Способ введения в вычислительное устройство снаряда значения его дульной скорости Российский патент 2018 года по МПК F41A21/32 

Изобретение относится к области создания артиллерийского вооружения и боеприпасов и может быть использовано для коррекции траектории движения снарядов.

Измерение начальной скорости артиллерийских снарядов является одним из важнейших направлений работ в комплексе исследований по повышению эффективности ствольной артиллерии. Точное знание этой величины позволяет осуществлять коррекцию траектории снарядов за счет их торможения на ниспадающей ветви движения, а также уточнять время работы дистанционных взрывателей боеприпасов.

Известен способ измерения скорости снаряда, при котором эта величина измеряется с помощью баллистической установки, а затем, по радиосвязи вводится в вычислительное устройство снаряда (Научно-технический сборник ГНЦ РФ ФГУП «ЦНИИХМ» им. Д.И. Менделеева «Боеприпасы», 2016 г., №1, с. 64-68). Такой способ технически сложен, а кроме того, излучение баллистической установки позволяет противнику обнаружить место расположение стреляющего орудия.

Наиболее близкими по технической сущности к предлагаемому способу определения и введения в вычислительное устройство значения дульной скорости снаряда являются технические устройства, рассмотренные в патенте РФ №2406959.

В этих устройствах и способах измерения дульной скорости используется, по меньшей мере, одна пара катушек, расположенная, как правило, за дульным тормозом ствола. Катушки расположены на определенном расстоянии друг от друга, причем скорость V_o определяется измеренным временем, которое требуется снаряду, чтобы пройти определяемый катушками путь. Либо вместо катушек устанавливаются датчики давления. При прохождении снаряда датчики из-за давления газов на его дно приобретают расширение, которое преобразуется в электрический сигнал и при необходимости после усиления подается к подключенному устройству его обработки.

Недостатком этих способов является техническая сложность введения данных измерения дульной скорости в движущийся с высокой скоростью снаряд.

Задачей настоящего изобретения является упрощение измерения дульной скорости снаряда.

Сущность предлагаемого изобретения заключается в регистрации времени t, в течение которого снаряд пройдет расстояние L в зоне дульного тормоза на выходе из ствола орудия. В качестве точек отсчета этого времени являются моменты срабатывания миниатюрного гамма-детектора находящегося во взрывателе снаряда от воздействия на него излучения от источников гамма излучения, установленных на стволе орудия.

На схеме фиг. 1 показаны два положения снаряда (второе пунктиром), при которых детектор регистрирует излучение от излучателей гамма-частиц (импульсы на нижней части рисунка).

Скорость снаряда вычисляется с помощью соотношения:

V₀=L/t. (1)

Предлагаемый способ может быть реализован с использованием известных технических устройств и приемов обработки информации с электронных приборов.

Предлагаемый способ введения в вычислительное устройство снаряда значения его дульной скорости поясняются следующими схемами.

На фиг. 1 приведена схема измерения скорости снаряда на выходе из канала ствола орудия: 1 - ствол орудия, 2 - снаряд, 3 и 4 - излучатели гамма импульсов, 5 - гамма детектор в носовой части снаряда (во взрывателе), L - расстояние между излучателями, А, Т - соответственно оси амплитуды сигнала с детектора и времени, t - время пролета снаряда от излучателя 3 до излучателя 4. На фиг. 2 приведена схема, поясняющая устройство капсулы с изотопом цезия (стандартный источник типа ИГИ-Ц-4). На фиг. 3 показаны зоны установки (указаны стрелками) гамма-излучателей на дульном тормозе артустановки «Мста-С». На фиг. 4 приведена схема, поясняющая работу диода для регистрации гамма-квантов. На фиг. 5 показана схема построения дистанционного взрывателя с блоком измерения скорости снаряда радиационным методом.

Источник гамма-излучения

В качестве источника излучения гамма квантов предлагается использовать изотопы, например, Цезий-137. Этот изотоп успешно применяется в приборах неразрушающего контроля для дефектоскопирования различных материалов просвечиванием и позволяет контролировать стальные детали толщиной от 5 до 100 мм. Одинарная или двойная капсула, содержащая радионуклид цезий-137 в виде таблетки из порошка или гранулы на основе цеолита или стеклоплава обеспечивает среднюю энергию излучения 0,66 МЭВ. Период полураспада изотопа составляет 33 года (время близко ко времени эксплуатации орудия). Общий вид стандартной капсулы с изотопом цезия приведен на фиг. 2.

Источник типа ИГИ-Ц-4 имеет следующие параметры: диаметры - D=8 мм, и d=4,9 мм; высоты - Н=12 мм и h=5,5 мм.

Выбор источника с такими геометрическими размерами обусловлен необходимостью миниатюризации элементов для их установки в имеющиеся габариты стволов орудий, например, в дульные тормоза. Использование дульного тормоза, позволяет легко провести работы по установке источников радиоактивного излучения в специальных лабораториях. При этом устройство дульного тормоза позволяет установить эти миниатюрные источники в зоны, обеспечивающие полное отсутствие излучения снаружи ствола орудия. На фиг. 3 приведен пример дульного тормоза артиллерийской установки «Мcта», на котором стрелками указаны такие зоны.

Гашение ионизирующего излучения в металле ствола обеспечивается созданием необходимой толщины стали (стали со свинцом) в направлении излучения. Фокусирование излучения необходимо для исключения пересечения зон излучения одновременно от двух излучателей. Установка излучателей (цилиндр диаметром 8 мм и высотой 12 мм) в центрирующие пояски позволяет выполнить все мероприятия по фокусированию излучения и обеспечению гашения излучения до безопасных величин на поверхности ствола орудия (дульного тормоза). Излучатель должен быть сфокусирован на ось ствола орудия.

Элементы взрывателя, работа которых может быть нарушена при воздействии на них ионизирующего излучения, должны быть заэкранированы свинцовой оболочкой. Мощность воздействия излучателя должна быть минимальной и достаточной лишь для прохождения массива взрывателя до зоны установки детектора.

Детектор гамма-излучения

В связи с низковольтным питанием детекторов, пригодных для регистрации излучения от рассмотренного выше источника предлагается использовать полупроводниковые диоды на основе германия или кремния.

Схема, поясняющая принцип работы полупроводникового детектора приведена на фиг. 4. На нем показан диод, состоящий из пластин n-p типа, в котором за счет подачи смещения от батареи питания появляется обедненная область, в которой мало свободных носителей заряда. При попадании в эту область гамма-квантов, в ней возникают носители заряда, которые начинают движение к аноду и катоду. Такие диоды широко используются в портативных дозиметрах для регистрации ионизирующих излучений.

Детектор, на основе полупроводникового диода должен быть установлен по оси взрывателя (снаряда) для обеспечения прохождения им зоны облучения при движении снаряда по стволу орудия.

Пример такой установки диода по оси взрывателя показан на фиг. 5. На этом же рисунке кроме уже известных блоков взрывателя, описанных в других работах, приведен блок измерения скорости. Принцип построения этого блока рассмотрен ниже.

Блок измерения скорости

Основу блока составляют: электронная схема регистрации импульсов тока с детектора и специальный источник электропитания, позволяющий обеспечить работу схемы при движении снаряда в канале ствола.

Таким образом, рассмотренное техническое решение позволяет, используя отработанные известные элементы электронных приборов, обеспечить бесконтактное измерение дульной скорости каждого снаряда и не требует никакой предварительной подготовки.

Изложенные сведения о заявленном изобретении, охарактеризованном в независимом пункте формулы, свидетельствуют о возможности его осуществления с помощью описанных в заявке и известных средств и методов. Следовательно, заявленный способ соответствует условию промышленной применимости.

Изобретение относится к области создания артиллерийского вооружения и боеприпасов. Датчик ионизирующего излучения, расположенный в снаряде, при движении вдоль ствола регистрирует импульсы ионизирующего излучения от двух источников излучения, установленных в дульном устройстве. Значение параметра времени между двумя импульсами передается в вычислительное устройство снаряда для определения его дульной скорости и корректировки траектории движения. Технический результат – упрощение измерения дульной скорости снаряда. 5 ил.

Способ введения в вычислительное устройство снаряда значения его дульной скорости V₀, заключающийся в том, что измеряют промежуток времени t прохождения снарядом мимо фиксированных точек на конечном участке ствола орудия, расположенных на расстоянии L друг от друга, с помощью соотношения V₀=L/t вычисляют начальную скорость, полученное значение скорости вводят в вычислительное устройство снаряда, отличающийся тем, что в качестве фиксированных точек на стволе орудия используют зоны ствола или дульного тормоза, в которые устанавливают локальные источники ионизирующего излучения, в качестве промежутка времени принимают промежуток времени между появлением электрического тока в устройстве для регистрации ионизирующего излучения, установленном в осевой зоне снаряда или взрывателя.