СПОСОБ УСТАНОВКИ И ОТСЧЕТА ВРЕМЕНИ ДЕЙСТВИЯ ДИСТАНЦИОННОГО ВЗРЫВАТЕЛЯ
METHOD OF TIME-FUSE SETTING AND RECKONING

Изобретение относится к области военной техники, а более конкретно к электронным дистанционным взрывателям, и может быть использовано для отсчета времени дистанционного действия взрывателей артиллерийских и реактивных снарядов, авиабомб и других боеприпасов. Кроме того, оно может использоваться для отсчета времени дальнего взведения и самоликвидации. В частности, предлагаемое изобретение может использоваться для формирования взрывателем команд на подрыв боеприпаса, отделение головной части, раскрытие кассетной боевой части, выбрасывание парашютной системы и др.
Известны способы отсчета времени действия, использованные в дистанционно-контактных взрывателях по патентам США №4389937, МПК Р42С 9/02, Р42С 15/04, Р42С 15/34, опубликован 28.06.1983 г.; №4739706, МПК Р42С 9/02, Р42С 9/14, Р42С 15/24, опубликован 26.04.1988 г., у которых время дистанционного действия фиксировано и не переустанавливается перед выстрелом.
Известен способ установки времени действия дистанционного взрывателя по патенту США №4750424, МПК Р42С 9/00, опубликованному 14.06 1988 г., использующий ручной установщик. Этот способ не может использоваться в условиях автоматизированного выстрела из-за отсутствия возможности вводить время дистанционного действия взрывателя при нахождении снаряда на пусковой установке.
Наиболее близким к заявляемому является способ установки и отсчета времени действия взрывателя, используемый в дистанционно-контактном взрывателе для морских систем залпового огня по патенту на изобретение Российской Федерации №2241205, опубл. 27.11.2004, Бюл. №33, МПК Р42С 9/02,15/40. Данный способ выбран в качестве прототипа.
Временное устройство, используемое в прототипе, выполнено на базе часового механизма. Оно отсчитывает время известным способом, описанным в книге: Шполянский В.А. Хронометрия. - М.: Машиностроение, - 1974, стр.74, рис.1.5, выражение (1.15) и стр.249, рис.2.4. Этот способ основан на использовании интегрирования опорного сигнала (суммирования импульсов тактовой частоты) с получением некоторого параметра (угол поворота, аналоговый электрический сигнал, код времени и т.д.), необходимого для дальнейшего использования, в частности для формирования выходной команды при достижении интеграла опорного сигнала (суммы импульсов тактовой частоты) необходимого значения.
Способ установки и отсчета времени действия взрывателя согласно изобретению, принятому за прототип, заключается в следующем. При установке времени действия установщиком формируют информационные сигналы, определяющие требуемое время действия временного устройства. Эта информация подается в виде импульсов, число которых определяется требуемым временем действия. При этом установочное устройство взрывателя, выполненное на импульсном (шаговом) электродвигателе, разворачивает прорезь под стрелу часового механизма на угол, соответствующий числу поданных на взрыватель импульсов и определяющий установленное время действия. При отсчете времени действия осуществляют интегрирование (суммирование импульсов) опорного сигнала (тактовой частоты) с неким постоянным масштабным коэффициентом, определяемым колесной передачей часового механизма. В качестве опорного сигнала используется частота колебаний баланса часового механизма (тактовая частота), интеграл по времени (сумма периодов колебаний баланса часового механизма) которой представляется в виде угла поворота стрелы часового механизма. При равенстве интеграла опорного сигнала (суммы периодов колебаний баланса) установленному значению осуществляется формирование выходной команды.
Иными словами, описанный способ установки и отсчета времени действия заключается в выполнении следующих операций:
формирование установщиком информационных сигналов в виде числа импульсов, определяющих устанавливаемое время действия,
суммирование взрывателем импульсов, поступающих от установщика,
формирование взрывателем опорных сигналов (тактовой частоты) в виде сигналов, соответствующих частоте колебаний баланса часового механизма,
суммирование взрывателем опорных сигналов (импульсов тактовой частоты) с необходимым масштабированием,
формирование выходного сигнала при достижении суммы масштабированных опорных сигналов (импульсов тактовой частоты) необходимого значения, равного сумме импульсов, поступивших от установщика.
Причиной, препятствующей получению требуемого технического результата, является невысокая точность, вызванная зависимостью отсчитываемого времени действия от параметров опорного сигнала (частоты колебаний баланса часового механизма взрывателя), а также малый объем вводимой установщиком информации и невозможность введения во взрыватель дополнительной информации, связанной с необходимостью отсчета дополнительных команд.
Задача, на решение которой направлено заявляемое изобретение, состоит в разработке способа установки и отсчета времени действия взрывателя, обеспечивающего высокую точность отсчета установленного времени действия, в разработке способа, в котором бы отсутствовало влияние нестабильности опорного сигнала на отсчитываемое время действия при любом его значении. Кроме того, задачей, на решение которой направлено заявляемое изобретение, является увеличение объема вводимой установщиком во взрыватель информации.
y
y
y
y
y
Сущность изобретения заключается в том, что в предлагаемом способе, использующем операции формирования установщиком информационных сигналов, определяющих требуемое время действия взрывателя, формирования взрывателем опорного сигнала в виде тактовой частоты, суммирования импульсов тактовой частоты в процессе отчета времени действия и формирования выходной команды при достижении указанной суммы необходимого значения, проводится ряд дополнительных операций. Информационные сигналы установщика формируются в виде кода времени действия, временной интервал между двумя фиксированными элементами которого равен значению t. Взрыватель в процессе установки осуществляет преобразование временного интервала t в код временного интервала, численное значение N которого определяется путем подсчета числа импульсов тактовой частоты, поступающих в течение временного интервала t. При отсчете времени действия взрыватель осуществляет формирование выходной команды при достижении суммы импульсов тактовой частоты произведению численного значения кода введенного установщиком временного интервала t на численное значение поступившего от установщика кода времени действия и постоянного масштабного коэффициента.
Формируемый установщиком временной интервал и код могут быть постоянными и переменными.
y
y
При выборе постоянного, не зависящего от устанавливаемого времени действия временного интервала t численное значение, соответствующее вводимому установщиком кода времени действия, равно отношению устанавливаемого времени действия к произведению временного интервала t на постоянный масштабный коэффициент.
y
При постоянном значении вводимого установщиком кода времени действия временной интервал t между двумя элементами указанного кода выбирается равным отношению устанавливаемого времени действия к произведению числа, соответствующего вводимому коду времени действия и масштабного коэффициента.
y
При необходимости введения установщиком дополнительной информации, при постоянном значении временного интервала между двумя элементами кода, подаваемый установщиком код состоит из нескольких частей, одна часть кода содержит информацию о коде времени действия, а последующие части содержат код длительности дополнительных времен. Отсчет времени формирования команд дополнительных времен осуществляется путем суммирования импульсов тактовой частоты до достижения указанной суммы произведения численного значения кода введенного установщиком временного интервала t на численные значения поступивших от установщика кодов длительности дополнительных команд и масштабных коэффициентов дополнительных команд.
Технический результат заявляемого способа - высокая точность отсчета установленного времени действия. При использовании предлагаемого способа появляется возможность увеличить объем передаваемой установщиком во взрыватель информации.
Предлагаемый способ предусматривает выполнение последовательности следующих операций.
1. При предстартовой подготовке при вводе во взрыватель информации о требуемом времени действия:
y
1.1 формирование установщиком сигнала в виде кода времени действия, временной интервал между двумя элементами которого равен t,
т
1.2 формирование взрывателем тактовой частоты f,
y
y
y
1.3 преобразование взрывателем полученного от установщика временного интервала t в код этого временного интервала, численное значение N которого определяется путем подсчета числа импульсов тактовой частоты взрывателя, поступающих в течение временного интервала t,
2. При отсчете времени действия:
т
2.1 формирование взрывателем тактовой частоты f,
2.2 суммирование импульсов тактовой частоты,
y
y
2.3 формирование выходной команды при достижении суммы импульсов тактовой частоты значения, равного произведению численного значения N кода введенного установщиком временного интервала N на численное значение поступившего от установщика кода времени действия и постоянного масштабного коэффициента.
Временной интервал между двумя элементами вводимого установщиком во взрыватель кода времени действия и численное значение кода времени действия могут быть как постоянными, так и переменными, зависящими от устанавливаемого времени действия.
y
В варианте постоянного временного интервала между двумя элементами вводимого установщиком во взрыватель кода времени действия численное значение, соответствующее вводимому коду времени действия, выбирается равным отношению устанавливаемого времени действия к произведению временного интервала t на постоянный масштабный коэффициент.
В варианте постоянного значения вводимого установщиком во взрыватель численного значения кода времени действия временной интервал между двумя элементами указанного кода равен отношению устанавливаемого времени действия к произведению числа, соответствующего вводимому коду времени действия, и масштабного коэффициента.
y
При необходимости отсчета взрывателем дополнительных времен временной интервал между двумя элементами кода выбирается постоянным, а подаваемый установщиком код состоит из нескольких частей, первая часть кода содержит информацию о коде времени действия, а его последующие части содержат код длительности дополнительных времен, при этом отсчет времени формирования команд дополнительных времен осуществляется путем суммирования импульсов тактовой частоты до достижения указанной суммы значения, равного произведению численного значения кода, введенного установщиком временного интервала t, на численные значения поступившего от установщика кодов длительности дополнительных команд и масштабных коэффициентов дополнительных команд.
Общими признаками прототипа с предлагаемым изобретением является использование операций формирования установщиком информационных сигналов, определяющих требуемое время действия взрывателя, формирование взрывателем тактовой частоты, суммирование импульсов тактовой частоты в процессе отсчета времени действия и формирование выходной команды при достижении указанной суммы необходимого значения.
Покажем высокую точность отсчета установленного времени действия.
y
y
y
В процессе установки взрыватель осуществляет преобразование подаваемого установщиком временного интервала t в код временного интервала. Численное значение N кода временного интервала определяется взрывателем путем подсчета числа импульсов тактовой частоты взрывателя, поступающих в течение временного интервала t,
y
y
При отсчете времени действия взрыватель осуществляет формирование выходной команды при достижении суммы импульсов тактовой частоты значения, равного произведению численного значения N кода введенного установщиком временного интервала t на численное значение поступившего от установщика кода времени действия и постоянного масштабного коэффициента.
д
Таким образом, время действия Т равно
д
где К - численное значение кода времени действия, вводимого во взрыватель установщиком,
д
М - масштабный коэффициент численного значения кода времени действия,
тi
f - значение тактовой частоты при формировании i-го тактового импульса.
Значение тактовой частоты при установке и отсчете не меняется и равно
тi
т
f=f.
Тогда выражение (2) принимает вид
y
Подставляем значение N из выражения (1)
m
Получили, что, поскольку в выражение (4) не входит тактовая частота f, ее нестабильность не вызывает погрешности отсчета времени действия.
При необходимости формирования дополнительных команд, часть кода, подаваемого установщиком, содержит коды длительности дополнительных времен. При этом длительности дополнительных времен определяются выражением, аналогичным выражению (4)
доп
допi
допi
y
T=K·M·t,
допi
где T - i-е дополнительное время, отсчитываемое взрывателем,
допi
K - численное значение i-го кода,
допi
M масштабный коэффициент i-й дополнительной команды.
Примером формирования дистанционным взрывателем нескольких команд являются команды на дальнее взведение взрывателя, отделение головной части снаряда, раскрытие парашютной системы, подключение датчика цели, замедление при встрече с преградой, самоликвидация и др.
у
При использовании для установки двоичного кода в качестве временного интервала t может быть использован временной интервал между двумя любыми элементами кода, например, между началами битов "старт" и "стоп", как это показано на фиг.1.
При требуемом времени дистанционного действия от 1 до 100 с параметры вводимых установщиком сигналов могут быть следующие:
тип передаваемого кода - двоичный,
структура кода - старт-бит, 12 бит данных, стоп-бит,
y
временной интервал между началами старт-бита и стоп-бита - постоянный, t=100 мc,
д
диапазон численного значения кода времени действия - К=(100…4095),
д
масштабный коэффициент - М=0,25.
Тогда, в соответствии с выражением (4)
д
Т=(100…4095)·0,25·0,1=(100…4095)·0,025=2,5…102,375 с.
В частном случае, для варианта постоянного вводимого установщиком кода времени действия, биты этого кода могут отсутствовать и в циклограмме ввода данных будет присутствовать только бит "старт" и бит "стоп". В этом случае численное значение вводимого установщиком кода может быть принято, равным любому, заранее определенному, отличному от нуля числу, например, равному 1.
В этом случае параметры вводимых установщиком сигналов могут принимать следующие значения:
д
численное значение кода времени действия - постоянное - K=1,
д
масштабный коэффициент - М=2048,
временной интервал между началами старт-бита и стон-бита
В соответствии с выражением (4)
д
y
y
T=1·2048·t=2048·t.
Проведенные лабораторно-стендовые испытания подтвердили достижение технического результата заявляемого способа - высокую точность отсчета времени взрывателя и увеличение объема вводимой установщиком во взрыватель информации.