ЭЛЕКТРОННОЕ УСТРОЙСТВО САМОЛИКВИДАЦИИ БОЕПРИПАСА
ELECTRONIC DEVICE OF AMMUNITION SELF-DESTRUCTION

Изобретение относится к боеприпасам, а конкретно - снарядам, в конструкции которых применяются устройства самоликвидации.
Одна из актуальных задач, стоящих в данной области техники, связана с обеспечением надежной ликвидации боеприпаса при возникновении нештатной ситуации. Существуют различные схемы устройств самоликвидации, используемые во взрывателях, обеспечивающие подрыв в случае несрабатывания взрывателя в заданном режиме, однако основным их недостатком является то, что они обеспечивают узкий спектр параметров задействования электродетонаторов, применяемых во взрывателях, и не являются универсальными.
Так, например, из предшествующего уровня техники, известно устройство самоликвидации, входящее в электронную цепь взрывателя боеприпаса, включающее автономный источник питания, таймер, рабочий конденсатор, выходные транзисторы, ключ и исполнительный механизм (патент US 6966261, опубл. 22.11.05 г.).
Недостатком данного устройства является отсутствие принудительной схемы установки его в исходное состояние и отсутствие первичного стабилизатора напряжения, что может привести к выводу из строя схемы устройства в целом, из-за непредсказуемости напряжения на входе.
Известно также другое электронное устройство самоликвидации боеприпаса (патент US 6865989, опубл. 24.07.03 г.), частично устраняющее недостатки предыдущего и принятое за прототип. Данное устройство включает в себя автономный источник питания, соединенный со схемой стабилизации, содержащей параметрический стабилизатор на стабилитроне, соединенный с рабочим конденсатором, который в свою очередь соединен со схемой таймера и исполнительным механизмом, выполненным в виде тиристорного электронного ключа.
Недостатками прототипа являются:
- отсутствие принудительной схемы установки в исходное состояние;
- небольшое время задержки на срабатывания самоликвидатора, увеличение которого приведет к существенному увеличению энергопотребления и габаритов устройства, что резко сузит применимость;
- отсутствие схемы коррекции фронта выходного импульса также ограничивает область применения устройства;
- использование тиристорного электронного ключа снижает помехозащищенность устройства к электромагнитному излучению по сравнению, например, с транзисторным, а значит и ограничивает возможность надежного функционирования.
Техническим результатом заявляемого устройства является обеспечение универсальности устройства самоликвидации. Заявляемое устройство обеспечивает режим самоликвидации за счет включения в электронную схему, управляющую основным режимом, параллельной ветви, соединенной с исполнительным механизмом.
Указанный технический результат достигается за счет того, что в электронном устройстве самоликвидации боеприпаса, включающем автономный источник питания, соединенный со схемой стабилизации, содержащей параметрический стабилизатор на стабилитроне, соединенный с рабочим конденсатором, который в свою очередь соединен со схемой таймера и исполнительным механизмом, выполненным в виде электронного ключа, схема стабилизации выполнена двухступенчатой, в первую ступень которой входит параметрический стабилизатор и дополнительный усилительный транзистор, а вторая ступень выполнена на микропотребляющем интегральном стабилизаторе, выход которого соединен со схемой таймера, соединенной с исполнительным механизмом через схему коррекции фронта выходного импульса, которая выполнена на триггерах Шмидта, при этом в качестве электронного ключа используют транзисторный ключ.
Выполнение схемы стабилизации двухступенчатой обеспечивает повышенную устойчивость к перепадам напряжения на выходе с автономного источника питания, повышает термостабильность и обеспечивает постоянное напряжение в схеме таймера, что позволяет обеспечить требуемую длительность времени задержки и применять устройство для широкого класса боеприпасов.
Включение в первую ступень схемы стабилизации усилительного транзистора снижает требования, предъявляемые к мощностным характеристикам стабилитрона параметрического стабилизатора, и уменьшает габариты устройства.
Выполнение второй ступени на микропотребляющем интегральном стабилизаторе обеспечивает постоянство напряжения на схеме таймера и стабилизацию отсчета времени задержки.
Наличие схемы коррекции фронта выходного импульса позволяет использовать устройство для широкого класса взрывателей.
Выполнение схемы коррекции фронта выходного импульса на триггерах Шмидта позволяет упростить схему, обеспечить работу при большом разбросе длительностей входного сигнала и обеспечить постоянную длительность фронта выходного сигнала.
Использование транзисторного ключа обеспечивает повышенную помехоустойчивость ко всем возмущениям цепи питания при отсутствии триггерного эффекта.
На чертеже изображена схема устройства самоликвидации, где:
С1, С2, - конденсаторы схемы таймера; С3-С4, С7-С8 - две группы рабочих конденсаторов; С5 - дополнительный конденсатор второй ступени параметрического стабилизатора; С6 - конденсатор схемы коррекции фронта выходного импульса; R1, R2, R3, R4, R7 - резисторы схемы таймера; R5, R6 - резисторы параметрического стабилизатора; R8 - резистор схемы коррекции фронта выходного импульса; R9, R10, R11 - резисторы входного каскада электронного ключа; VD1, VD2, VD3, VD4.1, VD4.2 - выпрямительные диоды; DA2 - интегральный микропотребляющий стабилизатор; VT1, VT3 - транзисторы схемы таймера; VT2 - дополнительный усилительный транзистор параметрического стабилизатора; VT4, VT5.1, VT5.2 - транзисторы входного каскада электронного ключа; VT6 - транзистор выходного каскада электронного ключа; D1.1, D1.2 - триггеры Шмидта.
Примером конкретного выполнения заявляемого устройства может служить электронное устройство самоликвидации с временной задержкой срабатывания до 300с, включающее автономный источник питания - магнитоэлектрический генератор (МЭГ), параметрический стабилизатор, выполненный на стабилитроне BZX84C10, резисторе R5 (510 Ом), дополнительном усилительном транзисторе VT2 (ВС817-40) и резисторе R6 (5,1кОм). Параметрический стабилизатор является первой ступенью схемы стабилизации. Второй ступенью является интегральный микропотребляющий стабилизатор DA2 (тип MC78LC50NTR) и дополнительный конденсатор С5. В устройство самоликвидации также входят: три выпрямительных диода VD3, VD4.1, VD4.2; две группы рабочих конденсаторов С3-С4 и С7-С8 (первая группа емкостью по 100 мкФ, вторая - по 10 мкФ); схема таймера, выполненная на элементах - резисторах R1, R2, R3, R7 (пo 5,1 МОм), R4 (10 МОм), диоде VDl(тип BAS216), транзисторах VT1 и VT3 (тип BS170F), конденсаторах С1 и С2 (66 мкФ); схема коррекции фронта выходного импульса, выполненная на элементах - 2-х триггерах Шмидта D1.1, D1.2 (74АС14ТТ R), резисторе R8 (100 Ом), конденсаторе С6 (4,7 мкФ); электронный ключ, состоящий из входного каскада и выполненный на элементах - резисторах R9 (100 кОм), R10 (2 кОм), R11 (150 кОм), транзисторе VT4 (тип BS170F), транзисторной сборке VT5.1, VT 5.2 (IRF5851) и выходного каскада, выполненного на транзисторе VT6 (IRF2407), подключенному к электродетонатору (ЭД).
Работа заявляемого устройства заключается в следующем. После выстрела и срабатывания МЭГ через дополнительный транзистор VT2 и выпрямительные диоды VD4.1 и VD4.2 заряжается рабочая группа конденсаторов С3 и С4, которые обеспечивают питанием через микропотребляющий стабилизатор DA2 схему таймера и схему коррекции фронта выходного импульса. Одновременно напряжение поступает на входной каскад электронного ключа, и одновременно через выпрямительный диод VD3 заряжается вторая группа конденсаторов С7-С8, напряжение с которых поступает на ЭД. Схема таймера работает следующим образом. В начальный момент времени конденсатор С1 разряжен и транзистор VT1 находится в принудительно закрытом состоянии через диод VD1, при этом через резистор R4 открывается транзистор VT3. Это состояние - удержание схемы в принудительном виде сохраняется несколько секунд, пока напряжение на конденсаторе С1 не достигнет 5 В. После этого диод VD1 закрывается и схема таймера в работе больше не участвует. Поскольку потенциал напряжения на стоке транзистора VT3 равен 0, то напряжение на выходе триггера D1.2 также равно 0, при этом транзистор VT4 закрыт, транзистор VT5.2 открыт через резистор R10 и надежно удерживает транзистор VT6 в закрытом состоянии. С этого момента начинается основной отсчет времени задержки. Через резисторы R2, R3 и открытый транзистор VT3 начинает заряжаться конденсатор С2. Длительность времени задержки определяется номиналами резисторов R2, R3 и конденсатора С2. При номиналах, указанных в примере конкретного выполнения заявляемого устройства, максимальная длительность задержки составляет 300 с. По мере зарядки конденсатора С2, напряжение на затворе транзистора VT1 достигает порога открывания. За счет положительной обратной связи через конденсатор С2 транзистор VT1 лавинообразно открывается, а VT3 закрывается. При этом на стоке транзистора VT3 устанавливается напряжение 5 В, на входе триггера D1.1 устанавливается напряжение лог.«1». На выходах обоих триггеров D1.1 и D1.2 напряжение меняется на противоположное, и на выходе триггера D1.2 появляется напряжение 5 В. Далее начинает работать схема коррекции фронта выходного импульса. При этом напряжение на конденсаторе С6 возрастает с постоянной времени τ=R8 С6, обеспечивая необходимую скорость открывания электронного ключа. Изменяя постоянную времени τ, можно менять в широком диапазоне длительность фронта выходного импульса, тем самым обеспечить универсальность устройства.
Т.о. используя заявляемое устройство самоликвидации, можно создать линию задержки импульса подрыва для широкого класса взрывательных устройств.