СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ХАРАКТЕРИСТИК ОСКОЛОЧНОГО ПОЛЯ БОЕПРИПАСА И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ Российский патент 2014 года по МПК F42B35/00 

ТИзобретение относится к области испытаний боеприпасов и может быть использовано для определения характеристик осколочного действия боеприпасов.

Известен способ определения начальной скорости осколка, заключающийся во взрывном метании осколка в заданном направлении и определении времени пролета осколком расстояния от точки взрыва до некоторого экрана, приведении средней скорости осколка к начальной скорости осколка с помощью уравнения движения его центра массы (А.Н. Дорофеев, А.П. Морозов, Р.С. Саркисян. Авиационные боеприпасы. ВВИА им. проф. Н.Е. Жуковского, 1978, с.210-214, 218-219, 228).

Известно устройство для определения начальной скорости осколка, содержащее устройство метания, экран, устройство регистрации времени пролета осколка от точки взрыва до экрана (А.Н. Дорофеев, А.П. Морозов, Р.С. Саркисян. Авиационные боеприпасы. ВВИА им. проф. Н.Е. Жуковского, 1978, с.210-214, 218-219, 228).

Недостатком известных способа и устройства является недостаточная информативность, так как с их помощью определяется только начальная скорость одного осколка, но не определяются другие характеристики осколочного поля боеприпасов.

Известен способ определения характеристик осколочного поля боеприпасов, заключающийся в подрыве боеприпаса, расположенного горизонтально в центре полуцилиндрической мишени, и последующих расчетах дифференциального закона распределения осколков по направлениям разлета и закона распределения осколков по их массам (А.Н. Дорофеев, А.П. Морозов, Р.С. Саркисян. Авиационные боеприпасы. ВВИА им. проф. Н.Е. Жуковского, 1978, с.210-214, 218-219, 228).

Известно устройство, состоящее из боеприпаса, полуцилиндрической мишени и устройства инициирования (А.Н. Дорофеев, А.П. Морозов, Р.С. Саркисян. Авиационные боеприпасы. ВВИА им. проф. Н.Е. Жуковского, 1978, с.210-214, 218-219, 228).

Недостатком способа и устройства является недостаточная информативность, так как при их использовании определяются не все характеристики осколочного поля поражения боеприпасов, а именно скорости лидирующих и замыкающих осколков, средняя скорость и глубина осколочного поля поражения.

Наиболее близким к изобретению является способ определения характеристик осколочного поля боеприпаса, заключающийся в подрыве боеприпаса, расположенного горизонтально в центре полуцилиндрической мишени, с помощью системы инициирования, определении по пробоинам, образованным осколками боеприпаса, в мишени дифференциального закона распределения осколков по направлениям разлета и закона распределения осколков по их массам, при этом подрыв боеприпаса осуществляют во взрывной камере, получают временную зависимость фильтрованных частот Доплера сигналов, отраженных от части осколочного поля, относительно момента подрыва боеприпаса путем установки радиолокационного измерителя скорости так, что ось диаграммы направленности антенны составляет с плоскостью, проходящей через продольную ось боеприпаса и продольную ось щели взрывной камеры, острый угол α, осуществлении фильтрации частот Доплера сигналов, отраженных от части осколочного поля, при его нахождении в пределах диаграммы направленности радиолокационного измерителя скорости, определении скорости лидирующих и замыкающих осколков, средней скорости и глубины осколочного поля по временной зависимости фильтрованных частот Доплера сигналов, отраженных от части осколочного поля, относительно момента подрыва боеприпаса, отличающийся тем, что определяют количество эшелонов осколочного поля боеприпаса на основе анализа количества сработавших фильтров частот Доплера сигналов, отраженных от части осколочного поля (Мужичек С.М., Шайморданов С.Г., Новиков И.А., Винокуров В.И., патент РФ на изобретение №2451263 от 20.05.2012 г.).

Наиболее близким к изобретению является устройство определения характеристик осколочного поля боеприпаса, содержащее полуцилиндрическую мишень, взрывную камеру, боеприпас, устройство инициирования, радиолокационный измеритель скорости, электронно-вычислительную машину, при этом взрывная камера имеет щель, ширина и длина которой позволяют улавливать часть осколочного поля боеприпаса, летящую в направлении, определяемом двугранным углом Δθ, радиолокационный измеритель состоит из последовательно соединенных антенны, генератора высокой частоты, блока широкополосных усилителей, n фильтров, n ключей, вторые входы которых соединены с выходом устройства инициирования, а ось диаграммы направленности антенны составляет с плоскостью, проходящей через продольную ось боеприпаса и продольную ось щели взрывной камеры, острый угол α, выходы n ключей соединены n входами ЭВМ (Мужичек С.М., Шайморданов С.Г., Новиков И.А., Винокуров В.И., патент РФ на изобретение №2451263 от 20.05.2012 г.).

Недостатком способа и устройства является недостаточная информативность, обусловленная невозможностью определения количества эшелонов осколочного поля боеприпасов.

Технической задачей изобретения является повышение информативности способа за счет определения количества эшелонов осколочного поля боеприпасов.

Решение технической задачи или сущность изобретения заключается в том, что в способе определения характеристик осколочного поля поражения боеприпасов, заключающемся в подрыве боеприпаса, расположенного горизонтально в центре полуцилиндрической мишени, с помощью устройства инициирования, определении по пробоинам, образованным осколками боеприпаса в мишени, дифференциального закона распределения осколков по направлениям разлета и закона распределения осколков по их массам, при этом подрыв боеприпаса осуществляют во взрывной камере, получают временную зависимость фильтрованных частот Доплера сигналов, отраженных от части осколочного поля относительно момента подрыва боеприпаса, путем установки радиолокационного измерителя скорости так, что ось диаграммы направленности антенны составляет с плоскостью, проходящей через продольную ось боеприпаса и продольную ось щели взрывной камеры, острый угол, осуществлении фильтрации частот Доплера сигналов, отраженных от части осколочного поля, при его нахождении в пределах диаграммы направленности радиолокационного измерителя скорости, определении скорости лидирующих и замыкающих осколков, средней скорости и глубины осколочного поля по временной зависимости фильтрованных частот Доплера сигналов, отраженных от части осколочного поля относительно момента подрыва боеприпаса, дополнительно определяют количество эшелонов осколочного поля боеприпаса путем подсчета количества сработавших фильтров частот Доплера при анализе сигналов, отраженных от части осколочного поля.

Устройство, реализующее описанный способ, содержит полуцилиндрическую мишень, взрывную камеру, боеприпас, устройство инициирования, радиолокационный измеритель скорости, ЭВМ, при этом взрывная камера имеет щель, ширина и длина которой позволяет полуцилиндрической мишени улавливать часть осколочного поля боеприпаса, летящую в направлении, определяемом двугранным углом Δθ, радиолокационный измеритель скорости, состоящий из последовательно соединенных антенны, генератора высокой частоты, блока широкополосных усилителей, n фильтров, n ключей, вторые входы которых соединены с выходом устройства инициирования, а ось диаграммы направленности антенны составляет с плоскостью, проходящей через продольную ось боеприпаса и продольную ось щели взрывной камеры, острый угол α, выходы n ключей соединены с n входами микроЭВМ, в которое дополнительно введен блок определения эшелонов осколочного поля боеприпаса, первый вход и вторая группа входов которого соединены соответственно с первым и группой вторых выходов радиолокационного измерителя скорости, а первый и второй выходы блока определения эшелонов осколочного поля боеприпаса соединены с одними из n-входов микроЭВМ, блок определения эшелонов осколочного поля боеприпаса состоит из дифференцирующей цепи, первого и второго диодов, элемента НЕ, элемента И, генератора сигналов, первого и второго счетчиков, n триггеров, n линий задержек, элемента ИЛИ, при этом первой вход и вторая группа входов блока определения эшелонов осколочного поля боеприпаса являются соответственно входом дифференцирующей цепи и первыми входами n-триггеров, выход дифференцирующей цепи соединен с входами первого и второго диодов, выходы которых соединены соответственно непосредственно и через элемент НЕ с первым и вторым входами элемента И, третий вход которого соединен с выходом генератора импульсов, а выход - с первым входом первого счетчика, кроме того, выход дифференцирующей цепи соединен со вторыми входами n-триггеров и вторыми входами первого и второго счетчиков, выходы n-триггеров соединены n-входами линий задержек, выходы которых соединены с входами элемента ИЛИ, выход которого соединен с первым входом второго счетчика, выходы первого и второго счетчиков являются соответственно первым и вторым выходами блока определения эшелонов осколочного поля боеприпаса.

На фиг.1 приведена схема устройства определения характеристик осколочного поля поражения боеприпаса, где: 2 - полуцилиндрическая мишень; 1 - взрывная камера, 3 - боеприпас, 4 - устройство инициирования; 5 - радиолокационное устройство, 6 - микроЭВМ, 7 - блок определения эшелонов осколочного поля боеприпасов, 8 - антенна; 9 - генератор высокой частоты; 10 - блок широкополосных усилителей; 11 - фильтры; 12 - ключи; 13 - дифференцирующая цепь, 14, 15 - диоды, 16 - элемент НЕ, 17 - элемент И, 18 - генератор сигналов, 19, 20 - счетчики, 21 - триггеры, 22 - линии задержек, 23 - элемент ИЛИ. На фиг.2 приведена схема размещения боеприпаса во взрывной камере.

Устройство определения характеристик осколочного поля поражения осколочно-фугасных боеприпасов содержит взрывную камеру 1, полуцилиндрическую мишень 2, боеприпас 3, устройство 4 инициирования, радиолокационный измеритель 5 скорости, микроЭВМ 6, блок 7 определения эшелонов осколочного поля боеприпасов, радиолокационный измеритель 5 скорости состоит из последовательно соединенных антенны 8, генератора 9 высокой частоты, блока 10 широкополосных усилителей, n фильтров 11, n ключей 12, блок 7 определения эшелонов осколочного поля боеприпаса состоит из дифференцирующей цепи 13, первого 14 и второго 15 диодов, элемента НЕ 16, элемента И 17, генератора 18 сигналов, первого 19 и второго 20 счетчиков, n-триггеров 21, n-линий задержек 22, элемента ИЛИ 23.

Устройство функционирует следующим образом.

Исследуемый боеприпас размещается во взрывной камере 1 на высоте h от пола так, чтобы продукты взрыва его заряда взрывчатого вещества не оказывали влияния на процесс измерения скорости осколков, а продольная ось боеприпаса была совмещена со щелью взрывной камеры 1 таким образом, чтобы в щель попала часть осколочного поля боеприпаса, летящая в направлении, определяемом двугранным углом Δθ.

Пространство между щелью и полуцилиндрической мишенью 2 облучается СВЧ-энергией √, излучаемой генератором 9 через антенну 8.

Исследуемый боеприпас 3 подрывается с помощью устройства 4 инициирования, сигналом от которого происходит открывание n ключей 12.

При попадании заданной части осколочного поля в диаграмму направленности антенны 8 на выходе генератора 9 формируются сигналы с частотами Доплера Δf_n, зависящими от скорости движения осколочного поля. Эти сигналы усиливаются в блоке широкополосных усилителей 10 и поступают на входы n фильтров 11. На выходе каждого фильтра 11 формируется сигнал, соответствующий частоте настройки фильтра f_n.

Сигналы с выходов n фильтров 11 через первые входы n ключей 12 поступают на n входы микроЭВМ 6.

МикроЭВМ 6 осуществляет отображение временной зависимости фильтрованных частот Доплера сигналов, отраженных от заданной части осколочного поля относительно момента подрыва боеприпаса 3, определяет частоту (скорость) лидирующих и замыкающих осколков и глубину осколочного поля. Так, скорость лидирующих осколков определяется по значению частоты Доплера fn сигнала первого относительно момента подрыва боеприпаса 3 из выражения

Vn=(λfn)/2cosα,

где λ - длина волны излучаемого сигнала, α - угол.

Скорость замыкающих осколков определяется по значению частоты Доплера f_з сигнала последнего относительно момента подрыва боеприпаса 3 из выражения

Vn=(λfз)/2cosα,

где λ - длина волны излучаемого сигнала, α - угол.

Средняя скорость осколочного потока определяется из выражения

$$V_{cp.}=\frac{V_n-V_3}{2}$$ .

Далее определяют время t₁ и t₂, соответствующее моментам появления и пропадания сигнала, отраженного от осколочного поля боеприпаса 3.

Это происходит следующим образом.

С выхода блока 10 широкополосных усилителей сигнал, длительность которого пропорциональна размерам осколочного поля боеприпаса, поступает через дифференцирующую цепь 13 на входы первого 14 и второго 15 диодов. Первый 14 и второй 15 диоды включен по прямой и обратной схемам и обеспечивают фиксацию переднего и заднего фронта поступившего сигнала. Сигналы с выхода первого 14 и второго 15 диодов поступают на первый и второй входы элемента И 17, соответственно непосредственно и через элемент НЕ 16.

Элемент И 17 обеспечивает измерения временного интервала между передним и задним фронтами поступившего сигнала за счет прохождения сигнала с выхода генератора 18 импульсов на первый вход первого 19 счетчика. Сигнал с выхода первого 19 счетчика, пропорциональный длительности импульса, поступает на один из входов микроЭВМ 6, где определяется глубина осколочного поля из выражения L_n=(V_n-V₃)(t₂-t₁).

Количество эшелонов осколочного поля боеприпаса определяют путем подсчета количества сработавших фильтров 11. Это происходит следующим образом.

Сигналы со вторых выходов радиолокационного измерителя 5 скорости (выходов n фильтров 11) поступают на первые входы триггеров 21, которые в исходном положении обнулены, сигналом с выхода дифференцирующей цепи 13. Количество сработавших триггеров 21 зависит от эшелонов осколков. С выходов триггеров сигналы поступают на n линий задержек 22, которые обеспечивают разную временную задержку. С выходов n линий задержек 22 последовательность сигналов через элемент ИЛИ поступает на вход второго 20 счетчика, с выхода которого сигналы поступают на один из входов микроЭВМ.

Затем осколочное поле боеприпаса поступает на полуцилиндрическую мишень 2, которая изготовлена в виде листов картона, поделенного на сектора. После замера пробоин определяется закон распределения осколков по угловым секторам.

Группа изобретений относится к области испытания боеприпасов. Способ заключается в том, что подрыв боеприпаса осуществляют во взрывной камере, получают временную зависимость фильтрованных частот Доплера сигналов, отраженных от части осколочного поля относительно момента подрыва боеприпаса. Устанавливают радиолокационный измеритель скорости так, что ось диаграммы направленности антенны составляет с плоскостью, проходящей через продольную ось боеприпаса и продольную ось щели взрывной камеры, острый угол α. Частоты Доплера сигналов, отраженных от части осколочного поля, фильтруют при нахождении поля в пределах диаграммы направленности радиолокационного измерителя скорости. Скорости лидирующих и замыкающих осколков, среднюю скорость и глубину осколочного поля определяют по временной зависимости фильтрованных частот Доплера сигналов, отраженных от части осколочного поля относительно момента подрыва боеприпаса. Затем определяют количество эшелонов осколочного поля. Устройство содержит взрывную камеру, полуцилиндрическую мишень, боеприпас, устройство инициирования, радиолокационный измеритель скорости. Достигается повышение информативности испытаний. 2 н.п. ф-лы, 2 ил.

1. Способ определения характеристик осколочного поля боеприпаса, заключающийся в подрыве боеприпаса, расположенного горизонтально в центре полуцилиндрической мишени с помощью системы инициирования, определении по пробоинам, образованным осколками боеприпаса, в мишени дифференциального закона распределения осколков по направлениям разлета и закона распределения осколков по их массам, при этом подрыв боеприпаса осуществляют во взрывной камере, получают временную зависимость фильтрованных частот Доплера сигналов, отраженных от части осколочного поля, относительно момента подрыва боеприпаса путем установки радиолокационного измерителя скорости так, что ось диаграммы направленности антенны составляет с плоскостью, проходящей через продольную ось боеприпаса и продольную ось щели взрывной камеры, острый угол α, осуществлении фильтрации частот Доплера сигналов, отраженных от части осколочного поля, при его нахождении в пределах диаграммы направленности радиолокационного измерителя скорости, определении скорости лидирующих и замыкающих осколков, средней скорости и глубины осколочного поля по временной зависимости фильтрованных частот Доплера сигналов, отраженных от части осколочного поля, относительно момента подрыва боеприпаса, отличающийся тем, что определяют количество эшелонов осколочного поля боеприпаса путем подсчета количества сработавших фильтров частот Доплера при анализе сигналов, отраженных от части осколочного поля.

2. Устройство определения характеристик осколочного поля боеприпасов содержит взрывную камеру, полуцилиндрическую мишень, боеприпас, устройство инициирования, радиолокационный измеритель скорости, микроЭВМ, при этом взрывная камера имеет щель, ширина и длина которой позволяют улавливать часть осколочного поля боеприпаса, летящую в направлении, определяемом двугранным углом Δθ, радиолокационный измеритель состоит из последовательно соединенных антенны, генератора высокой частоты, блока широкополосных усилителей, n фильтров, n ключей, вторые входы которых соединены с выходом устройства инициирования, а ось диаграммы направленности антенны составляет с плоскостью, проходящей через продольную ось боеприпаса и продольную ось щели взрывной камеры, острый угол α, выход блока широкополосных усилителей, выходы n фильтров, n ключей являются соответственно первым, второй и третьей группой выходов радиолокационного измерителя скорости, третья группа выходов которого соединена с n входами микроЭВМ, отличающееся тем, что дополнительно введен блок определения эшелонов осколочного поля боеприпаса, первый вход и вторая группа входов которого соединены соответственно с первым и группой вторых выходов радиолокационного измерителя скорости, а первый и второй выходы блока определения эшелонов осколочного поля боеприпаса соединены с одними из n-входов микроЭВМ, блок определения эшелонов осколочного поля боеприпаса состоит из дифференцирующей цепи, первого и второго диодов, элемента НЕ, элемента И, генератора сигналов, первого и второго счетчиков, n- триггеров, n-линий задержек, элемента ИЛИ, при этом первый вход и вторая группа входов блока определения эшелонов осколочного поля боеприпаса являются соответственно входом дифференцирующей цепи и первыми входами n-триггеров, выход дифференцирующей цепи соединен с входами первого и второго диодов, выходы которых соединены соответственно непосредственно и через элемент НЕ с первым и вторым входами элемента И, третий вход которого соединен с выходом генератора импульсов, а выход - с первым входом первого счетчика, кроме того, выход дифференцирующей цепи соединен со вторыми входами n-триггеров и вторыми входами первого и второго счетчиков, выходы n-триггеров соединены n-входами линий задержек, выходы которых соединены с входами элемента ИЛИ, выход которого соединен с первым входом второго счетчика, выходы первого и второго счетчиков являются соответственно первым и вторым выходами блока определения эшелонов осколочного поля боеприпаса.