НЕКОНТАКТНЫЙ ОПТИЧЕСКИЙ ВЗРЫВАТЕЛЬ МИНЫ Российский патент 2024 года по МПК F42C13/02 

Изобретение относится к взрывателям, а именно к пассивным неконтактным оптическим взрывателям, которые предназначены для использования в минах, в том числе дистанционно устанавливаемых на местности, для поражения низколетящих высокоскоростных объектов, например, противотанковых управляемых ракет наземного базирования, имеющих на борту источники оптического излучения - двигатели и трассёры.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому техническому результату (прототипом) к предлагаемому устройству является неконтактный оптический взрыватель мины, содержащий N приёмных каналов с полями зрения, оптические оси которых образуют острые углы с плоскостью, перпендикулярной к продольной оси мины, N источников света, каждый из которых соединён с выходом соответствующего приёмного канала, выполненного в виде фотоприёмника, светофильтр, выполненный в виде пластины из двух половин с различными по величине коэффициентами пропускания излучения источников света, размещённый между источниками света и фотоприёмниками в плоскости, перпендикулярной к продольной оси мины, чувствительный элемент магнитного компаса в виде магнитной стрелки с арретиром для поворота светофильтра, причём выход n-го источника света, где n=1¼N, N - число приёмных каналов, через светофильтр оптически связан с входом n-го фотоприёмника, а выход n-го фотоприёмника соединён с соответствующим входом решающей схемы, выполненной в виде N амплитудных селекторов (по числу его приёмных каналов), каждый из которых состоит из порогового элемента и ключа, двух N-входовых сумматоров, N-входовой схемы совпадения, электронного ключа, трех ждущих мультивибраторов и двух трёхвходовых схем совпадения, причём выходы фотоприёмников соединены с соответствующими входами амплитудных селекторов и N-входовой схемой совпадения, первые выходы амплитудных селекторов соединены с соответствующими входами первого N-входового сумматора, а вторые выходы амплитудных селекторов - с соответствующими входами второго N-входового сумматора, выход которого соединён со вторым входом электронного ключа, к выходу которого подключены первый ждущий мультивибратор и третий вход второй трёхвходовой схемы совпадения, а выход первого N-входового сумматора соединён с первым входом первой трёхвходовой схемы совпадения, выход N-входовой схемы совпадения подключён ко второму входу первой трёхвходовой схемы совпадения и первому входу электронного ключа, выход первого ждущего мультивибратора соединён с третьим входом первой трёхвходовой схемы совпадения, выход которой подключён ко входам второго и третьего ждущих мультивибраторов, а выходы последних соединены с первым и вторым входами соответственно второй трёхвходовой схемы совпадения, подключённой ко входу исполнительного устройства взрывателя (см. патент RU 2794260 С1 МПК F42C 13/02 и G01S 17/06, опубликованный 13.04.2023).

Недостатком прототипа является высокая вероятность пропуска низколетящих высокоскоростных объектов, например, противотанковых управляемых ракет наземного базирования, обусловленная воздействием помех, создаваемых вспышками от разрывов снарядов, мин, выстрелов орудий и т.п.

Техническим результатом изобретения является уменьшение вероятности пропуска низколетящих высокоскоростных объектов противника за счёт формирования запрещающего импульса.

Технический результат изобретения достигается за счёт того, что в известный неконтактный оптический взрыватель мины, содержащий N приёмных каналов, каждый из которых содержит источник света, последовательно соединенные фотоприёмник и амплитудный селектор, при этом оптическая ось поля зрения канала образует острый угол с плоскостью, перпендикулярной к продольной оси мины, между источником света и фотоприёмником в плоскости, перпендикулярной к продольной оси мины, установлен светофильтр с возможностью поворота вокруг своей оси, выполненный в виде пластины, причем каждая половина пластины имеет различный по величине коэффициент пропускания излучения источника света, светофильтр снабжен чувствительным элементом магнитного компаса в виде магнитной стрелки с арретиром, а также первый и второй сумматоры с N-входами, при этом первый выход n-амплитудного селектора соединен с соответствующим входом первого сумматора, а второй выход - с соответствующим входом второго сумматора, первый и второй ждущий мультивибраторы и схема совпадения с тремя входами, выход которой является выходом взрывателя, выходы первого и второго ждущих мультивибраторов соединены с соответствующими входами схемы совпадения, дополнительно введены последовательно соединенные триггер и электронный ключ, выход которого соединен с объединенными входами первого и второго ждущих мультивибраторов, выход первого сумматора соединен с объединенными первыми входами электронного ключа и триггера, а вход второго сумматора - с объединенными третьим входом схемы совпадения и вторым входом триггера.

Сущность изобретения заключается в том, что дополнительно введены последовательно соединенные триггер и электронный ключ, выход которого соединен с объединенными входами первого и второго ждущих мультивибраторов, выход первого сумматора соединен с объединенными первыми входами электронного ключа и триггера, а вход второго сумматора - с объединенными третьим входом схемы совпадения и вторым входом триггера.

Для формирования потенциала «свой - чужой» используются триггер и электронный ключ. При формировании потенциала «чужой» разрешается прохождение импульсов через электронный ключ на входы ждущих мультивибраторов, которые формируют строб заданной длительности для селекции обнаруженных низколетящих высокоскоростных объектов по скорости их полета.

Этим обеспечивается уменьшение вероятности пропуска цели (низколетящего высокоскоростного объекта противника) за счёт формирования импульса заданной длительности, обеспечивающего срабатывание взрывателя в условиях непреднамеренных оптических помех от вспышек выстрелов орудий, разрывов снарядов и мин, попадающих одновременно в несколько его приемных каналов.

Этим достигается указанный в изобретении технических результат.

На фиг. 1 изображена структурная схема построения неконтактного оптического взрывателя, а на фиг. 2а, 2б и 2в - временные диаграммы, поясняющие работу взрывателя при использовании в последнем четырёх (N=4) оптических приёмных каналов. При этом фиг. 2а соответствует ситуации, когда произошло обнаружение и распознавание (селекция) по признаку «свой - чужой» низколетящего высокоскоростного объекта противника за счёт определения направления и скорости его полёта (электрический импульс с выхода второй схемы совпадения проходит в исполнительное устройство), фиг. 2б соответствует ситуации пролёта своего низколетящего высокоскоростного объекта, а фиг. 2в - когда происходит одновременная засветка всех N=4 приёмных каналов взрывателя.

На фиг. 1 обозначено: 1.1…1.N - приёмные каналы; 2.1.1…2.1.7N - источники света; 2.2.1…2.2N - фотоприёмники; 3 - светофильтр (СФ), механически соединенный с арретиром 4 и состоящий из двух половин а) и б), причём половина а) имеет больший коэффициент пропускания излучения источников света; 5 - чувствительный элемент магнитного компаса, например, магнитная стрелка; 6.1…6N- амплитудные селекторы решающей схемы; 7, 8 - N-входовые сумматоры; 9 - триггер с входами «0» - «Установка «0»; и «1» - «Установка «1»; 10 - электронный ключ; 11 и 12 - ждущие мультивибраторы; 13 - трехвходовая схема совпадения (СС); 14 - исполнительное устройство.

На фиг. 2а, 2б и 2в обозначено: U_вx1…U_вx4 - амплитуды электрических сигналов на входах амплитудных селекторов 6.1, 6.2, 6.3 и 6.4, снимаемых с выходов фотоприёмников 2.2.1, 2.2.2, 2.2.3 и 2.2.4, соответственно; U₇…U₁₃ - амплитуды электрических сигналов, снимаемых с выходов сумматоров 7, 8; триггера 9; электронного ключа 10; ждущих мультивибраторов 11, 12 и трехвходовой схемы совпадения 13, соответственно.

Рассмотрим работу взрывателя для случая, когда низколетящим высокоскоростным объектом (целью) является ракета противника, оптическое излучение бортовых источников которой (маршевого двигателя и трассёра) попадает сначала в зоны обнаружения приёмных каналов, подключённых к источникам света и фотоприёмникам, оптические линии связи которых пересекает половина светофильтра с большим коэффициентом пропускания излучения источников света (зона а) на фиг. 1).

При пролёте низколетящего высокоскоростного объекта (ракеты) противника через контролируемую зону происходит поочередная засветка приёмных каналов 1.1…1.4 взрывателя оптическим полем излучения, создаваемым маршевым двигателем и трассёром ракеты. При импульсной засветке приёмных каналов взрывателя (сначала 1.4 и 1.1, затем 1.3 и 1.2, см. фиг. 2а) снимаемые с них электрические сигналы включают источники света 2.1.4, 2.1.1, 2.1.3, 2.1.2, излучение которых через светофильтр 3 попадает на фотоприёмники 2.2.4, 2.2.1, 2.2.3 и 2.2.2. При этом мощность этого излучения будет больше для фотоприёмников 2.2.4 и 2.2.1, расположенных под половиной а) светофильтра 3. Тогда на входы 1 и 4 амплитудных селекторов 6.1 и 6.4 поступят сигналы большей амплитуды (U_вx1, U_вx4), а на входы 2 и 3 амплитудных селекторов 6.2 и 6.3 - меньшей амплитуды (U_вx2, U_вx3).

При поступлении сигналов U_вx4 и U_вx1 срабатывают пороговые элементы 6.1.4 и 6.1.1 амплитудных селекторов 6.4 и 6.1, с выхода которых сигналы поступают на ключи 6.2.4 и 6.2.1, закрывая их и, тем самым, запрещая прохождение входных сигналов на входы второго сумматора 8 и на входы первого сумматора 7. С выхода сумматора 7 сигналы поступают на первый вход электронного ключа 10 и вход «Установка «1» триггера 9. Так как на входе «Установка «0» триггера 9 присутствует разрешающий потенциал (выход второго N-входового сумматора 8), на выходе триггера 9 формируется разрешающий потенциал для прохождения сигналов через электронный ключ 10, через который сигналы поступают на входы ждущих мультивибраторов 11 и 12 и запускают их. С выходов мультивибраторов 11 и 12 на первый и второй входы схемы совпадения 13 поступают импульсы, формирующие временной строб, разрешающий прохождение сигнала на выход схемы совпадения 13, поступающего на её третий вход с выхода сумматора 8. Через время Т на второй и третий входы амплитудных селекторов 6.2 и 6.3 с выходов фотоприемников 2.2.2 и 2.2.3, соответственно, поступают электрические импульсы малой амплитуды (U_вx2 и U_вх3). При этом пороговые элементы 6.1.2 и 6.1.3 амплитудных селекторов 6.2 и 6.3 не срабатывают, импульсы через открытые ключи 6.2.2 и 6.2.3 пройдут на входы второго сумматора 8, с выхода которого поступят на третий вход схемы совпадения 13. При условии попадания этих импульсов во временной строб длительностью τ, сформированный ждущими мультивибраторами 11 и 12, на выходе схемы совпадения 13 появится электрический импульс, запускающий исполнительное устройство 14 взрывателя.

Работа взрывателя при пролёте своего низколетящего высокоскоростного объекта (ракеты) поясняется временными диаграммами, представленными на фиг. 2б, а в случае импульсной засветки одновременно нескольких приёмных каналов взрывателя, что возможно, например, при разрыве над ним осветительного боеприпаса - диаграммами, показанными на фиг. 2в.

Назначения триггера и электронного ключа ясны из их названия. Они могут быть выполнены на основе промышленно выпускаемых радиотехнических элементов (см., например, Фрайден Дж. Современные датчики. - М.: Техносфера, 2006).

Сопоставительный анализ заявленного изобретения с прототипом показывает, что предложенное устройство отличается от известного наличием, во-первых, новых конструктивных элементов (триггера и электронного ключа), во-вторых, наличием новых связей между конструктивными элементами и, в-третьих, взаимным расположением этих элементов.

При изучении других известных технических решений в данной области техники указанная совокупность признаков, отличающая предлагаемое устройство от прототипа, не была выявлена.

Полезность изобретения выражается в уменьшении вероятности пропуска цели (низколетящего высокоскоростного объекта противника) в условиях непреднамеренных оптических помех от вспышек выстрелов орудий, разрывов снарядов и мин. В результате расчётов установлено, что вероятность пропуска цели Р_ПР может быть снижена с 0,2 до 0,05 при вероятности ложных тревог, не превышающей 10^-4.

Таким образом, использование новых конструктивных элементов, наличие новых связей между конструктивными элементами и новое взаимное расположение этих элементов выгодно отличает предлагаемое устройство от прототипа, так как обеспечивают уменьшение вероятности пропуска цели (низколетящего высокоскоростного объекта противника).

Изобретение относится к взрывателям, а именно к неконтактному оптическому взрывателю мин. Неконтактный оптический взрыватель мины содержит N приёмных каналов, каждый из которых содержит источник света, последовательно соединенные фотоприёмник и амплитудный селектор. Оптическая ось поля зрения канала образует острый угол с плоскостью, перпендикулярной к продольной оси мины. Между источником света и фотоприёмником в плоскости, перпендикулярной к продольной оси мины, установлен светофильтр с возможностью поворота вокруг своей оси, выполненный в виде пластины. Каждая половина пластины имеет различный по величине коэффициент пропускания излучения источника света. Светофильтр снабжен чувствительным элементом магнитного компаса в виде магнитной стрелки с арретиром, а также первый и второй сумматоры с N-входами. Первый выход n-амплитудного селектора соединен с соответствующим входом первого сумматора, а второй выход - с соответствующим входом второго сумматора. Первый и второй ждущие мультивибраторы и схема совпадения с тремя входами, выход которой является выходом взрывателя, выходы первого и второго ждущих мультивибраторов соединены с соответствующими входами схемы совпадения. Дополнительно введены последовательно соединенные триггер и электронный ключ, выход которого соединен с объединенными входами первого и второго ждущих мультивибраторов. Выход первого сумматора соединен с объединенными первыми входами электронного ключа и триггера. Вход второго сумматора - с объединенными третьим входом схемы совпадения и вторым входом триггера. Технический результат заключается в уменьшении вероятности пропуска низколетящих высокоскоростных объектов противника за счёт формирования импульса заданной длительности, обеспечивающего срабатывание взрывателя в условиях непреднамеренных оптических помех от вспышек выстрелов орудий, разрывов снарядов и мин, попадающих одновременно в несколько приемных каналов. 2 ил.

Неконтактный оптический взрыватель мины, содержащий N приёмных каналов, каждый из которых содержит источник света, последовательно соединенные фотоприёмник и амплитудный селектор, при этом оптическая ось поля зрения канала образует острый угол с плоскостью, перпендикулярной к продольной оси мины, между источником света и фотоприёмником в плоскости, перпендикулярной к продольной оси мины, установлен светофильтр с возможностью поворота вокруг своей оси, выполненный в виде пластины, причем каждая половина пластины имеет различный по величине коэффициент пропускания излучения источника света, светофильтр снабжен чувствительным элементом магнитного компаса в виде магнитной стрелки с арретиром, а также первый и второй сумматоры с N-входами, при этом первый выход n-амплитудного селектора соединен с соответствующим входом первого сумматора, а второй выход - с соответствующим входом второго сумматора, первый и второй ждущие мультивибраторы и схема совпадения с тремя входами, выход которой является выходом взрывателя, выходы первого и второго ждущих мультивибраторов соединены с соответствующими входами схемы совпадения, отличающийся тем, что дополнительно введены последовательно соединенные триггер и электронный ключ, выход которого соединен с объединенными входами первого и второго ждущих мультивибраторов, выход первого сумматора соединен с объединенными первыми входами электронного ключа и триггера, а вход второго сумматора - с объединенными третьим входом схемы совпадения и вторым входом триггера.