Управляемая пуля
CONTROLLED BULLET

Предлагаемое изобретение относится к области вооружений и может быть использовано в малогабаритных ракетных комплексах.
Известна управляемая пуля [Пат. 2538881 Российская Федерация, МПК(2006.01) F42B 10/12, 12/02, 15/00. Управляемая пуля [Текст] / А.Г. Шипунов [и др.]; заявитель и патентообладатель АО «Конструкторское бюро приборостроения им. академика А.Г. Шипунова»; заявл. 16.10.2013; опубл. 10.01.2015, Бюл. №1. - 7 с.: ил.], содержащая бронебойный стержень, стабилизирующие элементы, аэродинамические рули, блок привода органов управления, фотоприемник, бортовую аппаратуру и бортовой источник питания. Известная управляемая пуля оснащена электромагнитным блоком привода органов управления. При этом, исходя из того, что в настоящее время пулей называют боеприпас калибром не более 20 мм, следует, что известная управляемая пуля является малокалиберным летательным аппаратом. В случае, когда блок привода имеет малые размеры, устройство, построенное на базе электромагнитов, как правило, уступает по эффективности другим вариантам исполнения, например - актюаторам. Таким образом, электромагнитный блок привода органов управления проигрывает более эффективным устройствам или по величине максимального шарнирного момента на аэродинамических рулях при той же электрической мощности, или имеет большую мощность при равных шарнирных моментах, или уступает в быстродействии (частоте перебросов) при прочих равных условиях.
Достоинствами прототипа являются высокая помехозащищенность системы управления по лучу, нормальная аэродинамическая схема, обеспечивающая большую несущую способность, высокое аэродинамическое качество и минимальную величину потребного шарнирного момента, а также кинетический способ поражения цели, позволяющий минимизировать стоимость изделия в силу отказа от дорогостоящих кумулятивной и осколочно-фугасной боевых частей.
Исходя из вышесказанного, недостатком прототипа является относительно низкая эффективность блока привода органов управления, при прочих равных условиях негативно влияющая на маневренность изделия.
Технической задачей изобретения являются улучшение маневренных свойств управляемой пули и увеличение точности стрельбы.
Задача изобретения решается следующим образом.
В управляемой пуле, содержащей бронебойный стержень, стабилизирующие элементы, аэродинамические рули, блок привода органов управления, фотоприемник, бортовую аппаратуру и бортовой источник питания, новым является то, что:
- оснащена последовательно соединенными стабилизатором напряжения, подключенным к бортовому источнику питания, усилителем постоянного напряжения, обеспечивающим величину напряжения питания генератора модулирующих импульсов на уровне не ниже 80 В, и генератором модулирующих импульсов, обеспечивающим формирование сигналов управления, модулированных высокочастотным прямоугольным сигналом частотой не менее 10 кГц ± 10%, в соответствии с управляющими командами бортовой аппаратуры;
- блок привода органов управления выполнен пьезоэлектрическим в виде двух пьезоэлементов и рычага, жестко соединенного с осью аэродинамических рулей.
В случае, когда размеры устройства малы, пьезоэлектрический блок привода органов управления, построенный на базе актюаторов, является более эффективным, нежели электромагнитный. Таким образом, при одинаковых бортовых источниках питания (ток разряда, напряжение), пьезоэлектрический привод будет обеспечивать больший шарнирный момент на оси аэродинамических рулей, что позволит увеличить их площадь и тем самым повысить величину управляющего момента, или будет отрабатывать управляющие команды с большей частотой. При этом оба рассмотренных варианта приведут к увеличению маневренности изделия.
Рабочий ход пьезоэлектрического привода обеспечивается посредством подачи на него электрического импульса, приводящего к увеличению длины пьезокристалла на некоторую величину. Для реализации одноканальной системы управления требуется обеспечить вращение управляемой пули относительно продольной оси с частотой не менее 20 Гц, таким образом, частота работы блока привода органов управления должна составлять не менее 80 Гц. Перемещение рычага, обеспечивающее поворот оси аэродинамических рулей, потребует подачи не менее чем 60 последовательных электрических импульсов на пьезоэлемент. Исходя из вышесказанного и того, что нейтральный режим работы блока привода органов управления (требующий наибольшей частоты переброса рулей) предполагает поворот оси аэродинамических рулей и ее возврат в начальное положение в течение одного цикла срабатывания, частота подачи электрических импульсов от генератора модулирующих импульсов в блок привода органов управления должна составлять не менее 10000 Гц. Использование меньшей частоты приведет к увеличению длины пьезоэлемента для обеспечения того же перемещения при равном времени срабатывания или же увеличению времени срабатывания при сохранении неизменных габаритов пьезоэлемента.
Изобретение поясняется графическим материалом.
На фиг. 1 представлен общий вид управляемой пули.
На фиг. 2 показана схема размещения составных частей в корпусе управляемой пули.
На фиг. 3 приведена конструктивная схема пьезоэлектрического привода.
На фиг. 4 представлен сигнал управления, вырабатываемый выходными каскадами генератора модулирующих импульсов, где 14, 15 - сигналы управления в каждом ключе выходных каскадов, 16 - сигналы модуляции (по 60 импульсов).
Управляемая пуля включает в себя бронебойный стержень 1, стабилизирующие элементы 2, аэродинамические рули 3, блок привода органов управления 4, фотоприемник 5, бортовую аппаратуру 6, бортовой источник питания 7, генератор модулирующих импульсов 8, стабилизатор напряжения 9 и усилитель постоянного напряжения 10. Бронебойный стержень 1 служит для поражения цели при попадании в нее управляемой пули. Стабилизирующие элементы 2 выполнены в виде пары крыльев и служат для стабилизации управляемой пули в полете, а также для создания управляющей аэродинамической силы при наличии угла атаки. Аэродинамические рули 3 выполнены в виде пары консолей, размещенной на общей оси, и служат для создания аэродинамического момента тангажа при повороте оси блоком привода органов управления 4, обеспечивающего вывод управляемой пули на угол атаки. Аэродинамические рули 3 и стабилизирующие элементы 2, аналогично прототипу, могут складываться в корпус во время хранения и транспортировки, что обеспечивает ее разгон посредством активного старта из ствола снайперской винтовки. Блок привода органов управления 4 выполнен в виде двух пьезоэлементов (актюаторов) и рычага, соединенного с осью аэродинамических рулей 3 и служит для их поворота по командам бортовой аппаратуры 6. Фотоприемник 5 размещен в заднем торце управляемой пули и предназначен для приема кодированного луча лазера, в котором реализуется наведение изделия. Бортовая аппаратура 6 служит для приема данных с фото приемника 5, их обработки и выдачи управляющих команд на блок привода органов управления 4. Бортовой источник питания 7 выполнен в виде тепловой батареи и предназначен для электропитания бортовой аппаратуры 6, фотоприемника 5 и блока привода органов управления 4 в полете. Генератор модулирующих импульсов 8 предназначен для формирования сигналов управления на пьезоэлементы, генерируемых в соответствии с управляющими командами бортовой аппаратуры 6 и модулированных высокочастотным прямоугольным сигналом частотой не менее 10 кГц ± 10%. Стабилизатор напряжения 9 предназначен для обеспечения стабильной величины напряжения постоянного тока на входе в усилитель 10. Усилитель постоянного напряжения 10 предназначен для преобразования напряжения постоянного тока, поступающего от стабилизатора 9, до уровня не менее 80 В и питания им генератора модулирующих сигналов 8.
Изобретение работает следующим образом.
Управляемая пуля выстреливается из ствола снайперской винтовки или разгоняется отделяемым реактивным двигателем. В процессе старта активируется тепловая батарея 7, причем величина напряжения постоянного тока на выходе из бортового источника питания уменьшается в процессе разряда (полета). После окончания разгона фотоприемник 5 принимает кодированный луч лазера и передает сигнал в бортовую аппаратуру 6. В случае отклонения траектории полета управляемой пули от оси координированного луча, бортовая аппаратура 6 формирует управляющие команды в блок привода органов управления 4. При этом сформированные управляющие команды поступают в генератор модулирующих импульсов 8, который преобразует их в сигналы управления пьезоэлементами блока привода органов управления 4. Поскольку напряжение питания, создаваемое бортовым источником питания 7, изменяется во времени, электрический ток поступает в стабилизатор напряжения 9, где его напряжению придается постоянное значение. Далее, в связи с тем, что для управления пьезоэлементами требуется ток напряжением не менее 80 В, а тепловые батареи, как правило, выдают меньшее напряжение, электрический ток проходит через усилитель 10, где величина его напряжения повышается до необходимого значения. После этого электрический ток напряжением не менее 80 В поступает в генератор модулирующих импульсов 8, обеспечивающий его выдачу на пьезоэлементы блока привода органов управления 4 (фиг. 4). При этом управление пьезоэлементами происходит посредством подачи модулированного управляющего сигнала высокой частоты. Суммарный рабочий ход, обеспечивающий потребный угол поворота аэродинамических рулей 3, складывается из последовательных микроперемещений пьезоэлемента, необходимое количество которых задается и обеспечивается модулированием сигнала управления определенной частотой управляющих импульсов. Использование высокой частоты не менее 10 кГц ± 10% дает возможность сократить длину пьезоэлементов и уменьшить время срабатывания блока привода органов управления 4.
Реализация изобретения позволит улучшить маневренные свойства управляемой пули и увеличить точность стрельбы.