КОНТАКТНЫЙ ДАТЧИК ЦЕЛИ
TARGET CONTACT-TYPE TRANSDUCER

Изобретение относится к области военной техники и предназначено для выдачи команды на подрыв любых типов боеприпасов при их соударении с целью.
При использовании в боеприпасе электрической системы подрыва в качестве контактного датчика цели используют датчики как инерционного, так и реакционного типов, контакты которых замыкают цепь срабатывания взрывателя при соударении боеприпаса с целью.
В качестве инерционных датчиков используют, как правило, инерционные датчики порогового типа (см., например, Гирфанов М.З., Кузнецов С.В., Приемский Д.Г. Контактный подрыв ракетного боеприпаса. - СПб.: ОАО «НИИ ТМ», 2003 г., с.85-94). К недостаткам инерционных датчиков порогового типа можно отнести необходимость обеспечения схемными или конструктивными решениями их устойчивости к траекторным нагрузкам, недостаточное быстродействие для выдачи команды на подрыв кумулятивных боевых частей, а также сложность их конструкции при условии обеспечения требуемой диаграммы чувствительности для подрыва боеприпаса в заданном диапазоне углов встреч с целью.
Наиболее простыми и надежными являются контактные датчики цели реакционного типа (там же, с.94-98), выполненные в виде двух изолированных контактов. Один из контактов выполнен в виде центрального электрода, жестко соединенного с несущим корпусом, а другой - в виде наружной оболочки, размещенной относительно центрального электрода с зазором. При этом наружная оболочка является чувствительным элементом датчика. При соударении боеприпаса с целью наружная оболочка деформируется на величину зазора, благодаря чему происходит замыкание контактов датчика и выдача команды на подрыв боеприпаса.
Следует отметить, что датчики реакционного типа надежно срабатывают в широком диапазоне скоростей встреч боеприпаса с целью, а их быстродействие зависит только от скорости перемещения деформируемого участка наружной оболочки на величину зазора, которая, как правило, примерно равна скорости соударения боеприпаса с целью. Для получения максимального быстродействия подобные датчики устанавливаются в головной части боеприпаса, а зазор между их контактами выполняется минимально возможным.
При использовании контактных датчиков цели реакционного типа в малогабаритных и малокалиберных боеприпасах в качестве одного из контактов датчика используют конструктивные элементы боеприпаса, например головной обтекатель ракеты. Роль другого контакта могут выполнять как элементы корпуса боеприпаса, так и отдельные детали, установленные на несущем корпусе, которые при ударе деформируются позже. При этом контакт имеет развитую поверхность, обращенную к наружной оболочке. В этом случае обеспечивается требуемая диаграмма чувствительности датчика для работы в заданном диапазоне углов встреч боеприпаса с целью.
Так, например, известен контактный датчик цели (см. патент США №5157221, МПК 5 F42C 19/07, опубл. 20.10.92 г.), один из контактов которого выполнен в виде элемента несущего корпуса, а другой - в виде наружной оболочки, размещенной относительно корпуса с зазором. При этом в качестве наружной оболочки используется головной обтекатель ракеты, являющийся одновременно чувствительным элементом датчика. При соударении боеприпаса с целью деформация наружной оболочки на величину зазора между ней и несущим корпусом приводит к замыканию электрической цепи и подрыву боевой части.
Контактные датчики цели, имеющие аналогичную конструкцию, известны также и из описаний к патентам РФ: №2125228, МПК 6 F42B 12/00, опубл. 20.01.99 г. и №2046281, МПК 6 F42В 12/10, опубл. 20.10.95 г.
В качестве прототипа выбран контактный датчик цели, описанный в патенте РФ №2046281, так как в описании к данному патенту приведены различные примеры конструктивного выполнения датчика.
К недостаткам аналогов и прототипа можно отнести то, что в качестве электрических контактов используются элементы корпуса боеприпаса, и особенно его наружные элементы. Это снижает помехозащищенность боеприпаса от внешних электромагнитных излучений вследствие возникновения наводок в электрической цепи взрывателя. При этом необходимость изоляции контактов друг от друга требует использования дополнительных конструктивных элементов, что неизбежно приводит к усложнению конструкции датчика и конструкции боеприпаса в целом.
Для упрощения конструкции датчика, используемого в боеприпасе по патенту РФ №2046281, наружную оболочку изготавливают из пластмассы. В данном случае для изоляции контактов друг от друга не требуется дополнительных конструктивных элементов. Для формирования электрического контакта на внутреннюю поверхность наружной оболочки наносится токопроводящий слой. В качестве второго контакта используется элемент корпуса боеприпаса или отдельная деталь, установленная на несущем корпусе. Недостатком выполнения наружной оболочки из пластмассы является снижение надежности замыкания контактов, так как при ее деформации, особенно при высоких скоростях соударения или в условиях низких температур, будет происходить локальное разрушение токопроводящего слоя в том месте оболочки, в котором и должно происходить замыкание контактов. Поэтому замыкание контактов может быть либо очень кратковременным, либо вообще отсутствовать.
В связи с тем, что контакты имеют большие площади рабочих поверхностей, для обеспечения зазора требуемой величины между ними необходимо принять ряд конструктивно-технологических мер. Кроме того, необходимо обеспечить герметичность объема между электрическими контактами, так как образование конденсата может привести к их замыканию, что повлечет за собой несанкционированный подрыв боеприпаса.
Так как площади поверхностей контактов большие и расположены с зазором относительно друг друга, необходимо учитывать дополнительную электрическую емкость, которая будет присоединена к электрической схеме взрывателя при подключении датчика.
В том случае, когда необходимо осуществлять выбор режима подрыва боеприпаса в зависимости от зоны его соударения с целью, контактный датчик цели реакционного типа может иметь соответствующие зоны чувствительности, для формирования которых необходимо иметь несколько пар электрических контактов. Для этого потребуется ввести в конструкцию датчика по патенту РФ №2046281 дополнительное количество деталей из электроизоляционного материала, размещение и закрепление которых приведет к существенному усложнению конструкции датчика. Если для формирования нескольких зон чувствительности выполнить наружную оболочку из пластмассы и нанести на нее требуемое количество контактных площадок, то при соударении боеприпаса с целью до замыкания контактов может происходить преждевременное разрушение как контактных площадок, так и токовыводов контактов.
Задачей заявляемого изобретения является создание контактного датчика цели, обеспечивающего выдачу команды на подрыв боеприпаса в широком диапазоне скоростей и углов встреч боеприпаса с целью.
Технические результаты, достигаемые при реализации изобретения, заключаются в повышении надежности замыкания контактов датчика, упрощении его конструкции, повышении помехозащищенности, а также в расширении функциональных возможностей датчика за счет формирования заданных зон чувствительности, позволяющих осуществлять выбор режима подрыва боеприпаса в зависимости от скорости и угла встречи боеприпаса с целью.
Это достигается тем, что в контактном датчике цели, содержащем несущий корпус, чувствительный элемент в виде наружной оболочки, размещенной с зазором относительно корпуса, и, по крайней мере, одну пару электрических контактов, выполненных с возможностью замыкания при деформации участка наружной оболочки, обращенного к цели, на величину зазора, новым является то, что электрические контакты выполнены в виде соприкасающихся изолированных проводников, размещенных в зазоре между наружной оболочкой и несущим корпусом с образованием структуры, определяющей заданную зону чувствительности.
Выполнение электрических контактов в виде изолированных проводников, расположенных в зазоре между наружной оболочкой и несущим корпусом, исключает необходимость подавать напряжение на элементы корпуса боеприпаса. В этом случае повышается помехозащищенность контактного датчика цели, а его конструкция существенно упрощается, так как не нужны элементы, изолирующие контакты датчика и соответственно элементы корпуса боеприпаса друг от друга.
Изолированные проводники, размещенные в зазоре между несущим корпусом и наружной оболочкой, будут замыкаться при разрушении изолирующего слоя между ними как при деформации наружной оболочки на величину зазора, так и в случае их непосредственного контакта с поверхностью самой цели после разрушения наружной оболочки. Благодаря этому достигается повышение надежности замыкания контактов датчика.
Так как между соприкасающимися проводниками находится слой изоляции, то герметизация объема между наружной оболочкой и несущим корпусом не обязательна. Это особенно важно при необходимости размещения контактного датчика цели вне герметичного объема боеприпаса.
На фиг.1 изображен вариант исполнения контактного датчика цели, имеющего несколько зон чувствительности, при его размещении, например, в носовой части боеприпаса.
На фиг.2 - то же, вид А.
Контактный датчик цели содержит несущий корпус 1, размещенную относительно него с зазором Δ наружную оболочку 2, являющуюся одновременно
головным обтекателем боеприпаса, и электрические контакты, выполненные с возможностью замыкания при деформации участка наружной оболочки, обращенного к цели, на величину зазора, в виде пяти пар изолированных друг от друга проводников 3, размещенных в зазоре Δ между корпусом 1 и наружной оболочкой 2. При этом из проводников 3 сформированы структуры (путем их укладки с определенным шагом), определяющие заданные размеры зон чувствительности датчика.
Датчик может иметь как одну зону чувствительности, так и несколько, в зависимости от задачи, решаемой при применении боеприпаса. На данном примере показана возможность реализации в одном датчике различных зон чувствительности, которые разнесены как по поясам (например - Б, В, см. фиг.1), так и по секторам (например - I, II, III, IV, см. фиг.2). То есть в поясе В имеется соответственно четыре зоны чувствительности. Это осуществляется благодаря определенному размещению в зазоре требуемого количества пар проводников, подключенных к соответствующим каналам электрической схемы взрывателя боеприпаса (не показано).
Разнесение зон чувствительности по поясам и секторам повышает функциональные возможности контактного датчика цели. Так, если соударение, например, кумулятивной боевой части с целью происходит в зоне Б, то осуществляется подрыв заряда с образованием кумулятивной струи, а если в зоне В (при малых углах соударения), то, благодаря разнесению зон чувствительности по секторам, производится подрыв заряда таким образом, что ударная волна и фрагменты корпуса направляются в сторону цели, увеличивая тем самым фугасное и осколочное действия боеприпаса.
Кроме того, разнесение зон чувствительности по поясам позволяет получить последовательное замыкание проводников, используемое для оценки скорости соударения боеприпаса с целью, необходимой, например, для формирования задержки подрыва основного заряда относительно времени подрыва дополнительного заряда в боеприпасах тандемного типа.
Разнесение зон чувствительности контактного датчика цели по секторам может быть использовано для формирования поля осколков как в направлении зоны контакта боеприпаса с целью, так и в направлении от цели, то есть в заданную сторону относительно цели.
Для обеспечения требуемой защиты от электромагнитных помех и надежного электрического контакта при замыкании целесообразно наружную оболочку и несущий корпус выполнять из металла, например алюминия с электропроводящим покрытием типа Хим. Окс. Э (ГОСТ 9 303-84). При этом желательно, чтобы объем, в котором размещены изолированные проводники, был замкнутым. Это позволит свести к минимуму наводки в электрической цепи взрывателя. При этом тип соединения наружной оболочки с несущим корпусом определяется в зависимости от компоновки элементов конструкции боеприпаса и удобства его сборки.
Электропроводящее покрытие поверхностей наружной оболочки и несущего корпуса, обращенных к проводникам, позволит дополнительно повысить надежность их замыкания, так как замыкание проводников будет происходить не только непосредственно между собой, но и через прилегающие поверхности.
В качестве изолированных проводников целесообразно использовать, например, жилы двухжильных экранированных проводов типа МСЭ (ТУ 16-505.083-78), изготавливаемых серийно, у которых жилы перевиты с определенным шагом, хотя в качестве проводников можно использовать любые типы существующих проводов и проводников, имеющих различную форму сечения - цилиндрическую, прямоугольную и т.д. Главное - обеспечить условия, при которых будет происходить их замыкание при деформации участка наружной оболочки, обращенного к цели, на величину зазора при соударении боеприпаса с целью.
Соприкасающиеся проводники размещают в зазоре таким образом, чтобы была сформирована пространственная структура, перекрывающая требуемую часть поверхности несущего корпуса и соответственно наружной оболочки, образуя тем самым заданную зону чувствительности. При этом для обеспечения максимального быстродействия величина зазора между несущим корпусом и наружной оболочкой выбирается равной двум толщинам (диаметрам) проводников с учетом слоя (или слоев) их изоляции.
Проводники целесообразно располагать на внешней поверхности несущего корпуса, так как здесь их удобнее размещать и крепить для формирования пространственной структуры. Очевидно, что такое размещение проводников упрощает процесс изготовления датчика.
Датчик работает следующим образом. При соударении боеприпаса с целью в соответствующей зоне чувствительности происходит деформация наружной оболочки 2 на величину, равную величине зазора между несущим корпусом 1 и наружной оболочкой 2. При этом происходит разрушение изоляции между проводниками 3 и/или между каждым проводником 3 и поверхностями несущего корпуса 1 и наружной оболочки 2. Вследствие разрушения изоляции проводники 3 замыкаются, и по их замыканию осуществляется выдача команды на подрыв боеприпаса.