иметь размеры, вес и стоимость наручных электронных часов и резко повысят эффективность всех видов носителей, особенно зенитных снарядов.

Изобретение относится к лазерным взрывателям и предназначено для зенитных и других ракет и снарядов. Техническим результатом является повышение частоты вращения, позволяющей безотказно реагировать на малоразмерные цели, предотвращение преждевременного срабатывания при траектории прямого попадания. Лазер расположен на быстро вращающейся под действием набегающего потока воздуха головке, имеющей одну или две дополнительные пары "лазер-фотоприемник", направленные ближе к продольной оси носителя, чем основная пара. А основная пара направлена под углом к продольной оси, равным арктангенсу частного от скорости разлета поражающих элементов заряда и скорости носителя. 4 н. и 3 з.п. ф-лы, 4 ил.

1. Бесконтактный взрыватель, содержащий лазер и фотоприемник, отличающийся тем, что лазер и фотоприемник расположены на вращающейся под действием набегающего потока воздуха головне или обойме.

2. Взрыватель по п.1, отличающийся тем, что вращающаяся головка имеет электрогенератор.

3. Бесконтактный взрыватель, содержащий лазер и фотоприемник, отличающийся тем, что лазер направлен под углом к продольной оси носителя, равным арктангенсу частного от скорости разлета поражающих элементов и скорости носителя.

4. Бесконтактный взрыватель, содержащий лазер и фотоприемник, отличающийся тем, что лазер расположен впереди заряда на расстоянии, равном произведению скорости носителя на время задержки срабатывания электронной схемы и пиротехнического взрывателя, или же лазер направлен ближе к продольной оси, чем это положено по предыдущему изобретению, то есть ближе, чем направление середины сектора разлета поражающих элементов.

5. Бесконтактный взрыватель, содержащий лазер и фотоприемник, отличающийся тем, что он имеет вторую или несколько пар "лазер-фотоприемник", направленную в промежуток между продольной осью носителя и направлением основной пары "лазер-фотоприемник", сигнал дополнительной пары блокирует с помощью электронного ключа сигнал основного фотоприемника или работу основного лазера, причем блокирующий фотоприемник воздействует на более быстродействующий ключ, чем электронный элемент срабатывания взрывателя (например усилитель), кроме того, блокирующий ключ имеет устройство задержки выключения (реле времени).

6. Взрыватель по п.5, отличающийся тем, что две дополнительные пары "лазер-фотоприемник" подключены через переключатель, который переключают перед заряжанием или перед выстрелом.

7. Взрыватель по п.6, отличающийся тем, что переключателем является фрикционное кольцо на поверхности носителя.