Управляемый взрыватель для артиллерийского боеприпаса Российский патент 2019 года по МПК F42C11/06 F42C13/00 F42C13/04 

Изобретение относится к управляемым артиллерийским снарядам с бесконтактным срабатыванием взрывателя для дистанционного инициирования взрыва от воздействия излучения внешнего источника.

Уровень техники данной области характеризует артиллерийский снаряд с дистанционным взрывателем, включающим приемник радиосигналов, декодер (дешифратор) и устройство временного замедления, связанные с автономным источником питания, и электродетонатор предохранительно-исполнительного устройства взрыва наполнения снаряда, описанный в патенте США № US 4083308, F42C 11/06, опубл. 1978.

Срабатывание взрывателя происходит через заданное время после выстрела в результате обработки принятых приемником информационных сигналов управления для установки границы их счета, в момент достижения которой подается сигнал на электродетонатор для подрыва наполнения снаряда на требуемой дистанции полета.

Обработка принятых сигналов в устройстве временной задержки (замедления) включает шаги передачи первого информационного сигнала для запуска генератора колебаний, передачи второго информационного сигнала спустя заданный интервал времени для остановки генератора, причем счетчик обеспечивает выдачу числа колебаний, выданных в названный единичный период времени, и передачи третьего информационного сигнала, представляющего число единичных временных интервалов до окончания интервала задержки и приводящего к умножению этого числа на число колебаний, сосчитанных в названный единичный интервал времени. Величина данного произведения используется в качестве границы счета счетчика.

Далее счетчик устанавливается в исходное состояние со стиранием ранее сосчитанного числа колебаний, генератор колебаний перезапускается и счетчик осуществляет счет числа колебаний до установленной границы счета, при достижении которой формируется сигнал подрыва снаряда.

Известны взрыватели для артиллерийских боеприпасов с комбинированным инициированием, (см., например, патент РФ № RU 2135947 от 18.05.1998 г. МПК F45B 15/01, F42C 13/04 и др.) содержащие корпус, автономный генератор ударного импульса, наполнение, взрыватель с контактным преобразователем и связанный с источником питания блок дистанционного управления, включающий последовательно соединенные приемное устройство кода времени и устройство замедления.

Ближайшим известным техническим решением является управляемый взрыватель по патенту РФ № RU 2483274 от 11.01.2012. МПК F42C 9/00, F42C 11/00. Взрыватель установлен в донной части корпуса боеприпаса, и содержит блок дистанционного управления, электровоспламенитель, энергосодержащий источник питания. Блок дистанционного управления состоит из приемного устройства кода времени, (включающего приемник и дешифратор), устройства задержки, стабилизаторов напряжения и коммутатора, при этом выход блока дистанционного управления соединен с электровоспламенителем,

Устройство задержки структурно включает связанные последовательно счетчик запускающих импульсов, схему сравнения, схему дальнего взведения, управляемую счетчиком тактовых импульсов, и выходной ключ, при этом счетчик запускающих импульсов и счетчик тактовых импульсов соединены с соответствующими выходами тактового генератора, соединенного с дешифратором, выходы которого соединены со счетчиком запускающих импульсов и коммутатором в линии питания приемника управляющих кодированных сигналов, а также со схемой сравнения и с блоком управляемой задержки, установленным между контактным датчиком и схемой дальнего взведения.

Обработка принятых сигналов осуществляется в соответствии со штатным алгоритмом, описанном в прототипе.

Техническая реализация артиллерийских снарядов по указанному изобретению для боевого применения в условиях высокоскоростной стрельбы при внешних помехах не представляется практически возможной из-за особенностей распространения лазерного излучения через продукты сгорания метательного заряда на дульном срезе, а также пыль и другие, оптически непрозрачные образования, формирующиеся при высокоскоростной стрельбе у поверхности земли.

Задачей, на решение которой направлено настоящее изобретение, является усовершенствование приемного устройства взрывателя боеприпаса и, соответственно, устранения продуктов сгорания на пути выполнения артиллерийского боеприпаса с дистанционным инициированием подрыва для использования в снарядах малого калибра при повышении эффективности боевого действия и функциональной надежности, а также безопасности применения.

Требуемый технический результат достигается тем, что управляемый взрыватель для артиллерийского боеприпаса с выполняют в виде радиочастотного взрывателя, содержащего радиопередатчик миллиметрового диапазона длин волн, соединенный с шифратором, детектор миллиметрового диапазона длин волн, соединенный через компаратор с блоком дистанционного управления, электровоспламенитель, и энергосодержащий источник питания, при этом, блок дистанционного управления включает дешифратор, устройство задержки, стабилизаторы напряжения и коммутатор, детектор миллиметрового диапазона длин волн выполнен в виде волноводного детектора миллиметрового диапазона длин волн и представляет собой антенну в виде отрезка волноводного тракта в форме цилиндрической полости, в которую вставлен диэлектрик из сапфира, соединенный с детекторным СВЧ - диодом, расположенным внутри второго волновода перпендикулярно оси волновода, и также заполненного диэлектриком, при этом СВЧ - диод размещен на диэлектрической подложке, вставленной в четвертьволновый отрезок третьего волновода - короткозамыкателя, выход детекторного СВЧ-диода через усилитель выведен на первый вход компаратора, выход компаратора соединен с первым входом дешифратора блока дистанционного управления, энергосодержащий источник питания подключен через коммутатор и первый стабилизатор к усилителю волноводного детектора миллиметрового диапазона длин волн и второму входу компаратора, а через второй стабилизатор к второму входу дешифратора и к второму входу устройства задержки, выход которого подключен к входу электровоспламенителя,

При этом вокруг передней части корпуса может быть выполнена кольцевая проточка, являющаяся средством уменьшения боковых лепестков диаграммы направленности антенны.

Такое техническое решение обеспечит возможность передачи команд (кодовых посылок) на борт артиллерийского боеприпаса, и позволит исключить влияние продуктов выстрела и непрозрачных образований, формирующиеся при высокоскоростной стрельбе у поверхности земли на надежную установку взрывателя, что позволит производить установки дистанции подрыва в условиях формирования газо- пыле- дымовых помех и повысить эффективность основного боевого действия.

Изобретение поясняется чертежом, где представлены:

- на фиг. 1 - управляемый боеприпас, (у которого в донной части расположен волноводный детектор миллиметрового диапазона длин волн, соединенный с блоком дистанционного управления);

- на фиг. 2 выполнение приемного волноводного детектора излучения миллиметрового диапазона длин волн;

На фиг. 3 - структурная схема управляемого взрывателя.

На чертеже обозначены:

1 - корпус,

2 - волноводный детектор излучения миллиметрового диапазона длин волн,

3 - блок дистанционного управления,

4 - антенна,

5 - волновод с диэлектрическим заполнением,

6 - детекторный СВЧ-диод,

7 - короткозамкнутый отрезок с диэлектрическим заполнением,

8 - усилитель,

9 - приемное устройство, содержащее волноводный детектор излучения миллиметрового диапазона длин волн 2, и компаратор 10,

11 - дешифратор,

12 - устройство задержки,

13 - электровоспламенитель,

14 - энергосодержащий источник,

15 - стабилизатор,

16 - стабилизатор,

17 - коммутатор

18 - радиопередатчик,

19 - шифратор.

В корпусе 1 артиллерийского снаряда, в донной его части содержатся волноводный детектор 2 и блок 3 дистанционного управления инициированием,

Волноводный детектор 2 излучения миллиметрового диапазона длин волн, (фиг. 2) последовательно содержит антенну 4 - детектор излучения миллиметрового диапазона длин волн в форме цилиндрической полости, в которую вставлен диэлектрик из сапфира, отрезок волновода 5 заполнен диэлектриком, на выходе его расположен СВЧ-диод 6, который закреплен на диэлектрической подложке в короткозамкнутом отрезке волновода 7 и последовательно включен с усилителем 8.

Для защиты приемного устройства от действия высокотемпературных пороховых газов и механических перегрузок антенна выполнена из сапфира, а волновод заполнен диэлектриком, который фиксирует СВЧ-диод.

Волноводный детектор 2 входит в состав приемного устройства 9. С выхода волноводного детектора 2 сигнал поступает на компаратор 10 и, соединенный с ним последовательно дешифратор 11. В свою очередь дешифратор связан с входом устройства задержки 12. Устройство задержки 12 последовательно соединено с электровоспламенителем 13.

Энергосодержащий источник 14 питания через стабилизатор 15 напряжения связан с приемным устройством 9, через стабилизатор 16 с устройством 12 задержки и с дешифратором 11. При этом связь с приемным устройством осуществляется через коммутатор 17, который управляется дешифратором 11.

При выстреле от воспламенения метательного заряда под действием высокотемпературных пороховых газов или механически от перегрузок ускорения снаряда инициируется источник 14 электротока, питающего структурные элементы блока 3 дистанционного управления инициирования взрывателя: приемное устройство 9, дешифратор 11 и устройство 12 задержки.

После временной задержки, необходимой для гарантированного выхода энергосодержащего источника 14 на требуемый уровень, достаточный для работы структурных элементов взрывателя, внешний радиопередатчик 18 миллиметрового диапазона, связанный с пушкой, излучает в направлении снаряда с помощью шифратора 19 кодовую посылку в виде двух пар (как в прототипе) импульсов.

Высокочастотный сигнал передатчика принимается антенной 4 и, распространяясь в волноводе с диэлектрическим заполнением 5 поступает на детекторный СВЧ-диод 6, который расположен в короткозамкнутом отрезке с диэлектрическим заполнением 7. Продетектированный сигнал усиливается в усилителе 8 и преобразуется в цифровой вид компаратором 10. Принятый таким образом сигнал поступает на дешифратор 11.

Сигнал с дешифратора 11 о завершении приема кодовой посылки поступает на:

- коммутатор 17, который отключает электропитание приемного устройства 9;

- устройство 12 задержки, куда от дешифратора 11 передается также и число, характеризующее времязадающий интервал.

После этого устройство задержки начинает отсчет запускающих импульсов с частотой меньшей тактовой частоты, а схема 14 сравнивает текущие значения числа с числом, переданным устройству 12 задержки от дешифратора 11.

Таким образом, использование волноводного детектора миллиметрового диапазона требует наличие радиопередатчика, при котором за счет кодированной радиолинии миллиметрового диапазона длин волн обеспечивается повышение надежности установки взрывателя при минимальных изменениях конструкции изделия и использовании существующих технических решений, что важно при высокой серийности изделий.

Применение радиодиапазона позволяет обеспечить всепогодность и всесуточность и независимость от наличия продуктов выстрела и пыле дымовых образований.

Изобретение относится к управляемым артиллерийским снарядам с комбинированным, контактным и бесконтактным срабатыванием взрывателя для дистанционного инициирования взрыва от воздействия излучения внешнего источника. Управляемый взрыватель для артиллерийского боеприпаса выполняют в виде радиочастотного взрывателя, содержащего радиопередатчик миллиметрового диапазона длин волн, соединенный с шифратором, детектор миллиметрового диапазона длин волн, соединенный через компаратор с блоком дистанционного управления, электровоспламенитель, и энергосодержащий источник питания. Блок дистанционного управления включает дешифратор, устройство задержки, стабилизаторы напряжения и коммутатор, детектор миллиметрового диапазона длин волн выполнен в виде волноводного детектора миллиметрового диапазона длин волн и представляет собой антенну в виде отрезка волноводного тракта в форме цилиндрической полости, в которую вставлен диэлектрик из сапфира, соединенный с детекторным СВЧ-диодом, расположенным внутри второго волновода перпендикулярно оси волновода, и также заполненного диэлектриком. СВЧ-диод размещен на диэлектрической подложке, вставленной в четвертьволновый отрезок третьего волновода – короткозамыкателя. Выход детекторного СВЧ-диода через усилитель выведен на первый вход компаратора. Выход компаратора соединен с первым входом дешифратора блока дистанционного управления. Энергосодержащий источник питания подключен через коммутатор и первый стабилизатор к усилителю волноводного детектора миллиметрового диапазона длин волн и второму входу компаратора, а через второй стабилизатор - к второму входу дешифратора и к второму входу устройства задержки, выход которого подключен к входу электровоспламенителя. Изобретение позволяет устранить продукты сгорания на пути выполнения артиллерийского боеприпаса с дистанционным инициированием подрыва для использования в снарядах малого калибра при повышении эффективности боевого действия и функциональной надежности, а также безопасности применения. 3 ил.

Управляемый взрыватель для артиллерийского боеприпаса, содержащий блок дистанционного управления, электровоспламенитель и энергосодержащий источник питания, блок дистанционного управления установлен в донной части корпуса боеприпаса и содержит дешифратор, устройство задержки, стабилизаторы напряжения и коммутатор, выход блока дистанционного управления соединен с электровоспламенителем, при этом выход дешифратора подключен к первому входу устройства задержки и соединен с первым входом коммутатора, отличающийся тем, что в управляемый взрыватель введены шифратор, радиопередатчик миллиметрового диапазона длин волн, радиочастотный детектор, выполненный в виде волноводного детектора миллиметрового диапазона длин волн, соединенный с компаратором, при этом волноводный детектор миллиметрового диапазона длин волн представляет собой антенну в виде отрезка волноводного тракта в форме цилиндрической полости, в которую вставлен диэлектрик из сапфира, соединенный с детекторным СВЧ-диодом, расположенным внутри второго волновода перпендикулярно его оси и также заполненного диэлектриком, при этом СВЧ-диод размещен на диэлектрической подложке, вставленной в четвертьволновый отрезок третьего волновода - короткозамыкателя, выход детекторного СВЧ-диода через усилитель выведен на первый вход компаратора, выход компаратора соединен с первым входом дешифратора блока дистанционного управления, энергосодержащий источник питания подключен через коммутатор и первый стабилизатор к усилителю волноводного детектора миллиметрового диапазона длин волн и второму входу компаратора, а через второй стабилизатор - к второму входу дешифратора и к второму входу устройства задержки.