КОНТАКТНОЕ ВЗРЫВАТЕЛЬНОЕ УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПРОНИКАЮЩИХ БОЕПРИПАСОВ
CONTACT EXPLOSIVE APPARATUS FOR PENETRATING AMMUNITION

Изобретение относится к военной технике, а именно к контактным взрывательным устройствам для проникающих боеприпасов, в которых боевая часть подрывается по истечении заданного времени замедления после встречи с преградой. Для таких взрывательных устройств важным критерием является максимальная эффективность использования боевой части для поражения цели, в том числе при встрече боеприпаса с особо прочной или непробиваемой преградой. В этом случае взрывательное устройство должно срабатывать в режиме мгновенного действия при возникновении критической деформации корпуса боевой части.
Известен контактный датчик цели с устройством самоликвидации (Патент RU 2634945 С1, 08.11.2017, МПК F42C 1/00, F42C 19/12), содержащий два чувствительных элемента, выполненных в виде микроэлектромеханических систем (МЭМС)-устройств, срабатывающих под действием перегрузок. При этом одно из МЭМС-устройств срабатывает от перегрузок, действующих вдоль продольной оси контактного датчика, а другое срабатывает под действием центробежной силы, возникающей при вращении контактного датчика относительно продольной оси. При снижении частоты вращения до определенной величины после соударения боеприпаса с преградой происходит замыкание цепи самоликвидации.
Достоинством известного контактного датчика цели является наличие функции самоликвидации в случае несрабатывания датчика в результате ударного воздействия.
Недостаток данного устройства заключается в отсутствии контроля деформации корпуса боеприпаса в качестве критерия самоликвидации при его соударении с непробиваемой преградой. Область применения данного технического решения ограничивается вращающимися артиллерийскими снарядами, поскольку физическим фактором, используемым для самоликвидации, является центробежная сила, которая, как правило, незначительна у таких боеприпасов как управляемые ракеты и авиационные бомбы.
Известно контактное взрывательное устройство (Патент RU 2356008 С1, 20.05.2009, МПК F42C 15/184), включающее датчик импульсного магнитоэлектрического генератора волнового действия и датчик волнового ударного замыкателя, объединенные в едином корпусе, предохранительно-исполнительный механизм, контактный датчик разрушения корпуса взрывательного устройства, выполненный в виде двух коаксиальных цилиндрических колпаков, установленных на изоляционной опоре.
Достоинством данного взрывательного устройства является возможность его срабатывания за счет использования контактного датчика разрушения корпуса взрывательного устройства.
Недостаток устройства заключается в отсутствии контроля деформации корпуса боевой части при соударении с непробиваемой преградой, вследствие чего команда на подрыв может поступить с опозданием, в случае, когда корпус взрывательного устройства сохраняет целостность, а корпус боевой части уже разрушен и боеприпас не способен нанести существенный ущерб цели.
Наиболее близким к заявляемому техническому решению можно рассматривать контактное взрывательное устройство для противокорабельных ракет (Патент RU 2186334 С1, 27.07.2002, МПК F42C 9/10, F42C 11/00, F42B 15/00), содержащее предохранительно-исполнительный механизм, систему контактных датчиков, выполненную в виде двух групп, первая из которых - контактные датчики цели - установлена на оболочке ракеты, а вторая - датчики разрушения - в боевой части ракеты.
Достоинством данного взрывательного устройства является возможность его срабатывания от датчиков разрушения, установленных внутри боевой части ракеты, в том случае, если время разрушения боевой части окажется меньше установленного времени замедления предохранительно-исполнительного механизма.
Недостатком данного взрывательного устройства является отсутствие количественной оценки деформации корпуса боевой части, которая позволила бы сформировать команду на мгновенный подрыв при достижении критической деформации корпуса боевой части в случае ее встречи с особо прочной или непробиваемой преградой.
Также не исключается преждевременное срабатывание датчиков разрушения при сохранении целостности корпуса в случае возникновении волн деформации в заряде взрывчатого вещества. Волны деформации могут возникать в случае снаряжения боевой части взрывчатыми веществами с повышенной текучестью, например, пластизольными смесями ОЛА-15, ОЛА-30 и др.
Общими признаками устройства, выбранного в качестве прототипа, с предлагаемым техническим решением является наличие предохранительно-исполнительного механизма и системы контактных датчиков.
Задачей предполагаемого изобретения является повышение эффективности действия проникающих боеприпасов.
Технический результат предполагаемого изобретения обеспечивается за счет формирования контактным взрывательным устройством команды на мгновенный подрыв при возникновении критической деформации корпуса боевой части в процессе ее взаимодействия с преградой.
Поставленная задача решается за счет того, что контактное взрывательное устройство для проникающих боеприпасов содержит систему контактных датчиков, установленную на передней поверхности боевой части, установленные в донной области боевой части предохранительно-исполнительный механизм и блок критического состояния, в состав которого входит датчик вибрации, формирователь импульсов, RS-триггер, преобразователь «время-напряжение», делитель напряжения, генератор пилообразного напряжения, коммутатор и компаратор, при этом выход системы контактных датчиков подключен к входу цепи замедленного действия предохранительно-исполнительного механизма и к входу S RS-триггера, датчик вибрации подключен к входу формирователя импульсов, выход которого соединен с входом R RS-триггера, управляющим входом коммутатора и входом запуска генератора пилообразного напряжения, выход генератора пилообразного напряжения соединен с аналоговым входом коммутатора, причем к выходу коммутатора подключен инвертирующий вход компаратора, не инвертирующий вход компаратора - к выходу делителя напряжения, а выход компаратора - к входу цепи мгновенного действия предохранительно-исполнительного механизма.
Сущность заявляемого изобретения заключается в том, что во взрывательное устройство введен блок критического состояния, который осуществляет оценку относительной деформации корпуса боевой части по изменению периода собственных колебаний, возникающих в корпусе боевой части в процессе взаимодействии боеприпаса с преградой.
В момент соударения с преградой в корпусе боевой части возбуждаются продольные упругие волны, распространяющиеся со скоростью, определяемой выражением («Введение в физику», А.И. Китайгородский, Изд-во «Наука», Главная редакция физико-математической литературы, 1973 год, стр. 116):
с=√(E/ρ),
где: Е - модуль упругости материала корпуса;
ρ - плотность материала корпуса.
При этом основная частота собственных колебаний равна:
1
ν=с×(1/2L),
где L - длина корпуса боевой части.
1
1
Соответственно, период собственных колебаний T=1/ν.
1
При встрече с непробиваемой преградой, вследствие деформации корпуса боевой части и уменьшения длины L, пропорционально уменьшается и период колебаний T. Таким образом, при заданной предельно допустимой деформации корпуса 30%, критерием выдачи команды на мгновенный подрыв будет уменьшение периода колебаний на 30%.
Технический результат реализации предполагаемого изобретения достигается путем введения в электрическую схему контактного взрывательного устройства датчика вибрации и формирователя импульсов, вырабатывающего последовательность импульсов заданной длительности, период следования которых соответствует периоду собственных вибрационных колебаний корпуса боевой части.
Введение в состав устройства RS-триггера обеспечивает выработку импульса, длительность которого равна половине начального периода собственных колебаний корпуса и определяется как время прохождения продольной упругой волны по корпусу от системы контактных датчиков, установленной на передней поверхности боевой части до датчика вибрации блока критического состояния, установленного в области дна боевой части.
Использование преобразователя «время-напряжение» обеспечивает формирование напряжения пропорционального величине начального периода собственных колебаний корпуса. Делитель напряжения преобразует это напряжение в опорное напряжение, с коэффициентом преобразования соответствующим величине заданной предельно допустимой относительной деформации корпуса. Например, при предельно допустимой деформации 30%, коэффициент передачи делителя напряжения будет равен 0,7.
Генератор пилообразного напряжения, тактируемый формирователем импульсов, осуществляет преобразование длительности периодов следования импульсов в напряжение, которое через коммутатор в конце каждого такта, подается на компаратор.
Использование компаратора обеспечивает выдачу команды на мгновенный подрыв, если напряжение на его инвертирующем входе становится ниже опорного напряжения, подаваемого на неинвертирующий вход. Это происходит при уменьшении периода собственных колебаний до значения соответствующего критической деформации корпуса.
Сущность изобретения поясняется чертежами.
На фиг. 1 представлена схема размещения контактного взрывательного устройства на боевой части.
На фиг. 2 представлена функциональная электрическая схема предлагаемого технического решения.
На фиг. 3 представлены осциллограммы сигналов, поясняющие принцип работы устройства.
На фиг. 1 показана боевая часть 1 с предохранительно-исполнительным механизмом 2 и блоком критического состояния 3, которые электрическим жгутом 4 соединены с системой контактных датчиков 5, установленной на передней поверхности боевой части 1.
На фиг. 2 изображена функциональная электрическая схема устройства, которое включает в себя систему контактных датчиков 5, предохранительно-исполнительный механизм 2, блок критического состояния 3, в состав которого входит датчик вибрации 6, формирователь импульсов 7, RS-триггер 8, преобразователь «время-напряжение» 9, делитель напряжения 10, генератор пилообразного напряжения 11, коммутатор 12 и компаратор 13.
При встрече боеприпаса с преградой сигнал от системы контактных датчиков 5 (см. фиг. 2) поступает на вход цепи замедленного действия предохранительно-исполнительного механизма 2, который начинает отсчет заданного времени замедления срабатывания боевой части 1.
Одновременно сигнал от системы контактных датчиков 5 поступает на вход S RS-триггера 8 блока критического состояния 3, при этом на выходе RS-триггера 8 появляется сигнал «логической единицы».
В момент удара по преграде в корпусе боевой части 1 возбуждается продольная упругая волна, которая с определенной задержкой доходит до датчика вибрации 6. Сигнал датчика вибрации 6 с помощью формирователя импульсов 7 преобразуется в последовательность импульсов с периодом следования соответствующим периоду собственных колебаний корпуса боевой части 1. Первый импульс указанной последовательности подается на вход R RS-триггера 8, переводя его в состояние «логического нуля» и, одновременно, на вход запуска генератора пилообразного напряжения 11.
Таким образом, на выходе RS-триггера 8 формируется сигнал, длительность которого равна половине периода собственных колебаний корпуса. Указанный сигнал поступает на преобразователь «время-напряжение» 9, который вырабатывает сигнал, амплитуда которого пропорциональна величине начального периода собственных колебаний корпуса в масштабе напряжения. Данный сигнал подается на делитель напряжения 10, который с заданным коэффициентом передачи формирует опорное напряжение, соответствующее критическому значению периода собственных колебаний и связанному с ним критическому значению деформации корпуса. Это опорное напряжение подается на неинвертирующий вход компаратора 13.
Запуск генератора пилообразного напряжения 11 осуществляется по спаду импульсов, поступающих от формирователя импульсов 7. Выходной сигнал генератора пилообразного напряжения 11 через коммутатор 12 подается на инвертирующий вход компаратора 13 в течение времени от фронта до спада импульсов.
Если напряжение, подаваемое от генератора пилообразного напряжения 11, оказывается меньше опорного напряжения, то на выходе компаратора 13 вырабатывается сигнал, поступающий на вход цепи мгновенного действия предохранительно-исполнительного механизма 2.
При отсутствии сигнала компаратора 13 срабатывание предохранительно-исполнительного механизма 2 происходит по цепи замедленного действия.
Предлагаемое техническое решение позволяет осуществлять подрыв проникающих боеприпасов в условиях контролируемого разрушения корпуса боевой части при встрече с особо прочной или непробиваемой преградой.
Положительный эффект, достигаемый при осуществлении изобретения, выражается в повышении эффективности действия проникающих боеприпасов, за счет применения предложенного контактного взрывательного устройства.