СПОСОБ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПРОГРАММИРОВАНИЯ СНАРЯДА Российский патент 2015 года по МПК F42C17/04 F42C11/00 F41A21/32 G01P3/66 

Изобретение относится к проблеме программирования снаряда во время прохождения сквозь ствол и/или дульный тормоз. Кроме того, связанное с изобретением устройство подходит для измерения начальной скорости V₀ снаряда и в целом для передачи энергии на снаряд.

Программируемому снаряду должна быть сообщена информация, например время детонации и/или траектория полета. В системах, в которых время детонации рассчитывается из измеренной начальной скорости V₀ снаряда, информация может передаваться только в стволе и/или в полете. Если программирование происходит еще перед выходом из ствола орудия, то снаряд пролетает, как правило, мимо программного устройства с начальной скоростью V₀ и вместе с тем со смещением относительно программного устройства.

Известное программное устройство описано в публикации СН 691143 А5. С помощью контурной катушки передатчика информация о катушке обратной связи индуктивным способом передается в/на снаряд. Данное программное устройство имеет массивную конструкцию, что из-за массы и крутящего момента может негативно отразиться на орудии. Одновременно неэкранированная контурная катушка передатчика программируемости может привести к нежелательному излучению, так как катушка работает также как антенна. Излучаемый сигнал можно обнаружить и получить из данного вывода на месте орудия.

Из WO 2009/085064 А2 известен способ, при котором программирование производится досылкой световых лучей. Для этого снаряд по окружности снабжен оптическими датчиками.

Неопубликованная ранее публикация DE 102009024508.1 относится к способу корректирования траектории полета управляемого снаряда специально посредством калибрования снарядов на снаряде соответственно среднекалиберного снаряда. При этом предложено каждым снарядом в отдельности вести огонь (непрерывный огонь, быстрый одиночный огонь), а дополнительную информацию по отдельному снаряду передавать в направлении магнитного поля Земли. Калибрование снарядов осуществляется по принципу управления снарядами по ведущему лучу. Каждый снаряд считывает только определенный для снаряда ведущий луч и посредством дополнительной информации может определять свое абсолютное положение в пространстве, чтобы таким образом добиться правильного корректирующего импульса.

Альтернативные возможности передачи, например, посредством микроволнового генератора известны, в том числе из публикации ЕР 1726911 A1.

Поэтому хотя во время полета программирование технически возможно, однако и оно подвержено простым помехам.

Задачей изобретения является создание системы, которая имеет простую компоновку и позволяет осуществлять оптимальное программирование.

Задача решается посредством признаков пунктов 1 соответственно 7 формулы изобретения. Предпочтительные формы осуществления изобретения указаны в дополнительных пунктах формулы изобретения.

При этом изобретение исходит из идеи выполнения программирования индуктивными и/или емкостными датчиками во время прохождения снаряда сквозь ствол и прохождения через дульный тормоз. Предложено использовать волновод для программирования, так как электромагнитное поле сконцентрировано в волноводе.

Использование волновода ниже граничной частоты для измерения начальной скорости снаряда и т.п. известно уже из публикации DE 102006058375 А. В ней предложено использовать в качестве волновода ствол, соответственно, пусковую трубу и/или части дульного тормоза (волноводом считается трубка с характерным поперечным сечением, которая имеет стенку с высокой электропроводностью, причем в технике широко распространены, прежде всего, волноводы с прямоугольным и круглым сечением), которая работает, однако, ниже граничной частоты соответствующей моды волновода. В публикации WO 2009/141055 А данная идея развита дальше и предложена комбинация двух методов измерения начальной скорости V₀ снаряда.

Теперь волновод используется не (только) для измерения V₀, но и в соответствии с изобретением для программирования. Наряду с волноводом система, соответственно, устройство программирования, содержит передающий соединитель для программирования, который питается от генератора сигналов. Программируемый снаряд содержит для программирования приемный соединитель, который функционально связан с передающим соединителем. Кроме того, в снаряде находится, по меньшей мере, один программируемый процессор и т.д., который использует принятый приемным соединителем сигнал и программирует снаряд. С помощью контрольного сигнала функционально связанного с волноводом приемного соединителя в предпочтительном варианте осуществления изобретения может контролироваться программирование.

Волноводом для программирования может быть ствол, дульный тормоз или дополнительная часть между концом ствола и началом дульного тормоза или волновод также может устанавливаться на конце дульного тормоза. Предпочтительной формой исполнения изобретения является соединение в зоне перед срезом дульного тормоза, если, например, предусмотрена также передача энергии на снаряд или пулю.

Генератор сигналов (например, осциллятор), как и для измерения V₀, подает сигнал с постоянной средней частотой, которая используется ниже минимальной граничной частоты волновода. Посредством геометрии и видом передающего соединителя (катушка, диполь и т.д.) создаются несколько мод волновода (TE_mn с m=0, 1, 2… и n=1, 2, 3…). Генератор сигналов создает либо несущую частоту в режиме незатухающих колебаний (режим CW), либо модулированный сигнал.

Если предусмотрено проводить измерение V₀ с помощью одного или нескольких волноводов, то программирование должно происходить после измерения V₀. В данном случае также предпочтительно устанавливать волновод для программирования после дульного тормоза.

Начальная скорость V₀ снаряда может измеряться или определяться предпочтительно перед и/или после снаряда. При измерении перед снарядом учитывается тот факт, что на вершину снаряда при прохождении пустого волновода влияет электромагнитное поле. При измерении после снаряда используется в основном плоская или ровная поверхность основания, вследствие чего измерение происходит независимо от формы вершины снаряда. При этом на основание влияет электромагнитное поле. Данное изменение регистрируется приемным соединителем и подается в устройство обработки данных. Такой способ известен из публикации WO 2009/141055 А1. Расстояние между передающим соединителем, который со своей стороны получает сигналы осциллятора, и приемным соединителем меняется и может выбираться индивидуально в зависимости от селекции мод волновода, однако в зависимости от калибра, внутреннего размера волновода, а также частоты.

Устройство может дополняться системой передачи энергии или комбинироваться с ней. Для программируемых снарядов энергия должна подаваться снаряду для интегрированной в него электроники и для запуска детонационной цепи. Передача происходит предпочтительно индуктивными и/или емкостными датчиками, для чего может быть использован волновод. Для передачи энергии применяется уже имеющийся или другой передающий соединитель, который подает необходимую энергию на датчик в снаряде в виде третьей частоты, который загружает накопитель, электрически соединенный с датчиком. Передача энергии должна происходить со своей стороны перед программированием, так что предпочтительно для программирования устанавливать волновод на конце дульного тормоза и вследствие этого интервал между передачей энергии и программированием оказывается достаточным для выполнения программирования.

Благодаря концентрации поля в волноводе для необходимого сигнала требуется меньшее количество энергии для шумового отношения (S/N). Путем выбора значения частоты ниже граничной частоты наружу излучается только незначительное количество радиации, программирование более устойчиво к помехам.

Более подробно изобретение поясняется с помощью примера выполнения и фигур чертежей.

На фигурах схематически показано:

фиг.1 - программное устройство;

фиг.2 - диаграмма процесса для отображения последовательности программирования;

фиг.3 - дооснащение устройства измерением V₀, а также устройством передачи энергии.

На фиг.1 показано программное устройство или программный модуль 1. Программное устройство 1 состоит, по меньшей мере, из одного волновода 2 или секции (-й) волновода, а также, по меньшей мере, из одного передающего соединителя 3, который питается от осциллятора 4 с частотой f₁. Снаряду 5 при прохождении через программное устройство 1 должна передаваться необходимая информация, например, время демонтажа. Волновод 2 может быть подключен к дульному тормозу 6 (при наличии) (если смотреть в направлении выстрела) или установлен между дульным тормозом 6 и стволом 7 (см. фиг. 4 - аналогично устройству для передачи энергии, если оно не установлено).

Принцип действия или способ программирования указаны ниже.

Сигнал с частотой f₁ находится ниже граничной частоты соответствующей моды волновода. Чтобы программирование не зависело от величины начальной скорости V₀ снаряда, частота должна быть больше 0 Гц. Это способствует тому, что начальная скорость V₀ как медленных, так и быстрых снарядов не оказывает влияния на программирование. На носитель частоты f₁ модулируется (18) информация, затем модулированный сигнал подается передающему соединителю 3. Передающий соединитель 3 возбуждает соответствующее электромагнитное поле в волноводе 2. Если снаряд 5 проходит волновод 2, то он (снаряд 5) принимает сигнал без контакта с емкостным и/или индуктивным соединением посредством находящегося в снаряде 5 приемного соединителя 8. Для этого подходят, например, катушка на снаряде 5, диполь, установленный в/на снаряде 5, а также щелевой излучатель (щель (-и) находятся на поверхности) и т.д. В снаряде 5 с приемным соединителем 8 электрически соединен процессор 19 или аналогичное устройство, который выполняет программирование в снаряде 5.

Контрольный сигнал, получаемый приемным соединителем 9, находящимся в/на волноводе 2, и посылаемый приемным устройством 10, подключенным к соединителю 9, может использоваться для проверки программирования. Он необходим только условно с тем, чтобы можно было бы отказаться от данного контроля. На фиг.2 наглядно представлена последовательность программирования.

В дальнейшем программирование может комбинироваться с передачей энергии и/или измерением V₀. Это представлено на фиг.3.

Частоты f₂ и f₃ предпочтительно оптимизируются для измерения V₀ и передачи энергии, если используемые для измерения и передачи энергии частоты (те же самые f₂=f₃) имеют уже оптимальные значения.

Поскольку программирование происходит по времени после измерения V₀, например, посредством устройства 20 и после передачи энергии посредством модуля 21 передачи энергии, то конструктивные элементы (соединители) для измерения и передачи должны включаться в пределах измерительного и программного устройства в направлении прохождения снаряда перед волноводом 2 программирования. Пригодным оказалось подключение дополнительного волновода 11 между стволом 7 и имеющимся дульным тормозом 6. При этом волновод является составной частью устройства 20 и модуля 21.

При прохождении снаряда 5 через волновод 11 начальная скорость V₀ снаряда измеряется известным способом посредством передающего соединителя 12 и приемного соединителя 13. Для этого передающий соединитель 12 с частотой f₂ питается через генератор 22 сигналов. Необходимый для измерения входной сигнал считывается посредством приемного соединителя 13 и передается в устройство 16 обработки данных. Полученная отсюда начальная скорость снаряда поступает в программное устройство 1 и через модулятор 18 в виде информационного сигнала модулируется носителю с частотой f₁.

Для дополнительной передачи энергии снаряд 5 снабжен датчиком 14, который принимает сигнал с частотой f₃ другого генератора 23 сигналов и загружает накопитель 15 в снаряде 5. При пролете снаряд 5 получает необходимое количество энергии, так что накопитель 15 загружается после покидания волновода или секции 11 волновода. При этом может использоваться тот же передающий соединитель 12, который однако для передачи энергии питается предпочтительно от другого генератора 17 сигналов.

Измерение начальной скорости V₀ снаряда может проводиться перед и/или после передачи энергии. Однако процесс способа необходимо выполнять перед программированием.

Изобретение относится к области программирования снаряда во время прохождения им ствола или дульного тормоза. Предложено выполнение программирования снаряда (5) индуктивными и/или емкостными датчиками. Предложено использовать волновод (2, 11) для программирования, так как электромагнитное поле сконцентрировано в волноводе. Используемое при этом программное устройство (1) состоит, по меньшей мере, из одного волновода (2, 11), который предпочтительно находится или установлен в зоне ствола, например, перед дульным тормозом (6). Соединитель (3) для передачи питается от генератора (4) сигналов. В модуляторе (18) на несущую частоту (f₁) модулируется информация, предусмотренная для снаряда (5). На/в снаряде (5) установлен приёмный соединитель (8), который электрически подключен к накопителю или процессору (19) в снаряде (5). Он принимает модулированный сигнал и передает его дальше в процессор (19), где далее происходит сам процесс программирования. Изобретение позволяет создать систему, которая имеет простую компоновку и позволяет осуществлять оптимальное программирование. 2 н. и 9 з.п. ф-лы, 3 ил.

1. Способ программирования снаряда (5) во время его прохождения сквозь ствол (7), дульный тормоз (6) или подобный элемент посредством программного устройства (1),
отличающийся тем, что при прохождении снаряду (5) сообщают создаваемую для программирования генератором (4) сигналов частоту (f₁), причем на несущую частоту (f₁) модулируют информацию для программирования, и программирование в течение прохождения снаряда осуществляют посредством волновода (2), который эксплуатируют ниже граничной частоты соответствующей моды волновода (ТЕ, ТМ), причем энергию, необходимую для интегрированной электроники снаряда (5), передают посредством модуля (21) передачи энергии перед программированием.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что в волноводе (2, 11) можно осуществлять измерение начальной скорости V₀ снаряда (5) посредством сгенерированной для измерения частоты (f₁), которая по времени проходит перед программированием.

3. Способ по п.2, отличающийся тем, что возбуждают соответствующее электромагнитное поле в волноводе (2, 11), так что частота (f₁) в снаряде (5) может отражаться и обрабатываться.

4. Способ по любому из пп.1-3, отличающийся тем, что в волноводе (2, 11) можно осуществлять передачу энергии на снаряд (5) посредством сгенерированной для передачи энергии частоты (f₃).

5. Способ по любому из пп.1-3, отличающийся тем, что величины частот (f_1-3) составляют более 0 Гц.

6. Способ по п.4, отличающийся тем, что величины частот (f_1-3) составляют более 0 Гц.

7. Устройство 1 программирования снаряда (5) во время прохождения его сквозь ствол (7), дульный тормоз (6) или подобный элемент, содержащее: волновод (2), который может являться стволом (7), дульным тормозом (6) или дополнительным элементом между концом ствола (7) и началом дульного тормоза (6) или дополнительно устанавливаться на конце дульного тормоза (6); передающий соединитель (3), который питается от генератора (4) сигналов с частотой (f₁) ниже граничной частоты соответствующей моды волновода; модулятор (18), выполненный с возможностью модуляции предусмотренной для снаряда (5) информации на несущую частоту (f₁); установленный на/в снаряде (5) приемный соединитель (8), электрически соединенный с накопителем или процессором (19) в снаряде (5); а также модуль (21) передачи энергии, выполненный с возможностью передачи энергии, необходимой для интегрированной электроники снаряда (5) перед программированием.

8. Устройство по п.7, отличающееся тем, что приемный соединитель (8) может представлять собой катушку на снаряде 5, диполь, установленный в/на снаряде (5), и/или щелевой излучатель и т.д.

9. Устройство по п.7 или 8, отличающееся тем, что на/в волноводе установлен дополнительный приемный соединитель (9) с подключенным к нему приемным устройством (10), сигнал которых может использоваться в качестве контрольного сигнала для проверки программирования.

10. Устройство по п.9, отличающееся тем, что
перед программным устройством (1) для измерения начальной скорости V₀ снаряда и/или передачи энергии установлены блоки (12, 13, 22, 23), например передающий соединитель (12), приемный соединитель (13) и генератор (22, 23) сигналов измерительного устройства (20) и/или модуля (21) передачи энергии, которые предпочтительно содержат общий волновод (11).

11. Устройство по п.10, отличающееся тем, что
снаряд (5) для передачи энергии снабжен датчиком (14), который выполнен с возможностью приема сигнала с частотой (13) генератора (23) сигналов и загрузки накопителя (15) в снаряде (5).