УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ СКОРОСТИ

Предложенная полезная модель относится к полигонному устройству индикации и попаданий в мишень с двумя и более электропроводными слоями для короткого замыкания при проникновении разлетающимися осколками корпуса снаряда, которое может служить для измерения скоростей разлета осколков при подрыве боеприпаса.
Уровень данной области техники характеризуют устройства для контроля стрельбы снарядами, описанные в патентах RU 34716 U1 и 34717 U1, P41J 5/044, оба 2003 г., которые содержат мишень, которая стоит из трех параллельных пластин, минимум две из которых электрически связаны с регистратором, и разделенные изолирующей прослойкой два токоведущих участка поверхности исследуемого снаряда, взаимодействующих при пробитии мишени с электропроводными слоями, вызываемое их замыканием, фиксируемом в памяти регистратора.
Особенностью этого устройства является размещение внутри снаряда источника электропитания, подключенного к обоим автономным токопроводным участкам его поверхности, которые электрически связаны с тестируемым функциональным элементом.
Описанное устройство используется для оценки работоспособности комплектующих элементов управляемых малокалиберных снарядов и функциональности реактивного действия при встрече с целью.
Недостатком описанного устройства является узко направленное применения для локальных стрельб отдельными снарядами.
Более унифицированным устройством индикации стрельбы снарядами является с автоматическим определением координат места их попадания в мишень, в котором электропроводное покрытие одной пластины разделено на равные по площади секторы, расположенные симметрично относительно центра мишени, а покрытие другой пластины разделено на зоны, образованные концентрическими окружностями с центром, совпадающим с центром мишени, причем автономные участки покрытий обеих пластин мишени между собой электрически изолированы и связаны через разъемы с источником тока, подключенного к регистратору (см. изобретение SU 351390, F41J 5/048),
При попадании снарядов (или осколков) в мишень ими замыкается цепь из электропроводных пластин и источника тока, что фиксируется регистратором, показывающим как наличие, так и местоположение пробития, индикацией соответственно по сектору и зоне пластин мишени.
Однако недостатком этого устройства является неприспособленность для определения скорости пробивающих мишень элементов.
Отмеченный недостаток устранен в устройстве для автоматизированной системы определения скорости поражающих элементов по направлениям разлета, описанной в статье Ю.Н.Липченко, В.Г.Романова и P.P.Шарипова журнала «Боеприпасы и высокоэнергетические конденсированные системы», №3-2009, с.92-93, которое по технической сущности и числу совпадающих признаков выбрано в качестве наиболее близкого аналога предложенному устройству контроля скорости разлета осколков малокалиберных артиллерийских боеприпасов.
Известное устройство содержит трехслойную мишень, отстоящую на стандартизированной дистанции 2 м от испытываемого боеприпаса. Мишень выполнена композитной: из двух электропроводных параллельных пластин, разделенных изолирующей бумажной прослойкой, которые склеены между собой клеем БФ-2, образуя конструкционный монолит.
Внутренняя пластина толщиной 2 мм выполнена из алюминиевого сплава Д16АТ, а наружная - из алюминиевой фольги толщиной 0,015 мм, которые изолированы бумажной прослойкой толщиной 0,2 мм, в соответствии с регламентом ГОСТ В 25800.
Мишень составлена радиально вокруг испытуемого боеприпаса из пяти слоеных сегментов, каждый высотой 0,6 м и длиной 0,4 м, перекрывая сектор ракурса 180°, в котором содержится не менее 90% общего количества осколков направления.
Каждый сегмент мишени автономно подключен к высокоскоростному регистратору, который связан с концами эмалированного провода толщиной 0,02 мм, навитого через изолирующую прокладку на испытываемый боеприпас.
При подрыве боеприпаса корпус раздувается под действием давления продуктов детонации его наполнения, разрывая при этом навитый электропровод, чем в регистраторе формируется сигнал старта отсчета времени.
Корпус боеприпаса дробится на заданной массы и формы поражающие элементы - осколки, которые разлетаются в пространстве и, в частности, к мишени.
При пробитии мишени осколки замыкают ее токопроводящие пластины, в результате чего вырабатываются электрические сигналы, фиксирующие моменты пробитий, отмечая таким образом время полета и местоположение пробития в сегменте мишени.
Особенностью известного устройства является размещение исследуемого боеприпаса вдоль мишени, установленной по цилиндрической образующей, которая перекрывает при этом сектор разлета осколков φ=43°, по 8,6° на каждый составляющий ее сегмент.
Недостатком известного устройства является технологическая сложность монтажа составной мишени по требуемой конфигурации монолитной несущей конструкции на заданной дистанции.
Кроме того, в известном устройстве возможны ложные срабатывания от несанкционированного электрического замыкания пробоины провисающими лоскутами фольги, что снижает достоверность результатов испытаний.
Технической задачей, на решение которой направлена настоящая полезная модель, является повышение функциональной надежности устройства для измерения скорости разлета осколков, с технологически простой композитной структурированной мишенью.
Требуемый технический результат достигается тем, что в известном устройстве для измерения скорости разлета осколков, содержащем отстоящую на заданном расстоянии от исследуемого изделия многосегментную трехслойную мишень, которая включает два токоведущих слоя - несущую алюминиевую пластину и фольгу, электрически подключенные к высокоскоростному регистратору, связанному с концами эмалированного провода, навитого через нетоковедущую прокладку на осколочный корпус малокалиберного артиллерийского боеприпаса, по предложению авторов, мишень выполнена в форме цилиндрической обечайки с вертикально ориентированной осью, длиной на порядок превышающей длину исследуемого изделия, закрепленного горизонтально, и шириной не менее трети длины мишени, при этом сегменты сформированы поперечными пазами в несущей пластине, а каждый сегмент автономно подключен к регистратору посредством конгруэнтных слоев фольги, причем изолирующая их прослойка выполнена из картона.
Отличительные признаки позволили выполнить испытательное устройство технологичным и функциональным, в котором фиксируется распределение скоростей разлета осколков вдоль образующей корпуса исследуемого боеприпаса, обеспечив идентификацию местоположения пробитий и повышение точности измерений со сходимостью, практически совпадающей с натурными испытаниями подрывом в бронекамере, при значительном сокращении капитальных затрат исследовательских работ.
Установка композитной многосегментной мишени вдоль исследуемого изделия (нормальное ориентирование оси цилиндрической обечайки мишени относительно горизонтально укрепленного корпуса снаряда) позволяет идентифицировать осколки со всей поверхности боеприпаса.
Выполнение мишени в форме отстоящей на заданном расстоянии от корпуса боеприпаса продольно расположенной цилиндрической обечайки обеспечивает максимальное перекрытие всего фактического сектора разлета осколков, по которому судят о количестве пробитий мишени, энергии поражающих элементов, об эффективной площади и скорости разлета осколков, то есть об эффективности изделия в целом.
Выбор длины цилиндрической обечайки мишени, установленной на штатной дистанции 2 м, которая в 10 раз превышает длину осколочного корпуса боеприпаса, при ширине не менее трети ее длины, являются достаточными для фиксирования практически всех осколков при определении их скорости разлета.
Выполнение мишени в виде единой композитной конструкции с выделением сегментов на внутренней поверхности алюминиевой несущей пластины посредством поперечных пазов, с конгруэнтной формы локальными внешними участками фольги, автономно электрически подключенными к общему многоканальному регистратору, необходимо для технологического упрощения испытаний, кратного снижения затрат по измерению скоростей разлета осколков со всех участков профиля боеприпаса.
Распределенные поперечные пазы несущей алюминиевой пластины позволяют легко сгибать ее, профилируя необходимую кривизну поверхности для нормального расположения относительно траекторий разлета формируемых при подрыве боеприпаса осколков.
Выполнение изолирующей прослойки между токоведущими слоями мишени из картона повышает функциональную надежность устройства, предотвращая несанкционированные электрические их замыкания в пробоинах «лоскутками» фольги.
Упругий картон является конструкционным материалом, образующим по краям пробоин консольный выступ, на котором удерживаются рваные фрагменты фольги без их взаимодействия и короткого замыкания на пластину, в результате чего формируется ложный импульс в регистраторе.
Таким образом, каждый существенный признак необходим, а их совокупность в устойчивой взаимосвязи являются достаточными для достижения новизны качества, неприсущей признакам в разобщенности, то есть поставленная техническая задача решается не суммой эффектов, а новым сверхэффектом суммы признаков.
Сущность полезной модели поясняется чертежом, который служит чисто в иллюстративных целях и не ограничивает объема притязаний совокупности признаков формулы. На чертеже схематично изображены:
на фиг.1 - предложенное устройство;
на фиг.2 - вид по стрелке А на фиг.1;
на фиг.3 - поперечный разрез мишени по Б-Б на фиг.2.
Устройство содержит цилиндрической формы мишень 1 (фиг.1) с осью, ориентированной вертикально, вдоль которой смонтирован испытываемый малокалиберный артиллерийский снаряд 2, закрепленный горизонтально, что обеспечивает компактность и удобство в служебном обращении.
На корпус снаряда 2 через изолирующую прокладку (условно не показано) спирально навит эмалированный медный провод 3 диаметром 0,02 мм, концами подключенный к высокоскоростному регистратору 4.
Мишень 1 выполнена из трех примыкающих слоев, склеенных между собой в монолит: несущей алюминиевой пластины 5, изнутри разделенной на сегменты поперечными пазами 6, изолирующего картона 7 и фольги 8, которая автономными частями расположена адекватно перемычкам между пазами 6 пластины 5, формируя автономные сегменты мишени 1 (фиг.2 и 3).
Пазы 6 шириной 2 мм в несущей алюминиевой пластине 5 обеспечивают относительную свободу ее изгиба для формирования наиболее оптимального профиля, расположенного практически нормально разлету осколков при подрыве снаряда 2.
Общая пластина 5 и фольга 8 всех пяти сегментов мишени 1 электрически параллельно замкнуты через резисторную нагрузку на регистратор 4, при этом на пластине 5 имеется токовывод, а к автономным участкам фольги 6 электроконтакты припаяны.
В описываемом варианте испытаний винтовочных гранат и артиллерийских снарядов калибром 20-50 мм длина мишени 1 высотой 0,6 м составляет 1,5 м, при протяженности пяти сегментов по 0,3 м каждый.
Выбранные габариты мишени 1 при продольном размещении испытуемого снаряда 2 на высоте ее середины позволяют на заданной дистанции захватить весь угол φ=43° практического разлета формируемых при подрыве осколков, в каждом сегменте - 8,6° (фиг.2).
Значение раствора мишени 1 (угла φ) определено экспериментально и действительно для всей номенклатуры малокалиберных артиллерийских боеприпасов. При этом соотношение длины мишени к длине испытуемого боеприпаса составляет 10:1.
Функционирует устройство следующим образом.
При подрыве снаряда 2 его корпус газообразными продуктами взрывчатого превращения снаряжения раздувается, в результате чего разрывается электропровод 3, что формирует в регистраторе 4 сигнал старта отсчета времени.
При дроблении корпуса снаряда 2 образующиеся осколки разлетаются и пробивают мишень 1.
При пробитии мишени 1 токопроводящий осколок электрически замыкает между собой пластину 5 и фольгу 8, в результате чего возникающий контактный импульс напряжения фиксируется в регистраторе 4. Резисторы R1-R5 служат для формирования импульсов напряжения аналогично по всем осколкам и сегментам мишени 1, сигналы которых фиксируются в памяти регистратора 4.
Автономные сегменты мишени 1 необходимы для исследования распределения количества осколков и их скоростей по направлениям разлета, в зависимости от профиля и толщины стенки корпуса боеприпаса, качества дробления корпуса боеприпаса на осколки и пр.
Опытные испытания предложенного универсального и технологичного в изготовлении и обслуживании устройства измерения скорости разлета осколков подтвердили высокую сходимость полученных результатов учета осколков с количеством поражающих элементов, полученных при подрыве в бронекамере. При этом в предложенной полезной модели регистрируется и документируется местоположение пробоин и скорость каждого перехваченного осколка.
Проведенный сопоставительный анализ предложенного технического решения с выявленными аналогами уровня техники, из которого полезная модель явным образом не следует для специалиста по испытаниям боеприпасов стрельбой, показал, что она неизвестна, а с учетом возможности промышленного изготовления устройства для измерения скорости, можно сделать вывод о соответствии критериям патентоспособности.