СПОСОБ УСТАНОВКИ, КОНТРОЛЯ И ОТСЧЕТА ВРЕМЕНИ ДЕЙСТВИЯ ВРЕМЕННОГО УСТРОЙСТВА ВЗРЫВАТЕЛЯ
SETTING, MONITORING AND MARKING METHOD OF ACTION TIME OF TIME BLASTING FUSE DEVICE

Изобретение относится к области военной техники, а более конкретно к электронным временным устройствам дистанционных взрывателей, и может быть использовано для отсчета времени дистанционного действия взрывателей артиллерийских и реактивных снарядов, авиабомб и других боеприпасов. Кроме того, оно может использоваться для отсчета времени дальнего взведения и самоликвидации. В частности, предлагаемое изобретение может использоваться для формирования взрывателем, содержащим блок системы коррекции дальности, команд на подрыв боеприпаса, отделение головной части, раскрытие кассетной боевой части, выбрасывание парашютной системы и др.
Известны способы отсчета времени действия временного устройства взрывателя, использованные в дистанционно-контактных взрывателях по патентам США № 4389937, МПК F42C 9/02, F42C 15/04, F42C 15/34, опубликован 28.06.1983 г.; № 4739706, МПК F42C 9/02, F42C 9/14, F42C 15/24, опубликован 26.04.1988 г., у которых время дистанционного действия фиксировано и не переустанавливается перед выстрелом.
Известен способ установки времени действия временного устройства дистанционного взрывателя по патенту США № 4750424, МПК F42C 9/00, опубликованном 14.06.1988 г., использующий ручной установщик. Этот способ не может использоваться в условиях автоматизированного выстрела из-за отсутствия возможности вводить время дистанционного действия взрывателя при нахождении снаряда на пусковой установке.
Наиболее близким к заявляемому является способ установки и отсчета времени действия взрывателя, используемый в дистанционно-контактном взрывателе для морских систем залпового огня по патенту Российской Федерации № 2241205, опубл. 27.11.2004, бюл. № 33, МПК F42C 9/0, 15/40. Данный способ принят за прототип.
Временное устройство, используемое в прототипе на основе часового механизма, отсчитывает время известным способом, описанным в книге: Шполянский В.А. Хронометрия. - М.: Машиностроение, - 1974, стр.74, рис.1.5, выражение (1.15) и стр.249, рис.2.4. Этот способ основан на преобразовании, использующем интегрирование непрерывным или дискретным интегратором частоты (счетчиком) импульсов генератора хронометрических колебаний.
Способ установки и отсчета времени действия временного устройства взрывателя, согласно изобретению, принятому за прототип, заключается в следующем. При установке времени действия установщиком формируются информационные сигналы, определяющие требуемое время действия временного устройства. Эта информация подается в виде импульсов, число которых определяется требуемым временем действия. При этом установочное устройство временного устройства взрывателя, выполненное на импульсном (шаговом) электродвигателе, разворачивает прорезь под стрелу часового механизма на угол, определяющий установленное время действия. При отсчете времени действия осуществляется запуск часового механизма, возбуждение колебаний баланса часового механизма и через его колесную передачу поворот стрелы. При совпадении стрелы часового механизма с указанной выше прорезью осуществляется формирование выходного сигнала.
В известном устройстве реализуется способ, предусматривающий выполнение следующих операций.
1
д
Формирование установщиком информационных сигналов в виде импульсов, число n которых определяет требуемое время действия Т.
1
Преобразование временным устройством с помощью шагового двигателя полученной от установщика информации в угол поворота α прорези под стрелу часового механизма в соответствии с выражением:
1
где h - угол поворота, соответствующий одному импульсу шагового двигателя.
Указанная операция осуществляется при предстартовой подготовке.
Отсчет (при пуске снаряда на траектории полета) с помощью часового механизма временного устройства установленного времени действия непрерывным поворотом стрелы часового механизма на угол α в соответствии с выражением
где t - текущее время,
Б
f - частота колебаний баланса часового механизма (частота хронометрических колебаний),
2
h - угол поворота стрелы часового механизма, соответствующий одному колебанию баланса.
1
Формирование выходной команды при α=α.
Д
При этом время действия Т с учетом преобразования (1) определяется выражением:
1
Д
при α=α, t=Т,
1
1
2
Д
Б
h·n=h·Т·f,
Из последнего выражения следует зависимость времени действия от частоты колебаний баланса (частоты хронометрических колебаний).
Причиной, препятствующей получению требуемого технического результата, является невысокая точность, вызванная зависимостью отсчитываемого времени действия от параметров колебательной системы часового механизма, определяющих ее частоту, отсутствие контроля правильности принятой временным устройством от установщика информации о требуемом времени действия, а также невозможность осуществления коррекции времени действия после начала отсчета установленного времени действия.
Задача, на решение которой направлено заявляемое изображение, состоит в разработке способа установки и отсчета времени действия временного устройства взрывателя, обеспечивающего высокую точность отсчета установленного времени действия, в разработке способа, в котором бы отсутствовало влияние нестабильности частоты хронометрических колебаний на отсчитываемое время действия при любом его значении, способа, обеспечивающего возможность контроля правильности приема временным устройством взрывателя от установщика данных о требуемом времени действия, способа, обеспечивающего возможность коррекции установленного времени действия после начала его отсчета на траектории полета снаряда.
УСТ
ХРОН
УСТ
УСТ
ХРОН
УСТ
КОНТР
УСТ
ХРОН
КОНТР
УСТ
Д
УСТ
Д
УСТ
ХРОН
Д
Сущность изобретения заключается в том, что в предлагаемом способе, использующем операции формирования установщиком информационных сигналов, определяющих требуемое время действия временного устройства, формирование временным устройством хронометрических импульсов и преобразование информационных сигналов во время действия, сигналы установщика формируют в виде двух импульсов, временной интервал между которыми равен t, а временное устройство, используя хронометрические импульсы, следующие с частотой f, осуществляет его преобразование в код N, численно равный произведению полученного временного интервала t на частоту хронометрических импульсов f, формирование на установщик выходных импульсов контроля путем преобразования упомянутого кода N в период следования импульсов Т, равный отношению кода N к частоте f хронометрических импульсов, сравнение установщиком полученного значения периода Т с временным интервалом t между ранее поданными установщиком импульсами и выдача им при их совпадении разрешения на пуск снаряда, при котором на траектории полета временным устройством осуществляется отчет времени действия Т путем преобразования полученного кода N во время действия Т, равного коду N, деленному на частоту хронометрических импульсов f, в свою очередь разделенную на коэффициент кратности, и выдача выходного сигнала по окончании отсчета Т.
Коррекции установленного времени действия на траектории полета снаряда осуществляется дополнительной подачей от блока коррекции импульсов, увеличивающих или уменьшающих, в зависимости от необходимости соответственно увеличения или уменьшения времени действия временного устройства, содержимого счетчика, причем число подаваемых от блока коррекции импульсов равно требуемому времени коррекции, умноженному на частоту сигналов хронометрического генератора, деленную на коэффициент кратности.
Технический результат заявляемого способа - высокая точность отсчета установленного времени, возможность высокоточного контроля правильности его приема временным устройством и возможность коррекции установленного времени на траектории полета снаряда.
Предлагаемый способ предусматривает выполнение последовательности следующих операций.
УСТ
Д
Формирование установщиком информационных сигналов, определяющих требуемое время действия временного устройства в виде двух импульсов, временной интервал между которыми несет информацию о требуемом времени действия и равен t. Этот временной интервал равен требуемому времени действия Т, деленному на постоянный коэффициент кратности К. Эта операция осуществляется при предстартовой подготовке при вводе во временное устройство взрывателя информации о требуемом времени действия.
Формирование временным устройством хронометрических импульсов.
УСТ
УСТ
Преобразование временным устройством взрывателя временного интервала t в код (число) N в соответствии с выражением
ХРОН
УСТ
где f - частота хронометрических импульсов временного устройства. Преобразование (4) временного интервала в код может осуществляться суммированием счетчиком временного устройства хронометрических импульсов в течение временного интервала t.
УСТ
КОНТР
Формирование на установщик импульсов контроля преобразованием кода N в период импульсов контроля Т в соответствии с выражением
УСТ
Преобразование (2) кода в период может осуществляться суммированием хронометрических импульсов дополнительным счетчиком и при накоплении на нем числа импульсов, равных коду N, выдача импульса контроля и приведение дополнительного счетчика в исходное состояние.
УСТ
Возможна также реализация преобразования (5) с использованием микроконтроллеров (МК). В частности, при использовании МК семейства MKS-51 преобразование (5) может быть реализовано на таймере-счетчике МК, установленном в режим перезагружаемого таймера при загрузке регистра таймера значением N в дополнительном коде с формированием выходного импульса контроля в момент переполнения таймера.
КОНТР
УСТ
Сравнение установщиком полученного значения периода Т с ранее выданным на временное устройство временным интервалом t и выдача разрешения на пуск снаряда при их равенстве или повторный ввод во временное устройство информации о требуемом времени действия и повторение описанных операций в противном случае. Иными словами, реализация алгоритма:
КОНТР
УСТ
При T=t - разрешение на пуск снаряда,
КОНТР
УСТ
при Т≠t - повторный ввод информации во взрыватель с выполнением всех предыдущих операций.
На этом операции, выполняемые при предстартовой подготовке, заканчиваются.
После пуска снаряда на траектории его полета временное устройств осуществляет следующие операции.
УСТ
Д
Отсчет установленного времени действия путем преобразования, использующего коэффициент кратности К, кода N во время действия Т в соответствии с выражением
УСТ
УСТ
Реализация выражения (6) может быть осуществлена записью в счетчик импульсов числа, соответствующего коду N, и списыванием со счетчика его значения, либо заполнением счетчика импульсами частотой хронометрических импульсов, деленной на коэффициент кратности, до достижения им установленного значения N.
Общими признаками с предлагаемым изобретением является использование операций формирования установщиком информационных сигналов, определяющих требуемое время действия временного устройства, формирование временным устройством хронометрических импульсов и преобразование информационных сигналов во время действия.
Покажем высокую точность контроля и отсчета установленного времени действия.
УСТ
Подставим в выражение (6) значение N из выражения (4)
Д
УСТ
ХРОН
ХРОН
Т=t f/(f/К).
После преобразований имеем
Д
Д
Получили независимость времени действия Т от значения частоты хронометрических импульсов, а значит и ее нестабильности для любого значения Т.
УСТ
УСТ
Подставим в выражение (5) для периода контроля значение N из выражения (4) и t из выражения (7)
УСТ
ХРОН
Д
N=f·T/К,
КОНТР
ХРОН
Д
КОНТ
Т=(f·Т/К)/f.
После преобразований имеем
Получили, что период импульсов контроля пропорционален времени действия, которое будет отсчитано временным устройством, и не зависит от частоты хронометрических импульсов, что обуславливает высокую точность и достоверность контроля. Одновременно с этим при контроле осуществляется проверка работы отдельных узлов временного устройства, участвующих при отсчете времени действия. В частности, это относится к генератору хронометрических сигналов. При выполнении временного устройства на МК, который осуществляет и формирование импульсов контроля, и отсчет установленного времени действия, правильность полученных от временного устройства установщиком результатов контроля определяет как правильность приема данных временным устройством, так и исправность МК. Это позволяет исключить пуск снаряда с неисправным временным устройством.
При необходимости коррекции установленного времени действия последовательность операций, осуществляемых при предстартовой подготовке, не изменяется.
При отсчете времени действия на траектории полета снаряда выполняются следующие операции.
УСТ
УСТ
Преобразование кода N путем записи значения N в счетчик импульсов. Списание содержимого счетчика импульсами частотой хронометрического генератора, деленной на коэффициент кратности.
Коррекция установленного времени действия временного устройства путем дополнительной подачи на счетчик от блока коррекции импульсов. При необходимости увеличения времени действия указанные импульсы подаются на суммирующий вход счетчика, увеличивая его содержимое. При необходимости уменьшения времени действия импульсы подаются на вычитающий вход счетчика, уменьшая его содержимое.
Время действия при этом изменяется на величину ΔT.
При этом значение ΔT равно
КОР
ХРОН
ΔT=n/(f/K),
КОР
где n - число импульсов, подаваемых на счетчик от блока коррекции.
Проведенные лабораторно-стендовые испытания подтвердили достижение технического результата заявляемого способа - высокую точность отсчета времени действия временного устройства взрывателя, возможность достоверного контроля правильности приема данных от установщика и коррекции установленного времени.