Способ коррекции времени срабатывания дистанционного взрывателя артиллерийского снаряда Российский патент 2019 года по МПК F42C9/00 F42C13/08 

Изобретение относится к боеприпасам ствольной артиллерии и может быть использовано во взрывателях артиллерийских снарядов.

Современные артиллерийские снаряды ствольной артиллерии, как правило, оснащаются двумя типами взрывателей, дистанционными - для обеспечения функционирования кассетных боеприпасов и контактными или неконтактными взрывателями для осколочно-фугасных и объемно-детонирующих снарядов, для коррекции траектории которых используются дистанционные устройства.

Время срабатывания кассетных снарядов определяется расчетом времени, при котором взрыватель подрывает вышибной заряд снаряда с учетом начальной расчетной скорости снаряда V₀ и угла возвышения ствола орудия по отношению к горизонту α, используя таблицы стрельбы. Это время вводится в каждый снаряд перед выстрелом путем установки рассчитанного времени срабатывания Т_р: вручную или с помощью установщика

Кассетные снаряды, как правило, вскрывают на высоте примерно h_p=1000 м над местностью.

Исходя из известных данных (V₀, α, h_p, температура окружающей среды, износ ствола орудия и других), с учетом законов движения тела брошенного под углом к горизонту, рассчитывается время срабатывания взрывателя Т_р. При таком способе расчета, за счет отклонения начальной расчетной скорости от фактической (V₁ <V₀ <V₂) для каждого снаряда, возникает большой разброс вскрытия снарядов по дальности, что существенно снижает эффективность, например, дорогостоящих кассетных боеприпасов.

С целью коррекции траектории снарядов в последнее время появилось ряд разработок, обеспечивающих торможение снарядов на ниспадающей части траектории полета с помощью тормозных устройств, устанавливаемых во взрыватель снаряда. Включение таких тормозных устройств обеспечивается дистанционными устройствами, аналогичными используемым в дистанционных взрывателях (Кузнецов Н.С. Перспективы применения дистанционных взрывательных устройств // Научно-технический сборник ГНЦ РФ ФГУП «ЦНИИХМ им. Д.И. Менделеева» //Боеприпасы, №1, 2016 г., с. 64-68.). При этом для своевременного включения тормозного устройства необходимо точно знать конкретные параметры движения каждого снаряда. Решение этого вопроса является сложной технической задачей.

Предлагаемое техническое решение позволяет решить эту проблему.

В основу предлагаемого способа коррекции положен, тот факт, что рассеивание снарядов по дальности напрямую зависит от времени сначала выстрела до достижения снарядом максимальной высоты, а именно, времени Т_м. Причем, известно, что дальность полета снаряда тем больше, чем больше величина Т_м. Известно также, что траектория движения снарядов до достижения им максимальной высоты значительно больше траектории движения на ниспадающей части, что соответственно приводит к максимальному вкладу в разброс снарядов по дальности в зависимости от возрастающего участка траектории.

В связи с этим, для осуществления предлагаемого способа коррекции времени срабатывания дистанционного взрывателя, предлагается учитывать фактическое значение времени достижения каждым снарядом максимальной высоты, а именно, времени T_мi. При этом фактическое время, определяющее момент срабатывания дистанционного устройства взрывателя T_pi корректируется. Время T_pi предлагается определять с помощью соотношения:

где T_pi - фактическое время срабатывания дистанционного взрывателя, Т_р - расчетное время срабатывания дистанционного устройства, Т_{м max} - максимальное расчетное время достижения снарядом максимальной высоты при заданных условиях стрельбы, T_мi - измеренное фактическое время до достижения снарядом максимальной высоты. В соотношении (1) величины Т_р и Т_{м max} известны. Они определяются расчетом, с применением таблиц стрельбы. При определении их конкретных величин необходимо обеспечить условие Т_р>Т_{м max}. Это условие обеспечивается при стрельбе снарядами по навесной траектории с переходом через максимум высоты. Значения этих времен вводятся в вычислительное устройство дистанционного взрывателя перед выстрелом. Практически в вычислительное устройство взрывателя вводится одно время равное сумме: Т_р+Т_{м max}. Неизвестным является величина времени Т_мi, которая зависит от фактических параметров системы «орудие-выстрел» и однозначно характеризует каждый выстрел.

Для обеспечения определения этого времени T_мi могут использоваться различные технические устройства, устанавливаемые в дистанционный взрыватель. Наиболее известными и применяемыми в артиллерийских взрывателях являются технические решения, основанные на использовании глобальных навигационных систем, таких как, ГЛОНАСС и GPS. Эти технические решения позволяют с высокой точностью непрерывно в течение полета снаряда определять координаты снаряда, в том числе позволяют фиксировать момент времени соответствующий максимальной высоте снаряда.

Наиболее надежным, с точки зрения защищенности от воздействия средств радиоэлектронной борьбы, являются, предложенные автором, технические решения на основе регистрации давления воздуха в зоне снаряда. Описание одного из таких решения представлено в материалах к патенту РФ №2666378.

С целью упрощения способа измерения времени в момент нахождения вращающегося артиллерийского снаряда в верхней точке траектории предлагается использовать устройства на основе магнетометров, использующих в качестве чувствительных элементов, например, датчики Холла, реагирующие на изменение величины воздействия напряженности магнитного поля Земли на датчик Холла. Как известно датчик Холла состоит из полупроводниковой прямоугольной пластинки, к которой присоединены четыре электрических вывода. Если вдоль образца пропустить электрический ток I, а перпендикулярно плоскости пластинки создать магнитное поле В, то на боковых плоскостях пластинки возникнет электрическое поле, которое называют полем Холла. Предлагается на наружной поверхности взрывателя установить два датчика Холла. Причем датчики должны быть разнесены друг относительно друга на 180° по окружности взрывателя, а сами пластины датчиков должны быть расположены рабочей плоскостью вдоль оси снаряда. Для исключения постоянной составляющей с датчиков их необходимо включить встречно. Под воздействием магнитного поля Земли в датчиках будет возникать электрическое поле. Причем в зависимости от положения плоскости датчика (оси снаряда) по отношению к поверхности Земли величина электрического напряжения будет изменяться. Максимального значения электрическое напряжение будет достигать, когда плоскость пластины датчика Холла будет перпендикулярна направлению магнитного поля Земли, а именно, в момент, когда снаряд будет занимать горизонтальное положение по отношению к поверхности Земли. Такое положение снаряда наблюдается в верхней точке траектории снаряда. Момент времени, соответствующий этому положению будет определять время T_мi для каждого снаряда. При вращении снаряда на выходе датчиков Холла будет наблюдаться синусообразный сигнал с частотой равной удвоенному числу оборотов снаряда. За информативное значение в этом сигнале принимается максимальная амплитуда.

Таким образом, предложенное техническое решение позволяет учесть влияние параметров выстрела на траекторию движения снаряда, тем самым, позволяет выполнять коррекцию времени срабатывания дистанционного взрывателя.

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 боеприпасам ствольной артиллерии и может быть использовано во взрывателях артиллерийских снарядов. Способ коррекции времени срабатывания дистанционного взрывателя артиллерийского снаряда при стрельбе по навесной траектории, заключающийся в том, что перед выстрелом расчетом определяют время срабатывания дистанционного взрывателя снаряда Т_р и время, за которое снаряд при данных условиях стрельбы достигнет максимальной высоты Т_{м max}. С помощью аппаратурных средств вводят значение этих времен в вычислительное устройство дистанционного взрывателя, производят выстрел. Снабжают дистанционный взрыватель устройством для определения времени достижения снарядом максимальной высоты T_мi. Фактическое время срабатывания дистанционного взрывателя T_pi снаряда определяют из соотношения: T_pi=Т_р+(Т_{м max}-T_мi), где T_pi - фактическое время срабатывания дистанционного взрывателя, Т_р - расчетное время срабатывания дистанционного устройства, Т_{м max} - максимальное расчетное время достижения снарядом максимальной высоты при заданных условиях стрельбы, T_мi - измеренное фактическое время до достижения снарядом максимальной высоты. Для определения времени достижения снарядом максимальной высоты непрерывно в процессе полета снаряда измеряют разность показаний с двух датчиков Холла, расположенных через 180° на поверхности дистанционного взрывателя рабочими плоскостями параллельно оси снаряда и включенных встречно, а за момент времени, соответствующий максимальной высоте полета снаряда T_мi, выбирают время, соответствующее максимальной разности. 1 з.п. ф-лы.

1. Способ коррекции времени срабатывания дистанционного взрывателя артиллерийского снаряда при стрельбе по навесной траектории, заключающийся в том, что перед выстрелом расчетом определяют время срабатывания дистанционного взрывателя снаряда Т_р, с помощью аппаратурных средств вводят значение этого времени в вычислительное устройство дистанционного взрывателя, производят выстрел, отличающийся тем, что перед выстрелом расчетом определяют максимально возможное значение времени, за которое снаряд при данных условиях стрельбы достигнет максимальной высоты Т_{м max}, обеспечивают при этом выполнение условия Т_р>Т_{м max}, вводят значение этого времени Т_{м max} в вычислительное устройство дистанционного взрывателя, снабжают дистанционный взрыватель устройством для определения времени достижения снарядом максимальной высоты T_мi и фактическое время срабатывания дистанционного взрывателя T_pi снаряда с помощью вычислительного устройства взрывателя определяют из соотношения

2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что устройством для определения времени достижения снарядом максимальной высоты непрерывно в процессе полета снаряда измеряют разность показаний с двух датчиков Холла, расположенных через 180° на поверхности дистанционного взрывателя рабочими плоскостями параллельно оси снаряда и включенных встречно, а за момент времени, соответствующий максимальной высоте полета снаряда T_мi, выбирают время, соответствующее максимальной разности показаний с датчиков Холла.