СПОСОБ ОЦЕНКИ ПРОБИВНОГО ДЕЙСТВИЯ ДИСТАНЦИОННОГО БОЕПРИПАСА И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ
METHOD OF REMOTE AMMUNITION PIERCING EFFECT ESTIMATION AND DEVICE TO THIS END

Изобретение относится к области испытания боеприпасов и может быть использовано при оценке пробивного действия полей поражения дистанционных боеприпасов.
Известен способ исследования пробивного действия снаряда, заключающийся в последовательном метании N снарядов в направлении закрепленной преграды, установленной на дальности 50…75 метров от среза ствола метательного устройства под углом 30° к направлению стрельбы, с начальной скоростью, соответствующей минимальной расчетной скорости пробивания, фиксации факта пробивания (не пробивания) преграды, определении результата испытаний положительным, если отношение числа не разрушившихся снарядов, пробивших преграду, к общему числу выпущенных превысит или будет равно заданной величине или отрицательным, если отношение числа не разрушившихся снарядов, пробивших преграду, к общему числу выпущенных будет меньше заданной величины [1].
Наиболее близким к изобретению является устройство для исследования пробивного действия снарядов, содержащее метательное устройство и преграду, установленную на дальности 50…75 метров от среза ствола метательного устройства под углом 30° к направлению стрельбы [1].
Недостатками данных способа и устройства являются недостаточная точность оценки пробивного действия снаряда из-за отсутствия измерений скорости и угла встречи снаряда с преградой, а также невозможность использования при определении пробивного действия дистанционных боеприпасов.
np
H
0,5
H
H
np
np
Известен способ оценки пробивного действия снаряда, заключающийся в последовательном метании N снарядов в направлении закрепленной преграды, установленной на заданной дальности от среза ствола метательного устройства под заданным углом к направлению стрельбы, с начальной скоростью, соответствующей минимальной расчетной скорости пробивания преграды, фиксации факта пробивания (непробивания) преграды, создании дополнительных углов нутации и прецессии снаряда за счет механического воздействия на снаряд после его выхода из канала ствола метательного устройства, изменении дополнительных углов нутации и прецессии снаряда за счет изменения величины силы реакции преграды при ее механическом воздействии на снаряд, измерении скорости снаряда в момент соударения с преградой, определении математических ожиданий скоростей пробивания M(V) и непробивания M(V) преграды, определении показателя пробивного действия снаряда по формуле V=M(V)·(1-N/N)+M(V)·(1-N/N), сравнении полученной величины показателя с заданной, формировании вывода о пробивной способности снаряда [2].
1
ст,
ст
1
Известно устройство для осуществления способа оценки пробивного действия снаряда, содержащее метательное устройство и преграду, установленную на заданной дальности от среза ствола метательного устройства под заданным углом к направлению стрельбы, измеритель скорости снаряда, узел для создания дополнительных углов нутации и прецессии снаряда после его выхода из канала ствола, выполненный в виде набора сменных пластин различной толщины, каждую из которых устанавливают за срезом ствола метательного устройства перпендикулярно его оси на расстоянии от среза ствола метательного устройства до фронтальной поверхности сменной пластины, равном или большем длины снаряда, с принижением торцовой рабочей поверхности сменной пластины относительно оси ствола метательного устройства, равным соответственно Δ=(0,1…0,2)d где d - внутренний диаметр ствола метательного устройства, при этом плотность материала сменной пластины в три и более раза меньше плотности материала корпуса снаряда, причем узел для создания дополнительных углов нутации и прецессии снаряда снабжен поворотным устройством, в котором закреплен набор сменных пластин, а само поворотное устройство выполнено с возможностью кругового перемещения относительно оси ствола без изменения принижения Δ торцевой поверхности пластин [2].
Недостатком данных способа и устройства является недостаточная информативность их использования для определения пробивного действия поля поражения дистанционного боеприпаса, так как в этом случае пробивное действие обусловлено воздействием на пробиваемую преграду не одного, а множества (поля) поражающих элементов.
Технической задачей изобретения является повышение точности оценки пробивного действия боевых частей дистанционных боеприпасов, а также информативности за счет определения количественных показателей, позволяющих оценить пробивную способность полей поражения дистанционных боеприпасов и сравнить их по этой способности между собой.
1
2
np
np
np
<mrow><msub><mi>K</mi><mrow><mi>n</mi><mi>p</mi></mrow></msub><mo>=</mo><mfrac><mrow><msub><mi>V</mi><mrow><mn>2</mn><mo>+</mo></mrow></msub><msub><mi>V</mi><mn>1</mn></msub></mrow><mrow><msub><mi>V</mi><mn>1</mn></msub></mrow></mfrac></mrow>
Решение технической задачи достигается тем, что в способе оценки пробивного действия дистанционного боеприпаса, заключающемся в метании поля поражения боеприпаса в направлении закрепленной преграды, установленной на заданной дальности от боеприпаса под заданным углом к направлению метания, подрыв боевой части боеприпаса осуществляют с помощью устройства инициирования во взрывной камере, в пределах двугранного угла Δθ на заданном расстоянии устанавливают закрепленную преграду заданной толщины, определяют среднюю скорость V поля поражения боеприпаса по временной зависимости фильтрованных частот Доплера сигналов, отраженных от части поля поражения, летящего в пределах двугранного угла Δθ, от момента подрыва боевой части боеприпаса до момента попадания поражающих элементов поля поражения боеприпаса в закрепленную преграду заданной толщины, определяют среднюю скорость V поля поражения боеприпаса по временной зависимости фильтрованных частот Доплера сигналов, отраженных от части поля поражения после пробития поражающими элементами поля поражения закрепленной преграды заданной толщины, определяют показатель пробивной способности поля поражения боеприпаса по формуле
, считают, если K=1 пробивную способность поля поражения боеприпаса неудовлетворительной, если 1<K≤1,5 - удовлетворительной, если K>1,5 - высокой.
Отличительными для заявляемого способа являются следующие признаки:
1. Подрыв боевой части боеприпаса осуществляют с помощью устройства инициирования во взрывной камере.
2. В пределах двугранного угла Δθ на заданном расстоянии устанавливают закрепленную преграду заданной толщины.
1
3. Определяют среднюю скорость V поля поражения боеприпаса по временной зависимости фильтрованных частот Доплера сигналов, отраженных от части поля поражения, летящего в пределах двугранного угла Δθ, от момента подрыва боевой части боеприпаса до момента попадания поражающих элементов поля поражения боеприпаса в закрепленную преграду заданной толщины.
2
4. Определяют среднюю скорость V поля поражения боеприпаса по временной зависимости фильтрованных частот Доплера сигналов отраженных от части поля поражения после пробития поражающими элементами поля поражения закрепленной преграды заданной толщины.
<mrow><msub><mi>K</mi><mrow><mi>n</mi><mi>p</mi></mrow></msub><mo>=</mo><mfrac><mrow><msub><mi>V</mi><mrow><mn>2</mn><mo>+</mo></mrow></msub><msub><mi>V</mi><mn>1</mn></msub></mrow><mrow><msub><mi>V</mi><mn>1</mn></msub></mrow></mfrac></mrow>
np
np
np
5. Определяют показатель пробивной способности поля поражения боеприпаса по формуле
, считают, если K=1 пробивную способность поля поражения боеприпаса неудовлетворительной, если 1<K≤1,5 - удовлетворительной, если K>1,5 - высокой.
1
2
<mrow><msub><mi>K</mi><mrow><mi>n</mi><mi>p</mi></mrow></msub><mo>=</mo><mfrac><mrow><msub><mi>V</mi><mrow><mn>2</mn><mo>+</mo></mrow></msub><msub><mi>V</mi><mn>1</mn></msub></mrow><mrow><msub><mi>V</mi><mn>1</mn></msub></mrow></mfrac></mrow>
Кроме того, решение технической задачи достигается тем, что в устройстве для осуществления способа оценки пробивного действия дистанционного боеприпаса, содержащем метательное устройство и преграду, установленную на заданной дальности от метательного устройства под заданным углом к направлению метания, метательное устройство выполнено в виде боевой части дистанционного боеприпаса, преграда выполнена закрепленной и заданной толщины, введены устройство инициирования, выход которого связан с входом боевой части боеприпаса, взрывная камера, имеющая щель, ширина и длина которой позволяет выделять часть поля поражения дистанционного боеприпаса, летящую в направлении, определяемом двугранным углом Δθ, первый и второй измерители скорости поражающих элементов поля поражения боеприпаса установленные так, что оси диаграмм направленности антенн измерителей составляют с плоскостью, проходящей через продольную ось боеприпаса и поперечную ось щели взрывной камеры острый угол α, фильтрации частот Доплера сигналов отраженных от части поля поражения боеприпаса, при его нахождении в пределах диаграмм направленности радиолокационных измерителей скорости и вычислении средней скорости части поля поражения боеприпаса по временной зависимости фильтрованных частот Доплера сигналов отраженных от части поля поражения относительно момента подрыва боевой части боеприпаса, причем первый измеритель измеряет среднюю скорость V части поля поражения боеприпаса по временной зависимости фильтрованных частот Доплера сигналов отраженных от части поля поражения относительно момента подрыва боевой части боеприпаса до момента попадания поражающих элементов в закрепленную преграду заданной толщины, а второй - среднюю скорость V поля поражения боеприпаса по временной зависимости фильтрованных частот Доплера сигналов отраженных от части поля поражения относительно момента подрыва боевой части после пробития поражающими элементами закрепленной преграды заданной толщины, вычислитель, вычисляющий величину показателя пробивной способности поля поражения боеприпаса по формуле
и индикатор, причем выход первого измерителя скорости связан с первым входом вычислителя, выход второго измерителя скорости связан со вторым входом вычислителя, а его выход связан со входом индикатора.
Кроме того, измеритель скорости поражающих элементов поля поражения дистанционного боеприпаса состоит из последовательно соединенных антенны, генератора высокой частоты, блока широкополосных усилителей, n фильтров, первых входов n ключей, причем вторые входы n ключей соединены с выходом устройства инициирования, выходы n ключей соединены n входами ПЭВМ, выход ПЭВМ является выходом измерителя скорости.
Отличительными для заявляемого устройства являются следующие признаки.
1
2
1. Первый и второй измерители скорости поражающих элементов поля поражения боевой части, причем первый измеритель измеряет среднюю скорость V части поля поражения боевой части по временной зависимости фильтрованных частот Доплера сигналов, отраженных от части поля поражения относительно момента подрыва боевой части боеприпаса до момента попадания поражающих элементов боеприпаса в закрепленную преграду заданной толщины, а второй - среднюю скорость V поля поражения боеприпаса по временной зависимости фильтрованных частот Доплера сигналов, отраженных от части поля поражения относительно момента подрыва боевой части боеприпаса после пробития поражающими элементами боеприпаса закрепленной преграды заданной толщины.
2. Связи между новыми и известными признаками, то есть новая схема устройства.
Вышеуказанные отличительные признаки являются существенными, поскольку каждый в отдельности и все совместно направлены на решение поставленной задачи с достижением заявленного технического результата. Использование единой совокупности существенных отличительных признаков в известных решениях не обнаружено, что характеризует соответствие технического решения критерию «новизна».
Единая совокупность новых существенных признаков с общими известными обеспечивает решение поставленной задачи с достижением заявленного технического результата и характеризует предложенное техническое решение существенными отличиями по сравнению с известным уровнем техники. Заявляемые способ и устройство являются результатом научно-исследовательской и экспериментальной работы по повышению точности и информативности оценки пробивного действия дистанционного боеприпаса и обладают неочевидностью, что свидетельствует об их соответствии критерию «изобретательский уровень».
На фиг.1 приведена функциональная схема устройства для осуществления способа, на фиг.2 - блок-схема первого измерителя скорости.
Устройство содержит боеприпас 1, устройство 2 инициирования, взрывную камеру 3, преграду 4 заданной толщины, первый 5 и второй 6 радиолокационные измерители скорости, вычислитель 14, индикатор 7.
Способ оценки пробивного действия дистанционного боеприпаса осуществляется следующим образом.
Боеприпас 1 размещается во взрывной камере 3 на высоте h от пола так, чтобы продукты взрыва его заряда взрывчатого вещества не оказывали влияния на процесс измерения скорости поражающих элементов, а продольная ось боеприпаса была совмещена с поперечной щелью взрывной камеры 3 таким образом, чтобы в щель попала часть поля поражения боеприпаса, летящая в направлении, определяемом двугранным углом Δθ.
В результате срабатывания устройства 2 инициирования происходит подрыв боевой части боеприпаса 1 во взрывной камере 3. В результате подрыва боевой части боеприпаса 1 формируется осесимметричное поле поражения, состоящее из поражающих элементов. Взрывная камера 3 выделяет часть поля поражения, летящую в направлении преграды 4 заданной толщины, установленной под заданным углом относительно перпендикуляра к направлению стрельбы.
Срабатывание устройства 4 инициирования приводит к открыванию n ключей 12 первого 5 и второго 6 измерителей скорости.
Пространство между щелью и преградой 4 заданной толщины облучается СВЧ энергией, излучаемой генератором 9 через антенну 8 первого радиолокационного измерителя скорости 5, установленного под углом α относительно движения выделенной части поля поражения боеприпаса 1.
n
n
При попадании заданной части поля поражения боеприпаса 1 в диаграмму направленности антенны 8, на выходе генератора 9 формируются сигналы с частотами Доплера Δf, зависящими от скорости движения поражающих элементов. Эти сигналы усиливаются в блоке широкополосных усилителей 10 и поступают на входы n фильтров 11. На выходе каждого фильтра 11 формируется сигнал, соответствующий частоте настройки фильтра f Сигналы с выходов n фильтров 11 через первые входы n ключей 12 поступают на n входов ПЭВМ 13.
л
<mrow><msub><mi>V</mi><mi>л</mi></msub><mo>=</mo><mfrac><mrow><mi>λ</mi><msub><mi>ƒ</mi><mi>л</mi></msub></mrow><mrow><mn>2</mn><mi>cos</mi><mi>α</mi></mrow></mfrac></mrow>
ПЭВМ 13 осуществляет отображение временной зависимости фильтрованных частот Доплера сигналов, отраженных от заданной части поля поражения относительно момента подрыва боеприпаса 1, определяет частоту (скорость) лидирующих и замыкающих поражающих элементов. Так, скорость лидирующих поражающих элементов определяется по значению частоты Доплера f сигнала первого относительно момента подрыва боеприпаса 1 из выражения
, где λ - длина волны излучаемого сигнала, α - угол.
3
<mrow><msub><mi>V</mi><mn>3</mn></msub><mo>=</mo><mfrac><mrow><mi>λ</mi><msub><mi>ƒ</mi><mn>3</mn></msub></mrow><mrow><mn>2</mn><mi>cos</mi><mi>α</mi></mrow></mfrac></mrow>
Скорость замыкающих поражающих элементов определяется по значению частоты Доплера f сигнала последнего относительно момента подрыва боеприпаса 1 из выражения
где λ - длина волны излучаемого сигнала, α - угол.
<mrow><msub><mi>V</mi><mrow><mi>c</mi><mi>p</mi></mrow></msub><mo>=</mo><mfrac><mrow><msub><mi>V</mi><mi>л</mi></msub><mo>+</mo><msub><mi>V</mi><mn>3</mn></msub></mrow><mn>2</mn></mfrac></mrow>
1.
Средняя скорость поражающих элементов определяется из выражения
, которую для первого измерителя скорости 5 обозначим V
Далее поражающие элементы боеприпаса 1 попадают в преграду 4 заданной толщины, установленную под заданным углом относительно перпендикуляра к направлению стрельбы и пробивают (не пробивают) ее. В результате пробития преграды скорость поражающих элементов боеприпаса 1 снижается.
2
Второй радиолокационный измеритель скорости 6 также устанавливается под углом α относительно движения выделенной части поля поражения, но не перед, а за преградой 4 заданной толщины и аналогично первому радиолокационному измерителю скорости 5 определяет среднюю скорость V поражающих элементов боеприпаса 1 после пробития ими преграды 4 заданной толщины.
1
2
<mrow><msub><mi>K</mi><mrow><mi>n</mi><mi>p</mi></mrow></msub><mo>=</mo><mfrac><mrow><msub><mi>V</mi><mrow><mn>2</mn><mo>+</mo></mrow></msub><msub><mi>V</mi><mn>1</mn></msub></mrow><mrow><msub><mi>V</mi><mn>1</mn></msub></mrow></mfrac></mrow>
Сигналы, пропорциональные скоростям V и V с выходов первого 5 и второго 6 радиолокационных измерителей скорости попадают на первый и второй входы вычислителя 14, который по формуле
определяет величину показателя пробивной способности поля поражения дистанционного боеприпаса, которая индицируется на экране индикатора 7.
Таким образом, использование предложенных способа и устройства позволит повысить точность и информативность оценки пробивного действия дистанционных боеприпасов, а также сравнить дистанционные боеприпасы по пробивному действию между собой.
Источники информации
1. Третьяков Г.М. Боеприпасы артиллерии. Воениздат, 1947, стр.467.
2. Патент РФ №2442952, 2012.