УСТРОЙСТВО ИЗМЕРЕНИЯ СКОРОСТИ НА ДУЛЬНОМ СРЕЗЕ ОРУДИЯ Российский патент 2025 года по МПК F41A21/32 

Изобретение относится к контрольно-измерительной технике и может быть использовано для измерения скоростей снаряда в стволе орудия, составляющих основу параметров движения снаряда на этапе внутренней баллистики и являющихся важнейшими баллистическими характеристиками оружия, оказывающей влияние на его боевые свойства, в частности, изобретение относится к устройствам измерения начальной скорости снаряда с высокой точностью при выходе его из стреляющего орудия для корректировки времени его срабатывания по цели.

Из уровня техники известно измерительное устройство для снаряда с взрывателем AHEAD по патенту CH 691143 A5 (публик. 30.04.2001, МПК G01P 3/66, F41A 21/32). Внутри прочного кожуха находятся две индукционные катушки, необходимые для измерения скорости снаряда. Перед ними расположена более крупная катушка программатора. Эти катушки используются последовательно и решают разные задачи. В момент выстрела снаряд последовательно проходит через две катушки измерителя скорости. Система управления огнем (СУО) определяет скорость снаряда в данные для стрельбы и выдает необходимый сигнал на катушку программатора. Та вводит данные во взрыватель снаряда. В корпусе взрывателя помещены приемная катушка и специальный источник энергии. Рядом с ним находится программируемое временное устройство, принимающее данные с программатора и определяющее продолжительность полета. При неудачном вводе данных через 8 с после выстрела срабатывает самоликвидатор. Надульное устройство и СУО автоматически измеряют реальное значение скорости и вносят поправки в водимые данные.

Недостатком данного измерительного устройства является ограниченное время ввода данных из-за небольшого времени пролета. Временное разрешение составляет 10 мс, что снижает точность измерения.

Известно другое устройство для измерения скорости снаряда на дульном срезе орудия (патент на изобретение RU 2651954, МПК F41A 21/32 (2006.01), G01P 3/66 (2006.01), G01B 7/00 (2006.01) опубликован: 24.04.2018 Бюл. №12), которое выбрано в качестве ближайшего аналога. Устройство содержит генератор магнитного поля, выполненный на основе постоянного магнита и размещенный на дульном срезе орудия, магнитный детектор в виде катушки индуктивности, магнитный поясок, установленный на снаряде, систему измерения скорости снаряда, расположенную вне орудия. Генератор магнитного поля представляет собой периодическую структуру, выполненную из колец, из магнитного порошка, размещенных между кабелями, соединенными проводником для передачи индуцированного токового сигнала в блок, в котором формируются временные интервалы последовательности прохождения снаряда с магнитным пояском под кольцами, сформированными кабелями и периодической структурой (кольцами из магнитного порошка). Регулярная структура между кольцами из многожильного кабеля создана кольцами из магнитного порошка с шагом 1 см через 0,5 см. Система измерения скорости снаряда выполнена в виде последовательно соединенных блока формирования временных интервалов последовательности прохождения снаряда с магнитным пояском между кольцами, сформированными кабелями и периодической структурой, блока формирования временной последовательности, соответствующей кольцам периодической структуры, вычислителя скорости, средней величины скорости и дисперсии при прохождении снарядом колец периодической структуры, блока коррекции баллистического расчета, блока расчета временной поправки Δt для расчета времени подрыва снаряда, и блока передачи временной поправки Δt на исполнительный механизм снаряда, причем выход последнего через выходной кабель соединен с магнитным пояском снаряда. Начало и окончание временных отсчетов для вычисления дульной скорости снаряда не зависят от величины амплитуд формируемых сигналов, а определяются равномерностью покрытия магнитного порошка на стволе орудия, помехами за счет изменяющейся электромагнитной обстановки. Полученные сигналы обрабатываются, и определяется момент начала и окончания отсчета временного интервала прохода снаряда по отрезку пути, размеченному магнитными кольцами из магнитного порошка.

Недостатки ближайшего аналога связаны с тем, что:

- измерение скорости осуществляют в середине ствола, что снижает точность измерения окончательной скорости. С целью точного определения точки подрыва снаряда во взрыватель, формирующий команду на подрыв, необходимо ввести точную начальную скорость;

- измерение сигналов происходит при переходе через «0», что повышает чувствительность к помехам;

- система измерения размещена рядом с орудием, что также увеличивает чувствительность к помехам;

- передачу сигнала осуществляют через ствол.

Техническим результатом заявляемого изобретения является повышение точности измерения скорости снаряда на дульном срезе орудия и повышение помехозащищенности.

Указанный технический результат достигается за счет того, что в устройстве измерения скорости на дульном срезе орудия, включающем генератор магнитного поля, выполненный на основе постоянного магнита и размещенный на дульном срезе орудия, магнитный детектор в виде катушки индуктивности, магнитный поясок, установленный на снаряде, систему измерения скорости снаряда, расположенную вне орудия, новым является то, что указанная система измерения скорости снаряда является дублирующей, а основная система измерения скорости расположена в снаряде и состоит из быстродействующего компаратора, инвертора, микроконтроллера с памятью, при этом генератор магнитного поля выполнен либо в виде двух поясков постоянного магнита, либо двух катушек индуктивности, через которые проходит постоянный ток, причем ширина b₁ и высота h₁ этих поясков постоянного магнита или ширина b₂ и высота h₂ намотки катушек индуктивности, в случае их применения, а также ширина b₃ и высота h₃ намотки катушки индуктивности, являющейся магнитным детектором, выбраны из следующего условия: b_i/h_i<1. Выполнение данного условия позволяет увеличить амплитуду тока на магнитном детекторе, что влияет на помехозащищенность, и обострить фронт импульса тока, что влияет на точность измерения временного интервала.

Наличие отличительных признаков позволяет магнитному детектору обнаруживать импульсы во время пролета снаряда мимо генераторов, а начальную скорость снаряда определять по разнице во времени импульсов, поскольку расстояние между двумя генераторами друг от друга известно, таким образом, определение начальной скорости осуществляется самим взрывателем снаряда, которую не нужно отдельно передавать в снаряд, что обеспечивает точность измерения и повышает помехозащищенность.

На фиг. представлен снаряд, пролетающий через дульный тормоз.

Выстреливаемый снаряд 1 состоит из взрывателя 3, системы измерения скорости в виде электронного блока 2 для измерения и выдачи команды на подрыв, магнитного детектора 4, источника резервного питания 5. Дульный тормоз 7 снабжен двумя катушками индуктивности 6, которые могут устанавливаться на любом дульном тормозе без дополнительных переделок. Дублирующая система измерения скорости 8 размещена вне орудия.

Примером конкретного выполнения заявляемого устройства может служить устройство измерения скорости на дульном срезе орудия, включающее генератор магнитного поля, выполненный либо в виде двух поясков постоянного магнита, либо двух катушек индуктивности, через которые проходит постоянный ток, размещенных на дульном срезе орудия, магнитный детектор в виде катушки индуктивности, магнитный поясок, установленный на снаряде, основную систему измерения скорости, расположенную в снаряде и дублирующую систему измерения скорости, расположенную вне орудия. При выполнении генератора магнитного поля в виде двух поясков постоянного магнита, ширина b₁ и высота h₁ поясков составляет 2 и 4 мм соответственно, (b₁/h₁<1). Пояски расположены на дульном срезе орудия на расстоянии 150 мм друг от друга.

При выполнении генератора магнитного поля в виде двух катушек индуктивности ширина b₂ и высота h₂ намотки катушек индуктивности составляет 3 и 6 мм соответственно, (b₂/h₂<1).

Ширина b₃ и высота h₃ намотки катушки индуктивности, являющейся магнитным детектором составляет 4 и 5 мм соответственно, (b₃/h₃<1).

Основная система измерения скорости состоит из быстродействующего компаратора, инвертора, микроконтроллера с памятью.

Работа заключается в следующем: снаряд, пролетая через генераторы магнитного поля, установленные на дульном тормозе 7, за счет изменения линий магнитной индукции, на магнитном детекторе, представляющем катушку индуктивности, возникает индуктивный ток, который формирует на компараторе два импульса, разнесенные на время t. С выхода компаратора импульсы поступают на инвертор, который преобразует их в сигналы TTL уровня. Эти импульсы поступают на вход микроконтроллера, где с помощью ПО обрабатываются, определяется скорость снаряда и записывается в память в виде поправочного коэффициента времени срабатывания взрывателя снаряда. Аналогично осуществляется измерение скорости снаряда системой 8, где магнитный генератор располагается на взрывателе 3 снаряда, а два магнитных детектора, представляющие катушки индуктивности располагаются на дульном тормозе 7.

При пролете снаряда 1 через дульный тормоз 7 осуществляется измерение скорости снаряда как системой 8, так и непосредственно блоком 2. Измеренная скорость снаряда 1 при помощи блока 8 вводится во взрыватель снаряда при последующем выстреле, что позволяет более точно скорректировать его подрыв в последующем выстреле в случае отказа измерения скорости снаряда с помощью блока 2. Это позволяет повысить эффективность поражения цели.

Устройство измерения скорости на дульном срезе орудия содержит установленные на стволе у дульного среза орудия генератор магнитного поля, выполненный на основе постоянного магнита, магнитный детектор в виде катушки индуктивности и дублирующую систему измерения скорости снаряда, на снаряде установлен магнитный поясок для взаимодействия с дублирующей системой. Снаряд содержит основную систему, в которую входят быстродействующий компаратор, инвертор, микроконтроллер с памятью, магнитный детектор. Генератор магнитного поля выполнен либо в виде двух поясков постоянного магнита, либо двух катушек индуктивности, через которые проходит постоянный ток, причем ширина b1 и высота h₁ этих поясков постоянного магнита или ширина b₂ и высота h₂ намотки катушек индуктивности, а также ширина b₃ и высота h₃ намотки катушки индуктивности, являющейся магнитным детектором, выбраны из следующего условия: b_i/h_i<1. Технический результат - повышение точности измерения скорости снаряда на дульном срезе орудия и повышение помехозащищенности. 1 ил.

Устройство измерения скорости на дульном срезе орудия, включающее генератор магнитного поля, выполненный на основе постоянного магнита и размещенный на дульном срезе орудия, магнитный детектор в виде катушки индуктивности, магнитный поясок, установленный на снаряде, систему измерения скорости снаряда, расположенную вне орудия, отличающееся тем, что указанная система измерения скорости снаряда является дублирующей, а основная система измерения скорости расположена в снаряде и состоит из быстродействующего компаратора, инвертора, микроконтроллера с памятью, при этом генератор магнитного поля выполнен либо в виде двух поясков постоянного магнита, либо двух катушек индуктивности, через которые проходит постоянный ток, причем ширина b₁ и высота h₁ этих поясков постоянного магнита или ширина b₂ и высота h₂ намотки катушек индуктивности, в случае их применения, а также ширина b₃ и высота h₃ намотки катушки индуктивности, являющейся магнитным детектором, выбраны из следующего условия: b_i/h_i<1.