Способ испытания термобарической боевой части Российский патент 2025 года по МПК F42B35/00 

Изобретение относится к способам испытания термобарических боеприпасов и может быть использовано при оценке их поражающего действия по типовым целям.

Известен способ определения координат объекта испытаний (ОИ) в момент его подрыва, включающий регистрацию датчиками воздушной ударной волны (ВУВ), сопровождающей подрыв ОИ, при этом ВУВ регистрируют датчиками ударной волны (ДУВ) не менее чем в трех измерительных точках (ИТ), имеющих геодезическую привязку к системе пространственных координат испытательной площадки (ИП), на которой устанавливают, по крайней мере, один светоприемник (СП) и аппаратуру, регистрирующую параметры невозмущенной воздушной среды, по сигналу СП фиксируют момент подрыва ОИ, а по сигналам ДУВ - моменты достижения ударной волной каждой ИТ, на основании полученных данных вычисляют расстояния от точки подрыва до каждой ИТ с учетом параметров невозмущенной воздушной среды, а определение координат подрыва ОИ производят по известным координатам ИТ и расстояниям от точки подрыва до каждой ИТ [1].

Недостатком вышеуказанного способа является недостаточная информативность, связанная с невозможностью определения направления, скорости и профиля ударной волны, перепада давлений в каждой ИТ, невозможностью определения показателей теплового поля ОИ; недостаточная оперативность, так как отсутствует автоматизированная доставка, обработка результатов измерений и автоматизированное построение документа испытания и его хранение.

Наиболее близким к заявляемому изобретению, выбранный в качестве прототипа, является способ определения фугасного действия объекта испытаний [2], включающий регистрацию датчиками воздушной ударной волны, сопровождающей подрыв объекта испытаний, воздушную ударную волну регистрируют датчиками ударной волны не менее чем в трех измерительных точках, при этом на пункте управления испытаниями устанавливают информационный датчик, имеющий геодезическую привязку к системе пространственных координат испытательной площадки, устанавливают на объект испытаний маяк, включают маяк объекта испытаний и измерители давления, имеющие приемопередающую антенну, соединенные каждый с матрицей n датчиков воздушной ударной волны, расположенных в каждой измерительной точке, принимают информационным датчиком сигналы от маяка объекта испытаний и автономных измерителей, обрабатывают поступившие сигналы, определяют пространственные координаты объекта испытаний и автономных измерителей на испытательной площадке, сохраняют координаты объекта испытаний и автономных измерителей в памяти ЭВМ, убирают маяк с объекта испытаний, производят подрыв объекта испытаний, измеряют параметры и среднюю скорость воздушной ударной волны в каждой измерительной точке, по запросу информационного датчика передают показания, зафиксированные в автономных измерителях на пункте управления испытаниями, обрабатывают результаты измерений и записывают параметры воздушной ударной волны в каждой измерительной точке в блок памяти ЭВМ, формируют в автоматизированном режиме документ испытания.

Недостатком вышеуказанного способа является недостаточная информативность из-за неполного определения показателей фугасного действия ОИ, невозможности определения показателей теплового поля ОИ, а также определения обобщенной зоны поражения ОИ.

Технической задачей предлагаемого изобретения является определение в ходе испытаний термобарической боевой части величин показателей ударно-волнового и теплового полей, а также размеров обобщенной зоны поражения термобарической боевой части применительно к типовым целям.

Техническим результатом предлагаемого изобретения является повышение информативности способа испытания термобарической боевой части.

Решение технической задачи и достижение указанного технического результата достигается тем, что в способе испытания термобарической боевой части (объекта испытаний), включающем регистрацию воздушной ударной волны датчиками ударной волны не менее чем в трех измерительных точках, на пункте управления испытаниями устанавливают информационный датчик, имеющий геодезическую привязку к системе пространственных координат испытательной площадки, устанавливают и включают маяк на объекте испытаний, устанавливают и включают автономные измерители, имеющие приемопередающую антенну, соединенные каждый с матрицей n датчиков воздушной ударной волны, расположенных в каждой измерительной точке, принимают информационным датчиком сигналы от маяка и автономных измерителей, обрабатывают поступившие сигналы, определяют пространственные координаты объекта испытаний и автономных измерителей на испытательной площадке, сохраняют координаты объекта испытаний и автономных измерителей в памяти ЭВМ, убирают маяк с объекта испытаний, производят подрыв объекта испытаний, измеряют параметры и среднюю скорость воздушной ударной волны в каждой измерительной точке, по запросу информационного датчика передают показания, зафиксированные в автономных измерителях на пункте управления испытаниями, обрабатывают результаты измерений и записывают параметры воздушной ударной волны в каждой измерительной точке в блок памяти ЭВМ, формируют в автоматизированном режиме документ испытания, при этом в качестве автономных измерителей используют автономные измерители давления и температуры, датчики температуры устанавливают на поверхности земли параллельно датчикам давления, датчики давления выполняют с возможностью измерения фазы сжатия и фазы разрежения ударной волны, объединяют датчики давления и температуры, установленные в каждой измерительной точке в блоки датчиков, из блоков датчиков формируют m линеек, расположенных симметрично относительно точки подрыва объекта испытаний, в информационный датчик вводят дополнительный оптический информационный канал, синхронизированный с моментом подрыва объекта испытаний и формирующий фотохронограмму взрыва объекта испытаний, по фотохронограмме взрыва объекта испытаний оценивают изменение во времени размеров светящегося облака продуктов взрыва, фиксируют блоками датчиков, автономными измерителями изменение величин давления и температуры в измерительных точках после прихода фронта ударной волны во времени, дополнительно измеряют перепад давления в ударной волне H = ΔP_max + ΔP_min и среднюю скорость движения теплового поля в каждой измерительной точке, передают полученные значения на информационный датчик, в информационном датчике определяют максимальную температуру и тепловой импульс в каждой измерительной точке, скорость движения теплового поля по расстояниям и направлениям, фиксируют во времени форму ударно-волнового и теплового поля, создаваемого в окружающей среде объектом испытаний по расстояниям и направлениям, определяют форму и величину обобщенной площади поражения объекта испытаний для типовых целей.

Новыми существенными признаками изобретения являются:

- вводят датчики температуры, устанавливаемые на поверхности земли параллельно датчикам давления, датчики давления выполняют с возможностью измерения фазы сжатия и фазы разрежения ударной волны;

- объединяют датчики давления и температуры, установленные на одном расстоянии от точки подрыва боеприпаса в блоки датчиков, из блоков датчиков формируют m линеек, расположенных симметрично относительно точки подрыва боевой части;

- в качестве автономных измерителей используют автономные измерители давления и температуры, в информационный датчик вводят дополнительный оптический информационный канал, синхронизированный с моментом подрыва объекта испытаний и формирующий фотохронограмму взрыва объекта испытаний;

- по фотохронограмме взрыва объекта испытаний оценивают изменение во времени размеров светящегося облака продуктов взрыва, фиксируют блоками датчиков давления и температуры, автономными измерителями давления и температуры изменение величин давления и температуры в измерительных точках после прихода фронта ударной волны во времени;

- дополнительно измеряют перепад давления в ударной волне H = ΔP_max + ΔP_min и среднюю скорость движения теплового поля в каждой измерительной точке;

- передают полученные значения на информационный датчик, в информационном датчике определяют в каждой измерительной точке перепад давления в ударной волне H, максимальную температуру и тепловой импульс, скорость движения теплового поля по расстояниям и направлениям;

- фиксируют изменение во времени формы ударно-волнового и теплового поля, создаваемого в окружающей среде объектом испытаний;

- определяют форму и величину обобщенной площади поражения объекта испытаний для типовых целей.

Новая совокупность существенных признаков обеспечивает решение поставленной технической задачи с достижением заявленного технического результата, а именно, повышение информативности способа испытания термобарической боевой части. В результате испытаний термобарической боевой части определяют величины показателей ударно-волнового и теплового полей, изменения во времени формы ударно-волнового и теплового поля, создаваемого в окружающей среде объектом испытаний, а также размеры обобщенной зоны поражения термобарической боевой части применительно к типовым целям.

Использование единой совокупности существенных отличительных признаков в известных технических решениях не обнаружено, что характеризует соответствие рассматриваемого технического решения критерию «новизна».

Изложенная выше совокупность новых существенных признаков в сочетании с общими известными обеспечивает решение поставленной задачи с достижением требуемого технического результата и характеризует предложенное техническое решение существенными отличиями по сравнению с известным уровнем техники.

В преимущественном варианте показания измерителей давления и температуры в каждой измерительной точке снимают с помощью переносного пульта управления, осуществляют их предварительную обработку и затем передают на информационный датчик пункта управления.

В частном случае пункт управления может быть выполнен в передвижном варианте.

На фиг. 1 приведена типовая схема реализации предлагаемого способа, где:

1. Информационный датчик.

2. Пункт управления.

3. Испытательная площадка.

4. Маяк.

5. Испытываемая термобарическая боевая часть (объект испытаний).

6. Измерительные точки.

7. Блоки датчиков давления и температуры.

8. Автономные измерители давления и температуры.

На фиг. 2 приведена схема блока датчиков давления и температуры.

На фиг. 3 приведена схема измерения перепада давления в ударной волне.

Заявляемый способ является результатом научно-исследовательской и экспериментальной работы по определению количественных характеристик фугасного и зажигательного действия термобарической боевой части.

Для отработки и применения предлагаемого способа могут быть использованы общеизвестные технические средства:

1. Пьезоэлектрические датчики давления воздушной ударной волны, например, по патенту SU № 1364926.

2. Датчики температуры, например, высокотемпературные термопары фирмы "ОЛИЛ".

3. Измерители давления и температуры (например, устройство регистрации быстропротекающих процессов по патенту RU № 2660321).

4. Информационный датчик, состоящий из приемопередающей радиолокационной станции (например, описанной в источнике [3]), и электронно-оптической камеры (например, К-008 [4]).

5. Переносной пульт управления, например, по патенту RU № 2442104.

Пример реализации заявляемого способа.

Перед проведением испытаний выполняют геодезическую привязку информационного датчика 1, установленного на пункте управления (ПУ) 2 к системе пространственных координат испытательной площадки (ИП) 3. Затем устанавливают объект испытаний (ОИ) 5 на ИП 3. После этого, согласно плана испытания, относительно ОИ 5 в n измерительных точках (ИТ) 6 размещают блоки 7 датчиков давления и температуры и соединенные с ними автономные измерители 8 давления и температуры (ИДТ). При этом, ИДТ 8 обычно укрывают от непосредственного воздействия ударно-волнового и теплового действия ОИ 5 (закапывают в землю).

Затем на ОИ 5 устанавливают маяк 4, включают маяк 4 и ИДТ 8, имеющие приемопередающую антенну, соединенные каждый со своим блоком 7 датчиков давления и температуры, расположенных в каждой ИТ.

После этого принимают информационным датчиком 1, расположенным на ПУ 2, сигналы от маяка 4 и ИДТ 8, обрабатывают поступившие сигналы, определяют пространственные координаты ОИ 5 и ИДТ 8 на ИП 3, сохраняют координаты ОИ 5 и ИДТ 8 в памяти ЭВМ, размещенной на ПУ 2.

После этого убирают маяк 4 с ОИ 5, производят подрыв ОИ 5.

После подрыва ОИ 5 ударная волна распространяется в направлении n ИТ 6. В момент подрыва запускается оптический канал информационного датчика 1, регистрирующий изменение во времени размеров светящегося облака продуктов взрыва ОИ 5. В каждой ИТ 6 установлен блок датчиков 7 давления и температуры. После достижения фронта ударной волны первого из n блоков 7 датчиков давления и температуры на его выходе появляются сигналы, которые записываются в блок памяти соответствующего ИДТ 8. Во время проведения измерений параметров ударно-волнового и теплового полей происходит воздействие ударной волны и теплового поля на блоки 7 датчиков давления и температуры, сигналы, с выходов которых усиливаются матрицей программируемых усилителей заряда ИДТ 8 и поступают на первые входы их синхронных n-канальных аналого-цифровых преобразователей, где из аналоговой формы преобразуются в цифровую. С выхода каждого синхронного n-канального аналого-цифрового преобразователя сигналы поступают на вход микроЭВМ. С учетом того, что n-канальный аналого-цифровой преобразователь является синхронным, то появление сигнала на одном из датчиков давления и температуры, входящих в состав n блоков 7 датчиков давления и температуры, приводит к фиксации этого момента микроЭВМ. Затем с некоторой задержкой во времени приходят сигналы с других датчиков, моменты появления которых также фиксируются микроЭВМ. Обработка сигналов с датчиков давления и температуры, поступающих через n-канальный аналого-цифровой преобразователь на вход микроЭВМ, с учетом известных координат расположения блоков 7 датчиков давления и температуры на ИП 3, позволяет определить профиль фронта ударной волны, избыточное давление на фронте ударной волны, импульс ударной волны, фазы сжатия и разрежения ударной волны, распределение давления на заданной поверхности, среднюю скорость движения фронта ударной волны, перепад давления в ударной волне H = ΔP_max + ΔP_min и среднюю скорость движения теплового поля в каждой измерительной точке, температуру и тепловой импульс в каждой измерительной точке, скорость движения теплового поля по расстояниям и направлениям и др. МикроЭВМ является основным функциональным узлом ИДТ 8, осуществляющим обработку результатов измерений. Средняя скорость движения теплового поля в каждой измерительной точке измеряется базовым методом. При приходе теплового поля к одному из датчиков температуры входящему в состав блока 7 датчиков давления и температуры микроЭВМ ИДТ 8 запускает таймер, который останавливается после появления сигнала о наличии теплового поля на следующем ближайшем датчике температуры, входящем в состав блока 7 датчиков давления и температуры. Далее микроЭВМ рассчитывает величину средней скорости движения теплового поля в измерительной точке.

Результаты обработки записываются в блок памяти ИДТ 8 и поступают на вход радиотрансивера. С выхода блока параметров окружающей среды, входящего в состав ИДТ 8 на вход микроЭВМ поступает информация об атмосферном давлении, температуре, влажности окружающей среды и текущем времени, которая учитывается при определении вышеуказанных параметров ударно-волнового и теплового поля и фиксации условий проведения измерений [3].

По запросу информационного датчика 1 (РЛС), расположенного на ПУ 2, результаты измерений через радиотрансиверы ИДТ 8 передаются на ПУ 2 (приемный вход информационного датчика 1). На ПУ 2 результаты измерений обрабатывают и обобщают, записывают их в блок памяти ЭВМ, фиксируют во времени форму ударно-волнового и теплового поля, создаваемого в окружающей среде ОИ 5, определяют форму и размеры обобщенной зоны поражения ОИ 5 для типовых целей, после чего в автоматизированном режиме оформляют документ испытания. При этом в качестве обобщенной площади поражения ОИ 5 понимается площадь поражения, в пределах которой вероятность поражения элементарных (одиночных) типовых целей равна единице [5]. Величина обобщенной площади поражения ОИ 5 определяют путем сравнения полученных в ходе испытаний обобщенных показателей поражающего действия ОИ 5, полученных в результате испытаний, с критическими для типовых целей, заложенными в памяти ЭВМ ПУ 2.

В случае необходимости показания ИДТ 8 в каждой ИТ снимают с помощью переносного пульта управления, осуществляют их предварительную обработку и затем передают на ПУ 2.

ПУ 2 для работы на необорудованных измерительных площадках может быть выполнен передвижным.

Таким образом, предлагаемый способ может быть использован при определении величин показателей ударно-волнового и теплового полей, а также величину обобщенной площади поражения термобарической боевой части применительно к типовым целям на произвольной испытательной площадке.

Использование предлагаемого способа обеспечивает возможность повышения информативности способа за счет дополнительного определения в ходе испытаний термобарической боевой части показателя H, характеризующего ее фугасное действие, показателей теплового поля, а также определения величины обобщенной площади поражения испытываемой термобарической боевой части для типовых целей.

Источники информации

1. Патент RU № 2285890.Способ определения координат объекта испытаний в момент его подрыва. Опубл. 20.10.2006 г.

2. Патент RU № 2519614. Способ определения фугасного действия объекта испытаний. Опубл. 20.06.2014 г.

3. Бартон Д. Радиолокационные системы, пер. с англ., М., 1967.

4. Применение камеры К-008 в диагностике ударных и детонационных волн. Давыдов В.А., Карпов М.А., Лебедев В.Б., Меньших А.В., Назаров Д.В., Федоров А.В., Фельдман Г.Г., Финюшин С.А. Измерительная техника. ISSN:0368-1025, 2007.

5. Буравлев А.И., Брезгин В.С. Методика оценки ущерба при имитационном моделировании огневого поражения объектов. Вооружение и экономика № 5 (21) / 2012 г.

Изобретение относится к области испытаний термобарических боеприпасов, а именно к способу испытания термобарической боевой части, включающей регистрацию воздушной ударной волны датчиками ударной волны не менее чем в трех измерительных точках, на пункте управления испытаниями устанавливают информационный датчик, устанавливают и включают автономные измерители, соединенные каждый с матрицей n датчиков воздушной ударной волны, расположенных в каждой измерительной точке. Далее производят подрыв объекта испытаний, измеряют параметры и среднюю скорость воздушной ударной волны в каждой измерительной точке, обрабатывают результаты измерений и записывают параметры воздушной ударной волны в каждой измерительной точке в блок памяти ЭВМ, формируют в автоматизированном режиме документ испытания. При этом в качестве автономных измерителей используют автономные измерители давления и температуры, объединяют их в каждой измерительной точке в блоки датчиков, из которых формируют m линеек, расположенных симметрично относительно точки подрыва объекта испытаний. В информационный датчик вводят дополнительный оптический информационный канал, синхронизированный с моментом подрыва объекта испытаний и формирующий фотохронограмму взрыва объекта испытаний, дополнительно измеряют перепад давления в ударной волне и среднюю скорость движения теплового поля в каждой измерительной точке, фиксируют во времени различные параметры. Технический результат – повышение информативности способа испытания термобарической боевой части за счет определения в ходе испытаний термобарической боевой части величин показателей ударно-волнового и теплового полей, а также размеров обобщенной зоны поражения термобарической боевой части применительно к типовым целям. 2 з.п. ф-лы, 3 ил.

1. Способ испытания термобарической боевой части, включающий регистрацию воздушной ударной волны датчиками ударной волны не менее чем в трех измерительных точках, на пункте управления испытаниями устанавливают информационный датчик, имеющий геодезическую привязку к системе пространственных координат испытательной площадки, устанавливают и включают маяк на объекте испытаний, устанавливают и включают автономные измерители, имеющие приемопередающую антенну, соединенные каждый с матрицей n датчиков воздушной ударной волны, расположенных в каждой измерительной точке, принимают информационным датчиком сигналы от маяка и автономных измерителей, обрабатывают поступившие сигналы, определяют пространственные координаты объекта испытаний и автономных измерителей на испытательной площадке, сохраняют координаты объекта испытаний и автономных измерителей в памяти ЭВМ, убирают маяк с объекта испытаний, производят подрыв объекта испытаний, измеряют параметры и среднюю скорость воздушной ударной волны в каждой измерительной точке, по запросу информационного датчика передают показания, зафиксированные в автономных измерителях на пункте управления испытаниями, обрабатывают результаты измерений и записывают параметры воздушной ударной волны в каждой измерительной точке в блок памяти ЭВМ, формируют в автоматизированном режиме документ испытания, отличающийся тем, что в качестве автономных измерителей используют автономные измерители давления и температуры, датчики температуры устанавливают на поверхности земли параллельно датчикам давления, датчики давления выполняют с возможностью измерения фазы сжатия и фазы разрежения ударной волны, объединяют датчики давления и температуры, установленные в каждой измерительной точке в блоки датчиков, из блоков датчиков формируют m линеек, расположенных симметрично относительно точки подрыва объекта испытаний, в информационный датчик вводят дополнительный оптический информационный канал, синхронизированный с моментом подрыва объекта испытаний и формирующий фотохронограмму взрыва объекта испытаний, по фотохронограмме взрыва объекта испытаний оценивают изменение во времени размеров светящегося облака продуктов взрыва, фиксируют блоками датчиков, автономными измерителями изменение величин давления и температуры в измерительных точках после прихода фронта ударной волны во времени, дополнительно измеряют перепад давления в ударной волне H = ΔP_max + ΔP_min и среднюю скорость движения теплового поля в каждой измерительной точке, передают полученные значения на информационный датчик, в информационном датчике определяют максимальную температуру и тепловой импульс в каждой измерительной точке, скорость движения теплового поля по расстояниям и направлениям, фиксируют во времени форму ударно-волнового и теплового поля, создаваемого в окружающей среде объектом испытаний по расстояниям и направлениям, определяют форму и величину обобщенной площади поражения объекта испытаний для типовых целей.

2. Способ испытаний термобарической боевой части по п. 1, в котором показания измерителей давления и температуры в каждой измерительной точке снимают с помощью переносного пульта управления, осуществляют их предварительную обработку и затем передают на информационный датчик пункта управления.

3. Способ испытаний термобарической боевой части по п. 1, в котором пункт управления может быть выполнен в передвижном варианте.