СПОСОБ ИСПЫТАНИЙ ОСКОЛОЧНЫХ БОЕПРИПАСОВ И СТЕНД ДЛЯ ЕГО РЕАЛИЗАЦИИ Российский патент 2013 года по МПК F42B35/00 

Изобретение относится к способам испытания боеприпасов, а более конкретно к способам испытания осколочных боеприпасов естественного дробления с круговыми полями.

Для расчета эффективности действия осколочных боеприпасов по различным целям необходимо знать распределение чисел осколков и их начальных скоростей по угловым секторам разлета, а внутри угловых секторов - распределение осколков по массе.

Известен способ испытания осколочного боеприпаса, заключающийся в установке боеприпаса в центре щитовой мишенной обстановки, выполненной в виде полуцилиндрической вертикальной стенки, размещении боеприпаса в горизонтальном положении на стойке с высотой, равной половине высоты стенки, совмещении оси боеприпаса с прямой, соединяющей вертикальные торцы стенки, нанесении на внутренней поверхности обшивки контуров проекции части сферы, ограниченной двумя меридиональными сечениями с углом между ними, а также линии границ угловых секторов с шагом, регистрации пробоин после подрыва в каждом секторе обшивки, измерение размеров и площадей пробоин, осуществлении их пересчета на массу осколка, определении распределение осколков по углам ("Авиационные боеприпасы" под ред. В.А.Кузнецова изд. ВВИА им. Жуковского, 1968 г., стр.303).

Известен стенд испытания осколочного боеприпаса, состоящий из щитовой мишенной обстановки, выполненной в виде полуцилиндрической вертикальной стенки, обшитую листовым материалом, при пробитии которого осколком образуется пробоина с четкими очертаниями ("Авиационные боеприпасы" под ред. В.А.Кузнецова изд. ВВИА им. Жуковского, 1968 г., стр.303).

Недостатком данного способа и устройства является недостаточная оперативность обработки экспериментальных данных.

Технической задачей изобретения является повышение оперативности обработки экспериментальных данных.

Достижения технической задачи достигается тем, что в способе испытания осколочного боеприпаса, заключающимся в установки боеприпаса в центре щитовой мишенной обстановки, выполненной в виде полуцилиндрической вертикальной стенки, размещении боеприпаса в горизонтальном положении на стойке с высотой, равной половине высоты стенки, совмещении оси боеприпаса с прямой, соединяющей вертикальные торцы стенки, нанесении на внутренней поверхности обшивки контуров проекции части сферы, ограниченной двумя меридиональными сечениями с углом между ними, а также линии границ угловых секторов с шагом, регистрации пробоин после подрыва в каждом секторе обшивки, измерении размеров и площадей пробоин, осуществлении их пересчета на массу осколка, определении распределения осколков по углам, дополнительно вводят два неконтактных датчика, которые размещают на заданном расстоянии между собой и выполняют в виде полуцилиндрических вертикальных стенок, состоящих из N-секторов, выполненных в виде перпендикулярно размещенных линеек фотоприемников и излучателей, определяют скорости движения эшелонов осколков в каждом секторе за счет фиксации в процессе движения осколков снаряда к мишени моментов времени срабатываний элементов фотоприемников первого и второго датчиков, определяют количества эшелонов осколков снаряда на основе анализа количества последовательных срабатываний чувствительных элементов линеек фотоприемников, фиксируют пространственные положения сработавших чувствительных элементов линеек фотоприемников в плоскости, определяют координаты движения осколков снаряда на основе информации о пространственных положениях сработавших чувствительных элементов линеек фотоприемников, осуществляют передачу данных по линии неконтактной связи на микроЭВМ, осуществляют оперативное определение геометрических размеров осколков в виде выражений l_xi=in_i, l_yi=jn_j, где n_i, n_j - количества одновременно сработавших элементов в плоскости, i, j - линейные размеры чувствительных элементов линеек фотоприемников в плоскости, осуществляют оперативное построение гистограммы и дифференциального распределения осколков по направлениям разлета, осуществляют оперативное определение распределения осколков по геометрическим размерам, массе и скоростям.

Реализация предлагаемого способа осуществляется на основе стенда испытания осколочного боеприпаса, состоящего из щитовой мишенной обстановки, выполненной в виде полуцилиндрической вертикальной стенки, обшитой листовым материалом, в который дополнительно введены первый и второй датчики, N-1 измерительные блоки, аналого-цифровой преобразователь, блок памяти, передающее устройство, приемное устройство, согласующее устройство и ЭВМ, причем первый и второй датчики размещены на заданном расстоянии между собой и выполнены в виде полуцилиндрических вертикальных стенок, состоящих из N-секторов, выполненных в виде перпендикулярно размещенных линеек излучателей и линеек фотоприемников, первыми и вторыми выходами N-секторов первого и второго датчиков являются соответственно выходы горизонтально и вертикально расположенных линеек фотоприемников, первые и вторые выходы N-1 секторов первого и второго датчиков соединены соответственно с первыми, вторыми, третьими и четвертыми входами N-1 измерительных блоков, пятый вход, которого соединен с кнопкой «Пуск», первый, второй, n-третьи и n-четвертые группы выходов N-1 измерительных блоков соединены с входами аналого-цифрового преобразователя, выход которого соединен с входом блока памяти, выход которого через передающее устройство, приемное устройство, согласующее устройство с входом микроЭВМ.

Кроме того, блок измерений содержит первый и второй измерительные устройства, первый, второй, третий и четвертый элементы ИЛИ, первый и второй блоки логики, причем первые входы N-1 блоков измерений являются входами первого элемента ИЛИ и одновременно первыми входами первого блока логики, вторые входы N-1 блоков измерений являются входами второго элемента ИЛИ и одновременно вторыми входами первого блока логики, третьи входы N-1 блоков измерений являются входами третьего элемента ИЛИ и первыми входами второго блока логики, четвертые входы N-1 блоков измерений являются входами четвертого элемента ИЛИ и вторыми входами второго блока логики, пятые входы N-1 блоков измерений являются третьими входами первого и второго блоков логики, выход первого и второго элементов ИЛИ соединены соответственно с первыми входами первого и второго измерительных устройств, выходы третьего и четвертого элементов ИЛИ соединены соответственно со вторыми входами первого и второго измерительных устройств, выход источника питания соединен с линейками излучающих диодов, блок логики состоит из матрицы элементов И, из матрицы триггеров, первого и второго элементов ИЛИ, дифференцирующей цепи, причем первые, вторые и третий входы блока логики являются соответственно первыми и вторыми входами матрицы элементов И, первым входом второго элемента ИЛИ, а выходы матрицы элементов И соединены с первыми входами триггеров, вторые входы которых соединены с выходом дифференцирующей цепи, выходы триггеров соединены с входами первого элемента ИЛИ, выход которого соединен со вторым входом второго элемента ИЛИ, выход которого соединен с входом дифференцирующей цепи, выходы триггеров являются выходами блока логики, выходы первого, второго измерительного устройства и выходы первого, второго блоков логики, являются соответственно первым, вторым n-третьими и n-четвертыми выходами блока измерений.

Изобретение поясняется чертежами.

На фиг.1 приведена схема стенда испытания осколочного боеприпаса с круговым полем разлета осколков, на фиг.2 - мишенная обстановка для определения закона распределения осколков по направлениям, на фиг.3 структурная схема измерения характеристик осколочного боеприпаса в одном из секторов первого и второго датчика, на фиг.4 - структурная схема одного из блоков измерений; на фиг.5 - структурная схема блока логики, на фиг.6 - гистограмма и кривая распределения осколков по направлениям разлета, на фиг.7 - приведена таблица распределения осколков по скоростям, на фиг.8 - таблица распределения осколков по массе.

Стенд испытаний осколочного боеприпаса содержит пульт 1 управления подрывом, стойку (штатив) 2 для установки подрываемого боеприпаса 3 с электродетонатором 4, первый 5 и второй 6 датчики, полуцилиндрическую стенку 7, n-блоков 8 измерений, аналоге - цифровой преобразователь 9, блок 10 памяти, передающее устройство 11, приемное устройство 12, согласующее устройство 13, микроЭВМ 14.

Первый 5 и второй 6 датчики выполнены в виде двух перпендикулярно расположенных линеек излучающих диодов 15 и линеек фотоприемников 16, источника 17 питания.

Блок 8 измерений содержит первый 18 и второй 19 измерительные каналы, первый 20, второй 21, третий 22 и четвертый 23 элементы ИЛИ, первый 24 и второй 25 блок логики.

Блоки (24, 25) логики состоят из матрицы элементов И 26, из матрицы триггеров 27, первого 28 и второго 29 элементов ИЛИ, дифференцирующей цепи 30.

Описание работы устройства.

Осуществляют подрыв боевой части в специальной мишенной обстановке, представляющей собой полуцилиндр, улавливающий часть осколков, летящих в направлении, определяемом двугранным углом Δθ. Щиты полуцилиндра устанавливаются на одинаковом расстоянии R от центра БЧ (фиг.1). Угол φ разбивается на угловые секторы шириной Δφ_j=φ_j-φ_j-φ_j-1 (j=1, 2, …, n), границы которых на щитах обозначены вертикальными линиями. Линии пересечения полуцилиндра плоскостями двугранного угла вместе с вертикальными линиями образуют площадки, улавливающие осколки, летящие в направлениях, ограниченных углами Δθ и Δφ_j. При взрыве БЧ в щитах образуются пробоины, число Δn_j которых подсчитывается в каждой площадке. Число Δn_j увеличивается в - раз и тем самым определяется количество осколков ΔN_j, летящих в угловом секторе Δφ_j, примыкающем к углу φ_j (фиг.2).

В момент выдачи команды «Пуск» на детонатор 4 боеприпаса, происходит подрыв осколочного боеприпаса и, кроме того, сигнал поступает на пятые входы блоков 8 измерений для обнуление триггеров (27) блоков логики (24, 25).

При пролете осколочного поля боеприпаса относительно первого 5 датчика происходит срабатывание чувствительных элементов линеек фотоприемников (15, 16), расположенных в вертикальной и горизонтальной плоскостях, и сигналы выдаются на первый и второй входы одного из блоков 8 измерений.

При пролете осколочного поля боеприпаса относительно второго 6 датчика происходит срабатывания чувствительных элементов линеек фотоприемников (15, 16) расположенных в вертикальной и горизонтальной плоскостях, и сигналы выдаются на третий и четвертые входы одного из блоков 8 измерений.

Блоки 8 измерений определяют скорость движения осколков и координаты его движения на основе информации о временном интервале между моментами срабатывания датчиков (5, 6) и комбинации сработавших чувствительных элементов фотоприемников (15, 16) (фиг.4).

Это происходит следующим образом.

В момент пролета осколков относительно первого 5 датчика происходит срабатывание определенной комбинации чувствительных элементов (15, 16) линеек фотоприемника в соответствии с координатами пролета осколков в плоскости.

Сигналы с выходов датчика 5 через первые 20 и вторые 21 элементы ИЛИ поступают одновременно на запуск первого 18 и второго 19 измерительных устройств и на первые и вторые входы первого 24 блока логики (фиг.4).

В момент пролета осколков относительно второго 2 датчика происходит срабатывание определенной комбинации чувствительных элементов 17 датчика соответствующих координатам пролета осколков в плоскости.

Сигналы с выходов датчика 6 через третий 22 и четвертый 23 элементы ИЛИ поступают одновременно на остановку первого 18 и второго 19 измерительных приборов и на первые и вторые входы второго 25 блока логики (фиг.4).

Сигналы с выходов первого 18 и второго 19 измерительных устройств являются первыми и вторыми выходами блока 8 измерений и поступают на входы аналого-цифрового преобразователя 9 (фиг.4).

Коды сигналов, поступающих на первые и вторые входы первого 24 блока логики, соответствуют координатам движения осколков и обеспечивают срабатывание определенной комбинации матрицы элементов И 26, сигналы с выхода которых обеспечивают срабатывание комбинации матрицы триггеров 27, сигналы с выхода которых поступают на входы первого 28 элемента ИЛИ с выхода которого поступают на второй вход второго 29 элемента ИЛИ, с выхода которого поступают на вход дифференцирующей цепи 30, с выхода которой поступают на входы обнуления матрицы триггеров 27 (фиг.5).

Дифференцирующая цепь 30 обеспечивает обнуления триггеров в момент подачи команды «Пуск» и в момент прохода эшелона осколков.

Сигналы с выходов блока логики 24 (25) соответствуют координатам пролета осколков и являются одновременно n-третьими и n-четвертыми выходами блока 8 измерений и поступают на входы аналого-цифрового преобразователя 9 (фиг.1).

Аналогично работает и второй 25 блок логики.

Сигналы с выхода аналого-цифрового преобразователя 9, поступают на вход блока 10 памяти, с выхода которого через передающее устройство 11, приемное устройство 12, согласующее устройство 13 поступают на вход микроЭВМ 14. МикроЭВМ на основе алгоритмов определяет дифференциальный закон, распределения осколков по направлениям разлета, распределения осколков по скорости, геометрическим размерам и массе.

Алгоритм определения гистограммы и дифференциального закона распределения осколков по направлениям разлета, заключается в том, что в направлении разлета осколков выбираются угловые сектора шириной Δφ_j=φ_j-φ_j-1 (j=1, 2, …, n), определяется количество осколков Δn_j в каждом угловом секторе неконтактных датчиков в момент взрыва боевой части, определяется общее число осколков в секторах, находится относительное число осколков и рассчитывается соответствующая высота столбца гистограммы в соответствии с выражением:

j=1, 2, …, n.

Примерный вид гистограммы, а также сглаживающая кривая приведены на фиг.6.

Геометрические размеры осколков снаряда определяются в виде выражений l_x=ni, l_y=nj, где n - количества одновременно сработавших элементов, i, j - линейные размеры чувствительных элементов линеек фотоприемников в плоскости.

Начальная скорость разлета осколков V₀ является важнейшей характеристикой, позволяющей определить абсолютную начальную скорость движения осколков V₀₁ в условиях реального взрыва и тем самым решать целый ряд задач по определению поражающего действия боевых частей или оценке безопасности их применения. Экспериментально скорость V₀ находится путем подрыва авиационной боеприпаса и регистрации времени пролета осколков Δτ некоторой базы ΔL. Время измеряется различными хронометрами (в данном случае неконтактными датчиками). Средняя скорость движения осколка затем приводится к начальной скорости осколка V₀ с помощью уравнения движения его центра массы.

Затем начальные скорости заносится в таблицу по угловым секторам Δφ (фиг.7).

Закон распределения осколков по массе определяется экспериментально с помощью стенда углового улавливания. Результаты эксперимента позволяют построить двумерную матрицу N_ij, где N_ij - число осколков i-ой массовой группы в j-ой угловой зоне. Ширина угловой зоны Δφ обычно принимается в пределах 2…5° (фиг.8).

Таким образом, предлагаемый способ испытаний осколочных боеприпасов и стенд для его реализации позволяют обеспечить оперативную обработку экспериментальных данных.

Изобретения относятся к полигонным испытаниям боеприпасов. Боеприпас устанавливают в центре щитовой мишенной обстановки, которая выполнена в виде полуцилиндрической вертикальной стенки, размещают боеприпас в горизонтальном положении на стойке с высотой, равной половине высоты стенки, совмещают оси боеприпаса с прямой, соединяющей вертикальные торцы стенки, дополнительно вводят два неконтактных датчика, которые размещают на заданном расстоянии между собой и выполняют в виде полуцилиндрических вертикальных стенок, состоящих из N-секторов, которые содержат перпендикулярно размещенные линейки фотоприемников и излучателей, определяют скорости движения эшелонов осколков в каждом секторе за счет фиксации в процессе движения осколков снаряда к мишени моментов времени срабатываний элементов фотоприемников первого и второго датчиков. Далее определяют количество эшелонов осколков снаряда, фиксируют пространственные положения сработавших чувствительных элементов линеек фотоприемников в плоскости, осуществляют передачу данных на микроЭВМ, осуществляют определение координат движения осколков и определяют геометрические размеры осколков. Повышается оперативность обработки экспериментальных данных. 2 н. и 1 з.п. ф-лы, 8 ил.

1. Способ испытания осколочного боеприпаса с круговым полем разлета осколков, заключающийся в установке боеприпаса в центре щитовой мишенной обстановки, которая выполнена в виде полуцилиндрической вертикальной стенки, размещении боеприпаса в горизонтальном положении на стойке с высотой, равной половине высоты стенки, совмещении оси боеприпаса с прямой, соединяющей вертикальные торцы стенки, нанесении на внутренней поверхности обшивки контуров проекции части сферы, ограниченной двумя меридиональными сечениями с углом между ними, а также линии границ угловых секторов с шагом, регистрации пробоин после подрыва в каждом секторе обшивки, измерении размеров и площадей пробоин, осуществлении их пересчета на массу осколка, определении распределения осколков по углам, отличающийся тем, что дополнительно вводят два неконтактных датчика, которые размещают на заданном расстоянии между собой и выполняют в виде полуцилиндрических вертикальных стенок, состоящих из N-секторов, выполненных в виде перпендикулярно размещенных линеек фотоприемников и излучателей, определяют скорости движения эшелонов осколков в каждом секторе за счет фиксации в процессе движения осколков снаряда к мишени моментов времени срабатываний элементов фотоприемников первого и второго датчиков, определяют количество эшелонов осколков снаряда на основе анализа количества последовательных срабатываний чувствительных элементов линеек фотоприемников, фиксируют пространственные положения сработавших чувствительных элементов линеек фотоприемников в плоскости, осуществляют передачу данных по линии неконтактной связи на микроЭВМ, осуществляют оперативное определение координат движения осколков на основе информации о пространственных положениях сработавших чувствительных элементов линеек фотоприемников, осуществляют оперативное определение геометрических размеров осколков в виде выражений l_xi=in_i, l_yi=jn_j, где n_i, n_j - количества одновременно сработавших элементов в плоскости, i, j - линейные размеры чувствительных элементов линеек фотоприемников в плоскости, осуществляют оперативное определение гистограмм распределения осколков и дифференциальный закон распределения осколков по направлениям разлета, осуществляют оперативное определение распределения осколков по геометрическим размерам и скоростям.

2. Стенд испытания осколочного боеприпаса состоит из щитовой мишенной обстановки, выполненной в виде полуцилиндрической вертикальной стенки, обшитой листовым материалом, в который дополнительно введены первый и второй датчики, N-1 измерительные блоки, аналого-цифровой преобразователь, блок памяти, передающее устройство, приемное устройство и ЭВМ, причем первый и второй датчики размещены на заданном расстоянии между собой и выполнены в виде полуцилиндрических вертикальных стенок, состоящих из N-секторов, выполненных в виде перпендикулярно размещенных линеек излучателей и линеек фотоприемников, причем первыми и вторыми выходами N-секторов первого и второго датчиков являются соответственно выходы горизонтально и вертикально расположенных линеек фотоприемников, первые и вторые выходы N-1 секторов первого и второго датчиков соединены соответственно с первыми, вторыми, третьими и четвертыми входами N-1 измерительных блоков, пятый вход которого соединен с кнопкой «Пуск».

3. Стенд испытания осколочного боеприпаса по п.2, отличающийся тем, что блок измерений содержит первый и второй измерительные устройства, первый, второй, третий и четвертый элементы ИЛИ, первый и второй блоки логики, причем первые входы N-1 измерительных блоков являются входами первого элемента ИЛИ и одновременно первыми входами первого блока логики, вторые входы N-1 измерительных блоков являются входами второго элемента ИЛИ и одновременно вторыми входами первого блока логики, третьи входы N-1 измерительных устройств являются входами третьего элемента ИЛИ и первыми входами второго блока логики, четвертые входы N-1 измерительных устройств являются входами четвертого элемента ИЛИ и вторыми входами второго блока логики, пятые входы N-1 блока измерений являются третьими входами первого и второго блоков логики, выход первого и второго элементов ИЛИ соединены соответственно с первыми входами первого и второго измерительных устройств, выходы третьего и четвертого элементов ИЛИ соединены соответственно со вторыми входами первого и второго измерительных устройств, выход источника питания соединен с линейками излучающих диодов, блок логики состоит из матрицы элементов И, из матрицы триггеров, первого и второго элементов ИЛИ, дифференцирующей цепи, причем первые, вторые и третий входы блока логики являются соответственно первыми и вторыми входами матрицы элементов И, первым входом второго элемента ИЛИ, а выходы матрицы элементов И соединены с первыми входами триггеров, вторые входы которых соединены с выходом дифференцирующей цепи, выходы триггеров соединены с входами первого элемента ИЛИ, выход которого соединен со вторым входом первого элемента ИЛИ, выход которого соединен с входом дифференцирующей цепи, выходы триггеров являются выходами блока логики, выходы первого, второго измерительных устройств и выходы первого, второго блоков логики являются соответственно первым, вторым n-третьими и n-четвертыми выходами блока измерений.