УПРАВЛЯЕМЫЙ СНАРЯД
GUIDED PROJECTILE

Изобретение относится к оборонной технике, а именно к управляемым снарядам, вращающимся в полете.
Известна «Вращающаяся ракета» [1], имеющая крылья для вращения в полете, боевую часть с взрывателем, аппаратуру управления с гироскопом и источник электропитания. Назначение гироскопа состоит в создании на снаряде опорной системы отсчета (системы координат), относительно которой можно было бы измерять параметры его движения, в частности угловую скорость вращения. Но наличие на ракете механического гироскопа, конструктивно сложного механизма, требующего значительного времени для приведения в рабочее состояние (раскрутку ротора), является ее недостатком.
Наиболее близким к заявляемому техническому решению является «Управляемый снаряд» [2], содержащий крылья для вращения в полете, боевую часть с взрывателем, аппаратуру управления, гироскоп с импульсным датчиком вращения и источник электропитания. К его недостаткам также следует отнести наличие на борту снаряда конструктивно сложного элемента - механического гироскопа, требующего специального устройства для раскрутки ротора (например, электродвигателя) и времени на его раскрутку.
Задачей предлагаемого технического решения является сокращение времени выхода снаряда на режим готовности к старту, который может быть осуществлен только после создания на нем опорной системы отсчета (т.е. после раскрутки ротора механического гироскопа), и повышение надежности за счет исключения конструктивно сложного механического элемента - роторного гироскопа, а также устройства для раскрутки его ротора.
Для решения поставленной задачи в управляемый снаряд, содержащий крылья для вращения в полете, боевую часть с взрывателем, аппаратуру управления, источник электропитания, введены последовательно соединенные волоконно-оптический датчик угловой скорости вращения снаряда и интегратор, подключенный к аппаратуре управления.
Предлагаемый вращающийся в полете управляемый снаряд изображен на фиг.1
Он содержит боевую часть 1 с взрывателем 2, аппаратуру управления 3. источник электропитания 4, волоконно-оптический датчик угловой скорости вращения снаряда (ДУСВС) 5 и интегратор 6.
Управляемый снаряд функционирует следующим образом.
При пуске снаряда включается его бортовой источник электропитания 4. При этом питание поступает на аппаратуру управления 3, ДУСВС 5 и интегратор 6, приводя их в режим готовности к работе. После запуска источника электропитания 4 старт снаряда может быть осуществлен практически мгновенно, без задержки на время, необходимое для раскрутки ротора механического гироскопа, поскольку ДУСВС 5 готов к измерению угловой скорости вращения снаряда с момента подачи на него питания.
Волоконно-оптический датчик угловой скорости вращения 5 является устройством, измеряющим угловую скорость вращения объекта, на котором он установлен. Принцип его действия основан на так называемом «вихревом» эффекте Саньяка, сущность которого состоит в следующем. Если в замкнутом оптическом контуре в противоположных направлениях распространяются два световых луча, то при неподвижном контуре фазовые набеги обоих лучей, прошедших весь контур, будут одинаковыми. При вращении контура вокруг оси, нормальной к плоскости контура, фазовые набеги лучей неодинаковы, а разность фаз лучей пропорциональна угловой скорости вращения контура Ω. Существует несколько способов регистрации разности фаз. Это, в частности, способ по принципу обращения разности фаз в нуль при распространении по контуру двух встречных лучей, слегка различных по частоте колебаний. При этом любой возникающий в контуре фазовый сдвиг, вызванный вращением, компенсируется посредством цепи обратной связи. Эта компенсация производится за счет разностной частоты лучей, распространяющихся по часовой и против часовой стрелки. В качестве ДУСВС 5 может быть использован, например, волоконно-оптический датчик угловой скорости вращения, регистрирующий угловую скорость вращения снаряда Ω по принципу обращения разности фаз в нуль.
В принципе, вместо волоконно-оптического ДУСВС 5 может быть использован любой безроторный (не включающий вращающийся механический элемент (ротор) и подшипники) ДУСВС, например пьезокерамический балочный вибрационный датчик угловой скорости.
Его принцип действия основан на регистрации силы Кориолиса, возникающей при вращении вибрирующего чувствительного элемента прибора. Чувствительным элементом в нем является металлическая балка, подвешенная с помощью упругих мембран в корпусе прибора. Возбуждение колебаний балки и съем информации о ее движении осуществляются с помощью пьезоэлементов. Выходной сигнал прибора представляет собой напряжение постоянного тока, пропорциональное измеряемой угловой скорости вращения. В качестве безроторного ДУСВС может быть использован, например, регистрирующий угловую скорость вращения снаряда Ω балочный вибрационный датчик БВГ-4.
В качестве боевой части 1 с взрывателем 2 может быть использована, например, боевая часть объемного взрыва с пьезоэлектрическим взрывателем.
В качестве системы управления 3 может быть использована, например, система формирования одноканального сигнала управления вращающимся снарядом, принцип действия которой основан на формировании двух ортогональных опорных сигналов - двух периодически изменяющихся с частотой вращения снаряда опорных напряжений треугольной или синусоидальной формы, сдвинутых относительно друг друга на четверть периода вращения снаряда, и последующем их сравнении с командами управления снарядом по курсу и тангажу соответственно. Получаемые в результате сравнения прямоугольные управляющие сигналы логически складываются в блоке «исключающее ИЛИ», формируя одноканальный сигнал управления релейным рулевым органом снаряда. При этом выход счетчика или сумматора через дешифратор может быть подключен к двум постоянным запоминающим устройствам (ПЗУ), в которые с требуемым уровнем дискретизации занесены значения функций, описывающих форму опорных сигналов (пилообразную или синусоидальную) при изменении аргумента от 0 до 2π, сдвинутых относительно друг друга на π/2. По мере увеличения показаний счетчика или цифрового сумматора, подключенный к нему дешифратор последовательно опрашивает ячейки ПЗУ, обеспечивая вывод записанных в них значений функций, описывающих с требуемой точностью форму опорных сигналов, на входы компараторов, где они сравниваются с командами управления снарядом по курсу и тангажу, поступающими, например, с бортового приемника радиокоманд снаряда.
В качестве источника электропитания 4 может быть использован, например, одноразовый тепловой химический источник тока с электрическим способом приведения в рабочее состояние (батарея).
В качестве интегратора 6 могут быть использованы, например, последовательно соединенные преобразователь напряжение-частота и счетчик импульсов (при аналоговом виде выходного сигнала безроторного ДУСВС), или цифровой сумматор, суммирующий выходные показания датчика, снимаемые через определенные заданные промежутки времени (при цифровом виде выходного сигнала).
Введение в управляемый снаряд безроторного волоконно-оптического датчика угловой скорости вращения и интегратора позволяет значительно сократить временной интервал между моментом подачи на снаряд пускового сигнала и стартом снаряда за счет исключения времени на раскрутку ротора механического гироскопа, повышая тем самым скорострельность, особенно при стрельбе на минимальные дальности боевого применения, и повысить надежность работы снаряда за счет исключения конструктивно сложного механического устройства - роторного гироскопа, включающего вращающийся механический элемент (ротор) и подшипники, а также устройства для раскрутки его ротора.
Источники информации
1. Патент Великобритании №1188651, кл. F42В 15/00, 1970.
2. Патент Российской Федерации №2114383, МПК F42В 15/00, 1998.
3. Шереметьев А.Г. Волоконный оптический гироскоп. М., Радио и связь, 1987.