СПОСОБ УСТАНОВКИ, КОНТРОЛЯ И ОТСЧЕТА ВРЕМЕНИ ДЕЙСТВИЯ ВРЕМЕННОГО УСТРОЙСТВА ВЗРЫВАТЕЛЯ Российский патент 2011 года по МПК F42C9/00 

Изобретение относится к области военной техники, а более конкретно к электронным временным устройствам дистанционных взрывателей, и может быть использовано для отсчета времени дистанционного действия взрывателей артиллерийских и реактивных снарядов, авиабомб и других боеприпасов. Кроме того, оно может использоваться для отсчета времени дальнего взведения и самоликвидации. В частности, предлагаемое изобретение может использоваться для формирования взрывателем, содержащим блок системы коррекции дальности, команд на подрыв боеприпаса, отделение головной части, раскрытие кассетной боевой части, выбрасывание парашютной системы и др.

Известны способы отсчета времени действия временного устройства взрывателя, использованные в дистанционно-контактных взрывателях по патентам США № 4389937, МПК F42C 9/02, F42C 15/04, F42C 15/34, опубликован 28.06.1983 г.; № 4739706, МПК F42C 9/02, F42C 9/14, F42C 15/24, опубликован 26.04.1988 г., у которых время дистанционного действия фиксировано и не переустанавливается перед выстрелом.

Известен способ установки времени действия временного устройства дистанционного взрывателя по патенту США № 4750424, МПК F42C 9/00, опубликованном 14.06.1988 г., использующий ручной установщик. Этот способ не может использоваться в условиях автоматизированного выстрела из-за отсутствия возможности вводить время дистанционного действия взрывателя при нахождении снаряда на пусковой установке.

Наиболее близким к заявляемому является способ установки и отсчета времени действия взрывателя, используемый в дистанционно-контактном взрывателе для морских систем залпового огня по патенту Российской Федерации № 2241205, опубл. 27.11.2004, бюл. № 33, МПК F42C 9/0, 15/40. Данный способ принят за прототип.

Временное устройство, используемое в прототипе на основе часового механизма, отсчитывает время известным способом, описанным в книге: Шполянский В.А. Хронометрия. - М.: Машиностроение, - 1974, стр.74, рис.1.5, выражение (1.15) и стр.249, рис.2.4. Этот способ основан на преобразовании, использующем интегрирование непрерывным или дискретным интегратором частоты (счетчиком) импульсов генератора хронометрических колебаний.

Способ установки и отсчета времени действия временного устройства взрывателя, согласно изобретению, принятому за прототип, заключается в следующем. При установке времени действия установщиком формируются информационные сигналы, определяющие требуемое время действия временного устройства. Эта информация подается в виде импульсов, число которых определяется требуемым временем действия. При этом установочное устройство временного устройства взрывателя, выполненное на импульсном (шаговом) электродвигателе, разворачивает прорезь под стрелу часового механизма на угол, определяющий установленное время действия. При отсчете времени действия осуществляется запуск часового механизма, возбуждение колебаний баланса часового механизма и через его колесную передачу поворот стрелы. При совпадении стрелы часового механизма с указанной выше прорезью осуществляется формирование выходного сигнала.

В известном устройстве реализуется способ, предусматривающий выполнение следующих операций.

Формирование установщиком информационных сигналов в виде импульсов, число n₁ которых определяет требуемое время действия Т_д.

Преобразование временным устройством с помощью шагового двигателя полученной от установщика информации в угол поворота α₁ прорези под стрелу часового механизма в соответствии с выражением:

где h₁ - угол поворота, соответствующий одному импульсу шагового двигателя.

Указанная операция осуществляется при предстартовой подготовке.

Отсчет (при пуске снаряда на траектории полета) с помощью часового механизма временного устройства установленного времени действия непрерывным поворотом стрелы часового механизма на угол α в соответствии с выражением

где t - текущее время,

f_Б - частота колебаний баланса часового механизма (частота хронометрических колебаний),

h₂ - угол поворота стрелы часового механизма, соответствующий одному колебанию баланса.

Формирование выходной команды при α=α₁.

При этом время действия Т_Д с учетом преобразования (1) определяется выражением:

при α=α₁, t=Т_Д,

h₁·n₁=h₂·Т_Д·f_Б,

Из последнего выражения следует зависимость времени действия от частоты колебаний баланса (частоты хронометрических колебаний).

Причиной, препятствующей получению требуемого технического результата, является невысокая точность, вызванная зависимостью отсчитываемого времени действия от параметров колебательной системы часового механизма, определяющих ее частоту, отсутствие контроля правильности принятой временным устройством от установщика информации о требуемом времени действия, а также невозможность осуществления коррекции времени действия после начала отсчета установленного времени действия.

Задача, на решение которой направлено заявляемое изображение, состоит в разработке способа установки и отсчета времени действия временного устройства взрывателя, обеспечивающего высокую точность отсчета установленного времени действия, в разработке способа, в котором бы отсутствовало влияние нестабильности частоты хронометрических колебаний на отсчитываемое время действия при любом его значении, способа, обеспечивающего возможность контроля правильности приема временным устройством взрывателя от установщика данных о требуемом времени действия, способа, обеспечивающего возможность коррекции установленного времени действия после начала его отсчета на траектории полета снаряда.

Сущность изобретения заключается в том, что в предлагаемом способе, использующем операции формирования установщиком информационных сигналов, определяющих требуемое время действия временного устройства, формирование временным устройством хронометрических импульсов и преобразование информационных сигналов во время действия, сигналы установщика формируют в виде двух импульсов, временной интервал между которыми равен t_УСТ, а временное устройство, используя хронометрические импульсы, следующие с частотой f_ХРОН, осуществляет его преобразование в код N_УСТ, численно равный произведению полученного временного интервала t_УСТ на частоту хронометрических импульсов f_ХРОН, формирование на установщик выходных импульсов контроля путем преобразования упомянутого кода N_УСТ в период следования импульсов Т_КОНТР, равный отношению кода N_УСТ к частоте f_ХРОН хронометрических импульсов, сравнение установщиком полученного значения периода Т_КОНТР с временным интервалом t_УСТ между ранее поданными установщиком импульсами и выдача им при их совпадении разрешения на пуск снаряда, при котором на траектории полета временным устройством осуществляется отчет времени действия Т_Д путем преобразования полученного кода N_УСТ во время действия Т_Д, равного коду N_УСТ, деленному на частоту хронометрических импульсов f_ХРОН, в свою очередь разделенную на коэффициент кратности, и выдача выходного сигнала по окончании отсчета Т_Д.

Коррекции установленного времени действия на траектории полета снаряда осуществляется дополнительной подачей от блока коррекции импульсов, увеличивающих или уменьшающих, в зависимости от необходимости соответственно увеличения или уменьшения времени действия временного устройства, содержимого счетчика, причем число подаваемых от блока коррекции импульсов равно требуемому времени коррекции, умноженному на частоту сигналов хронометрического генератора, деленную на коэффициент кратности.

Технический результат заявляемого способа - высокая точность отсчета установленного времени, возможность высокоточного контроля правильности его приема временным устройством и возможность коррекции установленного времени на траектории полета снаряда.

Предлагаемый способ предусматривает выполнение последовательности следующих операций.

Формирование установщиком информационных сигналов, определяющих требуемое время действия временного устройства в виде двух импульсов, временной интервал между которыми несет информацию о требуемом времени действия и равен t_УСТ. Этот временной интервал равен требуемому времени действия Т_Д, деленному на постоянный коэффициент кратности К. Эта операция осуществляется при предстартовой подготовке при вводе во временное устройство взрывателя информации о требуемом времени действия.

Формирование временным устройством хронометрических импульсов.

Преобразование временным устройством взрывателя временного интервала t_УСТ в код (число) N_УСТ в соответствии с выражением

где f_ХРОН - частота хронометрических импульсов временного устройства. Преобразование (4) временного интервала в код может осуществляться суммированием счетчиком временного устройства хронометрических импульсов в течение временного интервала t_УСТ.

Формирование на установщик импульсов контроля преобразованием кода N_УСТ в период импульсов контроля Т_КОНТР в соответствии с выражением

Преобразование (2) кода в период может осуществляться суммированием хронометрических импульсов дополнительным счетчиком и при накоплении на нем числа импульсов, равных коду N_УСТ, выдача импульса контроля и приведение дополнительного счетчика в исходное состояние.

Возможна также реализация преобразования (5) с использованием микроконтроллеров (МК). В частности, при использовании МК семейства MKS-51 преобразование (5) может быть реализовано на таймере-счетчике МК, установленном в режим перезагружаемого таймера при загрузке регистра таймера значением N_УСТ в дополнительном коде с формированием выходного импульса контроля в момент переполнения таймера.

Сравнение установщиком полученного значения периода Т_КОНТР с ранее выданным на временное устройство временным интервалом t_УСТ и выдача разрешения на пуск снаряда при их равенстве или повторный ввод во временное устройство информации о требуемом времени действия и повторение описанных операций в противном случае. Иными словами, реализация алгоритма:

При T_КОНТР=t_УСТ - разрешение на пуск снаряда,

при Т_КОНТР≠t_УСТ - повторный ввод информации во взрыватель с выполнением всех предыдущих операций.

На этом операции, выполняемые при предстартовой подготовке, заканчиваются.

После пуска снаряда на траектории его полета временное устройств осуществляет следующие операции.

Отсчет установленного времени действия путем преобразования, использующего коэффициент кратности К, кода N_УСТ во время действия Т_Д в соответствии с выражением

Реализация выражения (6) может быть осуществлена записью в счетчик импульсов числа, соответствующего коду N_УСТ, и списыванием со счетчика его значения, либо заполнением счетчика импульсами частотой хронометрических импульсов, деленной на коэффициент кратности, до достижения им установленного значения N_УСТ.

Общими признаками с предлагаемым изобретением является использование операций формирования установщиком информационных сигналов, определяющих требуемое время действия временного устройства, формирование временным устройством хронометрических импульсов и преобразование информационных сигналов во время действия.

Покажем высокую точность контроля и отсчета установленного времени действия.

Подставим в выражение (6) значение N_УСТ из выражения (4)

Т_Д=t_УСТ f_ХРОН/(f_ХРОН/К).

После преобразований имеем

Получили независимость времени действия Т_Д от значения частоты хронометрических импульсов, а значит и ее нестабильности для любого значения Т_Д.

Подставим в выражение (5) для периода контроля значение N_УСТ из выражения (4) и t_УСТ из выражения (7)

N_УСТ=f_ХРОН·T_Д/К,

Т_КОНТР=(f_ХРОН·Т_Д/К)/f_КОНТ.

После преобразований имеем

Получили, что период импульсов контроля пропорционален времени действия, которое будет отсчитано временным устройством, и не зависит от частоты хронометрических импульсов, что обуславливает высокую точность и достоверность контроля. Одновременно с этим при контроле осуществляется проверка работы отдельных узлов временного устройства, участвующих при отсчете времени действия. В частности, это относится к генератору хронометрических сигналов. При выполнении временного устройства на МК, который осуществляет и формирование импульсов контроля, и отсчет установленного времени действия, правильность полученных от временного устройства установщиком результатов контроля определяет как правильность приема данных временным устройством, так и исправность МК. Это позволяет исключить пуск снаряда с неисправным временным устройством.

При необходимости коррекции установленного времени действия последовательность операций, осуществляемых при предстартовой подготовке, не изменяется.

При отсчете времени действия на траектории полета снаряда выполняются следующие операции.

Преобразование кода N_УСТ путем записи значения N_УСТ в счетчик импульсов. Списание содержимого счетчика импульсами частотой хронометрического генератора, деленной на коэффициент кратности.

Коррекция установленного времени действия временного устройства путем дополнительной подачи на счетчик от блока коррекции импульсов. При необходимости увеличения времени действия указанные импульсы подаются на суммирующий вход счетчика, увеличивая его содержимое. При необходимости уменьшения времени действия импульсы подаются на вычитающий вход счетчика, уменьшая его содержимое.

Время действия при этом изменяется на величину ΔT.

При этом значение ΔT равно

ΔT=n_КОР/(f_ХРОН/K),

где n_КОР - число импульсов, подаваемых на счетчик от блока коррекции.

Проведенные лабораторно-стендовые испытания подтвердили достижение технического результата заявляемого способа - высокую точность отсчета времени действия временного устройства взрывателя, возможность достоверного контроля правильности приема данных от установщика и коррекции установленного времени.

Изобретение относится к области военной техники. Технический результат - повышение точности отсчета установленного времени, возможность контроля правильности его приема временным устройством и возможность коррекции установленного времени на траектории полета снаряда. Формируют установщиком информационные сигналы, определяющие требуемое время действия временного устройства, формируют временным устройством хронометрические импульсы и осуществляют преобразование информационных сигналов во время действия, при этом сигналы установщика формируют в виде двух импульсов. Временной интервал между импульсами равен t_УСТ. Временное устройство, используя хронометрические импульсы, следующие с частотой f_ХРОН, осуществляет его преобразование в код N_УСТ. Формируют на установщик выходные импульсы контроля путем преобразования кода N_УСТ в период следования импульсов Т_КОНТР, равный отношению кода N_УСТ к частоте f_ХРОН хронометрических импульсов. Производят сравнение установщиком полученного значения периода Т_КОНТР с интервалом t_УСТ между ранее поданными установщиком импульсами и при их совпадении разрешают пуск снаряда. В полете временным устройством осуществляют отчет времени действия Т_Д путем преобразования кода N_УСТ во время действия Т_Д. Коррекция установленного времени действия при полете снаряда осуществляется дополнительной подачей от блока коррекции импульсов. 1 з.п. ф-лы.

1. Способ отсчета времени действия временного устройства взрывателя, включающий формирование установщиком информационных сигналов, определяющих требуемое время действия временного устройства, формирование временным устройством хронометрических импульсов, и преобразование информационных сигналов во время действия, отличающийся тем, что сигналы установщика формируют в виде двух импульсов с временным интервалом между ними, равным t_УСТ, преобразование его с использованием временного устройства и хронометрических импульсов, следующих с частотой f_ХРОН в код N_УСТ, представляющий собой число, равное произведению полученного временного интервала t_УСТ на частоту хронометрических импульсов f_ХРОН, формирование на установщик выходных импульсов контроля путем преобразования кода N_УСТ в период следования импульсов Т_КОНТР, равный отношению числа, представляющего код N_УСТ, к частоте f_ХРОН хронометрических импульсов, посредством установщика сравнивают полученное значение периода Т_КОНТР с временным интервалом t_УСТ между ранее поданными установщиком импульсами и выдачу им при их совпадении разрешения на пуск снаряда, при котором на траектории полета временным устройством осуществляют отчет времени действия Т_Д путем преобразования полученного кода N_УСТ во время действия Т_Д, равное числу, соответствующему коду N_УСТ, деленному на частоту хронометрических импульсов f_ХРОН, разделенную на коэффициент кратности, и выдачу выходного сигнала по окончании отсчета времени Т_Д.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что на траектории полета снаряда преобразование кода N_УСТ осуществляют записью числа, соответствующего коду N_УСТ, в счетчик импульсов и списание их импульсами частотой хронометрического генератора, деленной на коэффициент кратности, при этом коррекцию установленного времени действия временного устройства осуществляют дополнительной подачей от блока коррекции импульсов, увеличивающих или уменьшающих, в зависимости от необходимости соответственно увеличения или уменьшения времени действия временного устройства, содержимого счетчика, причем число подаваемых от блока коррекции импульсов равно отношению требуемому времени коррекции, умноженному на частоту сигналов хронометрического генератора, деленную на коэффициент кратности.