ВЗРЫВАТЕЛЬНОЕ УСТРОЙСТВО ДЛЯ ТОРПЕД
FUSE DEVICE FOR TORPEDOES

Изобретение относится к военной технике, в частности к взрывательным устройствам для морских торпед. Разнообразие морских целей ставит задачу взрывательному устройству обеспечения эффективного поражения цели независимо от скоростей и углов подхода к цели быть помехозащищенным при воздействии на торпеду перегрузок от различных средств воздействия при ее движении на подводной траектории, обеспечения самоликвидации торпеды в случае ее промаха, а также быть по возможности простым по конструкции и в изготовлении, что повышает надежность выполнения взрывателем своих функций и уменьшает его себестоимость. Это разнообразие поставленных задач требует от взрывательного устройства способности быть управляемым на всей траектории движения торпеды. В современных условиях развития техники торпедного вооружения, когда на борту торпеды имеются устройства управления ее траекторией, задача управления взрывательным устройством может быть решена за счет возможности регулирования отдельных функций управления при поступлении на взрыватель соответствующих команд от аппаратуры управления торпеды при ее движении на траектории. Эти команды могут быть сформированы различными датчиками и устройствами торпеды, обеспечивающими контроль параметров ее движения (скорости, расстояния до цели, углы подхода к цели и другие) и характер цели (надводный корабль, подводная лодка, береговое укрепление, док, торпеда и другие объекты).
Известно универсальное запальное устройство для торпед УЗУ-М (Исаченко П.С. Торпедные контактные взрыватели. - СПб, 1996, с.26-27), имеющее инерционный ударный механизм, срабатывание которого может быть обеспечено только при достижении достаточно высокой величины перегрузки при встрече торпеды с целью (более 50), так как при более низкой величине настройки перегрузки срабатывания ударного механизма взрывателя не обеспечивается помехозащищенность взрывателя при воздействии на торпеду поражающих средств противника (перегрузки, при которых торпеда не разрушается, не должны превышать 35). Использование УЗУ-М ограничивает возможность надежного поражения цели, так как при использовании торпеды по движущимся целям (надводный корабль, подводная лодка, торпеда), особенно на догонных курсах, когда углы встречи с целью незначительны и относительные скорости малы, величины перегрузок, возникающие при соударении торпеды с целью, могут быть значительно меньше величины настройки инерционного механизма и не обеспечивать его срабатывания. Кроме того, устройство УЗУ-М сложно в изготовлении.
Известный контактный взрыватель КАВТ-55 (Исаченко П.С. Торпедные контактные взрыватели. - СПб, 1996, с.23-25), применяемый только с авиационных носителей, имеет контактный датчик цели переменной чувствительности, автоматически устанавливаемый на более высокую чувствительность в случае промаха сбрасываемой торпеды с авианосителя на надводный корабль и попадания ее в воду. Но при встрече торпеды с целью на догонных курсах, когда величина действующей перегрузки имеет значение нескольких единиц (2-5), поражение цели не достигается, так как настройка на самую высокую чувствительность датчика меняется в узких пределах в зависимости от характеристик контрпредохранительных пружин и весов инерционных ударников контактного датчика и имеет значительную величину (50-80), что не обеспечит срабатывание датчика.
Известно взрывательное устройство, описанное в патенте США №6105504, МПК F42C 014/04, F42C 01/00, F42C 11/06, опубл. 22.08.2000 г. Во взрывательном устройстве для торпед по патенту США №6105504 имеются электропусковое устройство, устройство дальнего взведения, контактный датчик цели и исполнительно-детонирующая цепь с электровоспламенителем. В качестве датчика цели используются трубчатые проводники, расположенные на наружной оболочке головной части торпеды. Во всех условиях применения торпеды обеспечение поражения цели может быть только при условии деформации головной части корпуса торпеды, разрушении трубчатых проводников и замыкании их между собой. Такое устройство не может обеспечить поражения цели при различных условиях ее встречи с торпедой, особенно на догонных курсах движения торпеды к цели (подводной лодки или надводному кораблю), когда малы относительные скорости и углы встречи и деформация головной части корпуса торпеды может отсутствовать.
Наиболее близким к предлагаемому является контактное взрывательное устройство для торпед по патенту РФ №2243496, МПК F42C 14/04, 1/00, 11/06, опубл. 27.12.2004. Это контактное взрывательное устройство для торпед, взятое в качестве прототипа предполагаемого изобретения, содержит электропусковое устройство, устройство дальнего взведения, контактный датчик цели и исполнительно-детонационную цепь, причем контактный датчик цели выполнен в виде магнитоэлектрического генератора, катушка которого соединена с электровоспламенителем исполнительно-детонационной цепи, а его сердечник подпружинен в дополнительно введенном электромагните, катушка которого через контакты разъема торпеды имеет выход на бортовую аппаратуру управления торпеды, в исполнительно-детонационную цепь введены часовой механизм самоликвидации и два стопора, удерживаемые пиротолкателями, воспламенители которых через контакты разъема также имеют выход на бортовую аппаратуру управления торпеды, причем первый стопор блокирует исполнительный механизм исполнительно-детонационной цепи, а второй стопор блокирует часовой механизм самоликвидации. Электропусковое устройство размещено на боковой оболочке торпеды и соединено через контакты отрывного разъема носителя с источником питания, расположенным на носителе, например, надводном корабле, подводной лодке, а замыкающие контакты электропускового устройства через контакты разъема торпеды соединены с источником питания торпеды с одной стороны и с другой стороны - с разъемом исполнительно- детонационной цепи, расположенной вместе с контактным датчиком цели и устройством самоликвидации в едином блоке внутри торпеды. Многочисленные лабораторные и натурные испытания подобного контактного взрывательного устройства показали его достаточную помехозащищенность, избирательность контактного действия в зависимости от характера цели и его безопасность.
Вместе с тем конструктивная сложность этого устройства (устройство дальнего взведения на основе шагового двигателя, устройство самоликвидации на основе часового механизма), значительные технические и финансовые сложности изготовления этих устройств в современных условиях производства, перед разработчиками взрывательных устройств выдвинуло задачу создания взрывательного устройства, не уступающего по своим техническим характеристикам взрывательному устройству по патенту РФ №2243496, но существенно отличающегося от него в отношении упрощения схемного и конструктивного исполнения, что несомненно еще более повысит надежность действия этого устройства и снизит его стоимость.
Общими признаками с предлагаемым изобретением в устройстве-прототипе является наличие во взрывательном устройстве для торпед электропускового устройства, размещенного на оболочке торпеды и соединенного через контакты отрывного разъема носителя с источником питания, расположенным на носителе (например, надводном корабле, подводной лодке, самолете, ракете), исполнительно-детонационного устройства, контактного датчика цели, устройства дальнего взведения с двумя стопорами - блокирующим и предохранительным с соответствующими пусковыми устройствами на основе электровоспламенителей и устройства самоликвидации, причем исполнительно-детонационная цепь включает подпружиненный движок с капсюлем-детонатором, изолированный в исходном невзведенном положении от других элементов огневой цепи взрывателя.
Технический результат, достигаемый при осуществлении изобретения, выражается в создании универсального взрывательного устройства для класса универсальных управляемых торпед, применяемых против различных типов целей и с различных носителей, что обеспечивается возможностью регулирования чувствительности контактного датчика цели, а также возможностью регулирования дистанции дальнего взведения, регулирования времени самоликвидации при поступлении соответствующих команд от аппаратуры управления торпеды при ее движении на траектории, причем существенно отличающегося упрощением схемного и конструктивного исполнения, что несомненно повысит надежность действия этого устройства и снизит его стоимость.
Сущность заявляемого изобретения заключается в том, что во взрывательном устройстве для торпед, включающем электропусковое устройство, контактный датчик цели, устройство дальнего взведения с двумя стопорами - блокирующим и предохранительным с соответствующими пусковыми устройствами на основе электровоспламенителей, устройство самоликвидации и исполнительно-детонационное устройство, устройство дальнего взведения и устройство самоликвидации выполнены в виде электронных счетчиков импульсов, входы которых через контакты разъема связаны с бортовой аппаратурой управления торпеды, а их выходы связаны с электронными спусковыми устройствами, выполненными на основе полевых транзисторов и накопительных конденсаторов, причем первый счетчик и первое пусковое устройство с электровоспламенителем электрически и кинематически связаны с блокирующим стопором, второй счетчик и второе пусковое устройство с электровоспламенителем - с предохранительным стопором, а третий счетчик устройства самоликвидации - со входом исполнительно-детонационного устройства, включающего электронное устройство на основе логических элементов «исключающего «ИЛИ» и «3И», позволяющее срабатывать от сигнала датчиков цели. Исполнительно-детонационное устройство выполнено на основе подпружиненного движка с капсюлем-детонатором, изолированным в исходном невзведенном положении от других элементов огневой цепи взрывателя. Контактный датчик цели выполнен в виде магнитоэлектрического генератора, магнитопровод которого имеет разрыв, а катушка генератора соединена с входом исполнительно-детонационного устройства. Сердечник магнитоэлектрического генератора выполнен в виде подпружиненного инерционного тела, расположенного в катушке дополнительно введенного электромагнита, катушка которого через контакты разъема контактного взрывателя имеет выход на бортовую аппаратуру управления торпеды и бортовой источник питания.
Устройство дальнего взведения и устройство самоликвидации выполнены в виде электронных счетчиков импульсов, входы которых через контакты разъема связаны с датчиком оборотов гребного вала торпеды, а выходы первых двух последовательно срабатывающих электронных счетчиков устройства дальнего взведения и выход электронного счетчика устройства самоликвидации связаны с электронными спусковыми устройствами на основе полевых транзисторов, накопительных конденсаторов и пусковых устройств с соответствующими электровоспламенителями, причем первый счетчик и первое пусковое устройство с электровоспламенителем электрически и кинематически связаны с блокирующим стопором, расположенным на пути перемещения движка исполнительно-детонационного устройства, второй счетчик и второе пусковое устройство с электровоспламенителем - с предохранительным стопором, удерживающим движок в невзведенном положении, а третий счетчик устройства самоликвидации со входом исполнительно-детонационного устройства. Кроме того, исполнительно-детонационное устройство содержит электронное устройство на основе логических элементов «исключающего «ИЛИ» и «3И» и электронное спусковое устройство на полевом транзисторе, а также конденсатор и боевой электровоспламенитель. Вход электронного исполнительного устройства электрически через контактный переключатель, замыкающий электрическую цепь после взведения движка исполнительно- детонационной цепи, связан с исполнительными командами неконтактного датчика цели, контактного датчика цели и устройства самоликвидации. Электропусковое устройство размещено на оболочке торпеды и соединено через контакты отрывного разъема носителя с источником питания, расположенным на носителе, например надводном корабле, подводной лодке самолете, ракете, а замыкающие контакты электропускового устройства через контакты разъема торпеды соединены с источником питания торпеды с одной стороны и с другой стороны - с разъемом исполнительно-детонационного устройства, расположенного вместе с контактным датчиком цели и устройством самоликвидации в едином блоке внутри торпеды. Электропусковое устройство расположено в отдельном блоке в горловине торпеды и может быть подключено к источнику питания, установленному на носителе. Все известные носители (самолет, вертолет, надводные корабли различного типа, подводные лодки, мины и другие) имеют собственные источники электрического питания, которые могут быть использованы для работы заявляемого взрывательного устройства только после отделения торпеды от носителя. В головной части торпеды расположен неконтактный датчик цели торпеды, который своим выходом связан через разъем взрывателя с входом электронного исполнительного устройства взрывателя.
Устройство предлагаемого технического решения поясняется чертежами.
На фиг.1 представлена схема связи элементов взрывательного устройства и аппаратуры торпеды.
На фиг.2 представлена электрокинематическая схема взрывательного устройства для торпед.
На фиг.3 представлена структурная схема электронной части взрывательного устройства для торпед.
На фиг.4 представлена принципиальная спусковая схема на полевом транзисторе и конденсаторе, используемая в устройствах дальнего взведения заявляемого взрывателя и в исполнительно-детонационном устройстве.
На схеме, представленной на фиг.1, изображены электропусковое устройство 1, расположенное на поверхности торпеды, блок 2, включающий устройство дальнего взведения, контактный датчик цели, устройство самоликвидации и исполнительно-детонационную цепь (на фиг.1 не обозначенные), электрический разъем 3 взрывателя, электрический разъем торпеды 4, аппаратура управления торпеды 5, источник питания торпеды 6, источник питания носителя 7, отрывной разъем носителя 8, неконтактный датчик торпеды 9 и датчик оборотов гребного вала торпеды 10.
Электрокинематическая схема взрывательного устройства для торпед представлена на фиг.2 и включает подпружиненный движок 11 с капсюлем - детонатором 12, причем в исходном состоянии капсюль-детонатор смещен относительно передаточного заряда 13 и детонатора 14, что исключает возможность срабатывания передаточного заряда и детонатора при случайном срабатывании капсюля-детонатора. Подпружиненный движок 11 с капсюлем-детонатором 12 удерживается в невзведенном положении за счет его упора в подпружиненный предохранительный стопор 15, подъему которого препятствует промежуточный стопор 16 пускового устройства с электровоспламенителем 17. Кроме того, в стопор 16 упирается шток контактного датчика цели 18, препятствующий перемещению якоря (на фиг.2 не обозначен) контактного датчика цели 18. При несанкционированном освобождении движка 11 подпружиненным предохранительным стопором 15 его взведение не произойдет, так как на пути движения движка 11 расположен стержень блокирующего стопора 19 электромеханического переключателя 20, который заклинивает движок 11 в невзведенном положении; стержень 19 своим противоположным концом упирается в промежуточный стопор 21 пускового устройства с электровоспламенителем 22. В электрокинематическую схему взрывательного устройства для торпед входит также боевой электровоспламенитель 23, два электромеханических переключателя 24 и 25, своими подпружиненными штоками упирающимися в боковую поверхность движка 11, и электромагнит 26 контактного датчика цели 18.
На фиг.3 приведена структурная схема взрывательного устройства для торпед, состоящая из формирователя импульсов 27, поступающих от датчика оборотов гребного вала торпеды 10 (на фиг.3 не обозначен), счетчика импульсов 28 с тремя выходами, два из которых используются для формирования команд на последовательное срабатывание пусковых электровоспламенителей 22 и 17 (фиг.2), входящих в электронные спусковые устройства 29, 30, электрически связанные с электромеханическим переключателем 20, и для подготовки срабатывания логического элемента 31 (3И), а последний выход счетчика импульсов 28 - для срабатывания логического элемента 32 «исключающего ИЛИ» и последующего срабатывания электронного спускового устройства 33 и срабатывания боевого электровоспламенителя 23 при самоликвидации. На вход логического элемента 32 также подаются команды от неконтактного датчика цели торпеды 9 и контактного датчика цели 18 блока 2 (фиг.1)
На фиг.4 приведена принципиальная спусковая схема на полевом транзисторе и конденсаторе, используемая в устройствах 29, 30 и 33 (фиг.3). Данная схема включает в себя резисторы 34, 35, 36, 37, 38 и конденсатор 39. Резисторы 34 и 35 используются как делители напряжения. Резистор 36 шунтирует электровоспламенитель 40, предохраняя от срабатывания при разряде статического напряжения. Резисторы 37 и 38 предназначены для задержки времени накопления на конденсаторе 39 напряжения, достаточного для срабатывания электровоспламенителя 40 и вместе с счетчиком импульсов 28 (фиг.3) определяют время дальнего взведения. Исполнительный каскад при этом срабатывает, когда приходит логическая единица через делитель 34 и 35 на базу транзистора 41, что приводит к его открытию. Конденсатор 39 разряжается по цепи: открытый транзистор - электровоспламенитель.
Действие заявляемого устройства заключается в следующем.
При входе объекта в воду срабатывает пусковое устройство 1 (фиг.1) и от бортового источника питания торпеды 6 напряжение через пусковое устройство 1 поступает на блок 2, в частности на накопительные конденсаторы 39 электронных спусковых устройств дальнего взведения 29 и 30 и самоликвидации 33, а также на электромагнит 26 магнитоэлектрического контактного датчика цели 18. Напряжение на электромагните 26 контактного датчика цели 18 исключает несанкционированное перемещение якоря магнитоэлектрического генератора контактного датчика цели до окончательной подготовки взрывательного устройства для торпед к действию.
При вращении вала торпеды от датчика оборотов 10 (фиг.1) импульсы напряжения поступают на электронный счетчик импульсов 28, который, например, отсчитав двадцать два импульса (количество импульсов, их продолжительность, скорость торпеды определяют время дальнего взведения), формирует электрический сигнал (логическая единица), который поступает на электронное спусковое устройство 29 и на логический элемент 31(3И). Срабатывание электронного спускового устройства 29 приводит к срабатыванию пускового электровоспламенителя 22. При срабатывании пускового электровоспламенителя 22 осуществляется движение стопора 21 под действием продуктов взрывчатого превращения электровоспламенителя, срезание чеки, перемещение стержня блокирующий стопор 19 электромеханического переключателя 20, размыкание цепи электровоспламенителя 22 и замыкание цепи электровоспламенителя 17. При перемещении стержня 19 освобождается путь движку 11. При дальнейшем отсчете электронным счетчиком импульсов 28, например, дополнительно двух-трех импульсов, формируется электрический сигнал, который поступает на электронное спусковое устройство 30 и на логический элемент 31(3И). С электронного спускового устройства 30 через замкнутые контакты электромеханического замыкателя 20 сигнал поступает на пусковой электровоспламенитель 17. Срабатывание пускового электровоспламенителя 17 (движение промежуточного стопора 16 под действием продуктов взрывчатого превращения, срезание чеки) вызывает перемещение подпружиненного предохранительного стопора 15 и освобождение движка 11 с капсюлем-детонатором 12. Под действием пружины движок 11 перемещается и устанавливается в боевое (взведенное) положение.
Взрыватель взведен по огневой цепи.
При перемещении движка 11 происходит переключение контактов электромеханического переключателя 24 в разомкнутые состояния и контактов переключателя 25 в замкнутые состояния. При переключении контактов электромеханического переключателя 24 в разомкнутое состояние отключается напряжение источника питания от электромагнита 26 контактного датчика цели 18, однако напряжение на электромагнит будет продолжать поступать от аппаратуры управления торпедой 5. При переключении контактов электромеханического переключателя 25 в замкнутое состояние устанавливается электрическая связь между неконтактным датчиком цели и входом электронной части блока 2, в частности с логическим элементом 32 «исключающим «ИЛИ».
При входе торпеды в ближнюю зону цели по команде от аппаратуры управления торпедой 5 снимается питание с обмотки электромагнита 26 контактного датчика цели 18. Контактный датчик цели 18 взводится (готов к функционированию). Якорь электромагнита 26 от перемещений удерживается только пружиной.
Взрыватель подготовлен к работе.
При поступлении электрического сигнала от неконтактного датчика цели торпеды 9 через электрический разъем 3 блока 2, замкнутые контакты переключателя 25 сигнал поступает на срабатывание логического элемента 32 («исключающее ИЛИ»). При срабатывании логического элемента 32 («исключающее ИЛИ») сигнал поступает на логический элемент 31(3И). Логический элемент 31(3И) срабатывает при поступлении всех трех сигналов (от электронного элемента 32 («исключающее ИЛИ») и двух предварительных последовательно поступивших сигналов от счетчика импульсов 28. После срабатывания логического элемента 31(3И) срабатывает спусковая схема на полевом транзисторе 41 и конденсаторе 39, используемая в исполнительно-детонационном устройстве, что приводит к срабатыванию боевого электровоспламенителя 23 и последовательному срабатыванию капсюдя-детонатора 12, передаточного заряда 13 и детонатора 14.
При встрече торпеды с целью под действием сил инерции якорь контактного датчика цели 18 перемещается и в обмотке катушки наводится электродвижущая сила, формирующая сигнал, поступающий на логический элемент 32 («исключающее ИЛИ»). В дальнейшем действие заявляемого взрывательного устройства аналогично действию от неконтактного датчика цели торпеды 9.
В режиме самоликвидации после отработки счетчиком 28, например 768 импульсов (25,6 мин), также формируется сигнал, вызывая срабатывание логического элемента 31 («исключающее ИЛИ») и дальнейшее действие взрывательного устройства для торпед аналогично действию при контактном или неконтактном действиях.
Предлагаемая конструкция взрывательного устройства для торпед обеспечивает высокую эффективность поражения цели за счет применения неконтактного и контактного действия за счет возможности регулирования времени дальнего взведения и времени самоликвидации, а также регулирования чувствительности контактного датчика цели. Размещение электропускового устройства на внешней оболочке торпеды в малой горловине и подключение взрывательного устройства к аппаратуре управления торпеды и к источнику питания торпеды только после полного отделения торпеды от собственного носителя обеспечивают высокую безопасность как в обращении и боевой эксплуатации взрывательного устройства, так и в период подготовки, проверки, окончательной сборки торпеды.
Предлагаемая конструкция существенно отличается более простым схемным и конструктивным исполнением с одновременным расширением функциональных возможностей заявляемого взрывательного устройства для торпед, что повышает универсальность этих устройств, упрощает изменение и регулирование времени дальнего взведения, времени самоликвидации, повышает безопасность и надежность действия взрывательного устройства и, несомненно, снижает финансовые затраты.
Функционирование и безопасность заявляемого взрывательного устройства для торпед подтверждена многочисленными лабораторными испытаниями.