RU2767827C2 - Universal electronic fuse for small-caliber ammunition - Google Patents

Universal electronic fuse for small-caliber ammunition Download PDF

Info

Publication number
RU2767827C2
RU2767827C2 RU2019142520A RU2019142520A RU2767827C2 RU 2767827 C2 RU2767827 C2 RU 2767827C2 RU 2019142520 A RU2019142520 A RU 2019142520A RU 2019142520 A RU2019142520 A RU 2019142520A RU 2767827 C2 RU2767827 C2 RU 2767827C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
fuse
projectile
channel
electronic
small
Prior art date
Application number
RU2019142520A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU2019142520A (en
RU2019142520A3 (en
Inventor
Владимир Николаевич Ануфриев
Original Assignee
Акционерное общество "ПКК МИЛАНДР"
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Акционерное общество "ПКК МИЛАНДР" filed Critical Акционерное общество "ПКК МИЛАНДР"
Priority to RU2019142520A priority Critical patent/RU2767827C2/en
Publication of RU2019142520A publication Critical patent/RU2019142520A/en
Publication of RU2019142520A3 publication Critical patent/RU2019142520A3/ru
Application granted granted Critical
Publication of RU2767827C2 publication Critical patent/RU2767827C2/en

Links

Images

Classifications

    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F42AMMUNITION; BLASTING
    • F42CAMMUNITION FUZES; ARMING OR SAFETY MEANS THEREFOR
    • F42C9/00Time fuzes; Combined time and percussion or pressure-actuated fuzes; Fuzes for timed self-destruction of ammunition

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Radar Systems Or Details Thereof (AREA)

Abstract

FIELD: military equipment.
SUBSTANCE: invention relates to the field of military equipment; it can be used as a multi-mode electronic fuse of small-caliber artillery ammunition. A multimode electronic fuse for small-caliber artillery cartridges contains a detonator, a safety cocking device, a power source, an electronic module containing an arithmetic logic unit (ALU), operational and permanent storage devices for storing variable constants and constant coefficients, a clock generator, a real-time timer, an initial initialization circuit of an electronic device and a linear acceleration sensor, and it is characterized in that, that the clock generator is made in the form of an RC generator with temperature compensation for receiving data from equipment connected to a gun, the fuse contains: a polarized UHF radio frequency antenna, and the electronic fuse module contains an UHF receiver, at an output of which a detected signal amplifier and a radio channel interface controller detecting and decoding input radio channel commands are sequentially switched on; or an IR photodetector, and a photodetector signal amplifier and an optical channel interface controller detecting and decoding input optical channel commands are sequentially inserted into an electronic part of the fuse; or an induction communication coil, and an amplifier-demodulator of inductive communication channel signals and an inductive channel interface controller detecting and decoding input inductive channel commands are introduced into the electronic part of the fuse.
EFFECT: possibility is provided to initialize projectiles and set its operating modes in several ways: using a radio channel, an optical channel or an induction channel, both before and after the shot; possibility is provided to calibrate individual components of the electronic part of the fuse, for example, the built-in clock, directly during the shot, which allow for an increase in the efficiency of the combat use of ammunition due to reduction in the dispersion of the point of detonation of projectiles on the flight path.
9 cl, 8 dwg

Description

Изобретение относится к области военной техники и может быть использовано в качестве многорежимного электронного донного или головного взрывателя малокалиберных артиллеристских боеприпасов.The invention relates to the field of military technology and can be used as a multi-mode electronic bottom or head fuse for small-caliber artillery ammunition.

В настоящий момент в некорректируемых артиллеристских боеприпасах в мировой практике применяются боеприпасы с одним или несколькими приведенными ниже режимами работы с возможностью инициализации одного из указанных ниже способов, а также использующих для автономного питания электронной части схемы, источники тока, перечисленные ниже.At the moment, in non-adjustable artillery ammunition in world practice, ammunition is used with one or more of the following modes of operation with the possibility of initializing one of the following methods, as well as using the current sources listed below for autonomous power supply of the electronic part of the circuit.

Возможны следующие режимы работы взрывателя в части способа подрыва снаряда: 1) контактный взрыватель мгновенного действия - режим устанавливается по умолчанию, 2) контактный взрыватель с замедлением, возможно замедление подрыва для гарантированного заглубления в препятствие, 3) взрыватель запреградного действия - обеспечение подрыва снаряда после выхода из слабобронированного препятствия в свободное пространство, 4) дистанционный взрыватель - подрыв снаряда заданном расстоянии. Все указанные режимы относятся к пассивным режимам - в этих режимах снаряд не занимается обнаружением цели, а обеспечивает свою работу по состоянию внутренних узлов (механизмов и датчиков пассивного действия).The following modes of operation of the fuse are possible in terms of the method of detonating the projectile: 1) instantaneous contact fuse - the mode is set by default, 2) contact fuse with slowdown, it is possible to slow down the detonation for guaranteed penetration into an obstacle, 3) behind-the-barrier fuse - ensuring the detonation of the projectile after exit from a lightly armored obstacle to free space, 4) remote fuse - detonation of a projectile at a given distance. All of these modes refer to passive modes - in these modes, the projectile does not detect a target, but provides its work according to the state of internal components (mechanisms and sensors of passive action).

Современный уровень микроэлектроники позволяет реализовать электронный взрыватель в виде системы на кристалле с минимальным количеством внешних элементов, таких как источники питания, огневые исполнительные цепи и датчики состояния окружающей среды, например, датчик контакта с целью и др.The modern level of microelectronics makes it possible to implement an electronic fuse as a system on a chip with a minimum number of external elements, such as power supplies, firing executive circuits and environmental sensors, for example, a contact sensor with a target, etc.

Известен «способ установки и отсчета времени действия дистанционного взрывателя», описанный в [3] согласно которому информационные сигналы установщика формируют в виде кода времени действия, временной интервал между двумя фиксированными элементами которого равен значению ty, благодаря которому осуществляется калибровка внутренних часов взрывателя. К недостаткам данного способа можно отнести отсутствие кодовой защиты от помех при передаче кода полетного времени, что может привести к значительной ошибке положения точки подрыва снаряда.There is a known “method for setting and counting the time of action of a remote fuse”, described in [3], according to which the information signals of the installer are formed in the form of a time code, the time interval between two fixed elements of which is equal to the value t y , due to which the internal clock of the fuse is calibrated. The disadvantages of this method include the lack of code protection against interference when transmitting the flight time code, which can lead to a significant error in the position of the projectile detonation point.

Известен «способ установки, контроля и отсчета времени действия временного устройства взрывателя» описанный в [1] согласно которому во взрыватель передается заданное полетное время в виде интервала между двумя импульсами, который во взрывателе умножается на коэффициент К, определяющий соотношение между заданным интервалом и полетным временем снаряда. К недостаткам данного способа можно отнести то, что время программирования пропорционально требуемому полетному времени.There is a known “method for setting, monitoring and timing the operation of a temporary fuse device” described in [1], according to which a given flight time is transmitted to the fuse as an interval between two pulses, which in the fuse is multiplied by a coefficient K, which determines the relationship between the specified interval and flight time projectile. The disadvantages of this method include the fact that the programming time is proportional to the required flight time.

Известно устройство взрывателя с замедлителем электрического типа описанное в [4], содержащее минимум два датчика взаимодействия с мишенью и электронную схему вычисления скорости замедления снаряда в мишени. Электронная схема в зависимости от скорости замедления вырабатывает сигнал задержки подрыва обеспечивающий заданное заглубление снаряда в мишени в зависимости от скорости встречи снаряд-мишень, повышая тем самым эффективность поражения мишени за счет проникания снаряда в тело мишени на заданную глубину. Единственным недостатком данного устройства является то, что в алгоритме расчета заглубления считается, что мишень однородна по плотности и при входе в тонкостенную мишень не учитывается время преодоления тонкой стенки мишени, т.е., например, чем тоньше стенка мишени, тем дальше за ее плоскостью происходит подрыв снаряда и при прохождении малогабаритной мишени насквозь осколки снаряда могут уйти за пределы мишени, т.е. необходима работа параллельно работа алгоритма запреградного подрыва за тонкой стенкой по признаку преодоления преграды по пропаданию ускорения замедления.A fuse device with an electric moderator is known, described in [4], containing at least two sensors of interaction with the target and an electronic circuit for calculating the deceleration rate of the projectile in the target. The electronic circuit, depending on the deceleration rate, generates a detonation delay signal that provides a given depth of the projectile in the target, depending on the speed of the projectile-target meeting, thereby increasing the efficiency of hitting the target due to the penetration of the projectile into the target body to a given depth. The only drawback of this device is that the penetration calculation algorithm assumes that the target is homogeneous in density and when entering a thin-walled target, the time to overcome the thin wall of the target is not taken into account, i.e., for example, the thinner the target wall, the farther beyond its plane a projectile is undermined and when a small target passes through, the fragments of the projectile can go beyond the target, i.e. it is necessary to work in parallel with the operation of the algorithm behind the barrier detonation behind a thin wall on the basis of overcoming the barrier due to the disappearance of the deceleration acceleration.

Известен способ отсчета времени действия временного устройства взрывателя, описанный в [1], основанный на калибровке встроенного во взрыватель таймера с помощью подачи двух импульсов от внешнего устройства, интервал времени между которыми выдерживается с высокой точностью. Недостатком примененного способа является то, что в схеме не вычисляется частота встроенного генератора, а используется его отношение к опорному интервалу времени, что при необходимости использовать точное время в различных алгоритмах приводит к необходимости повторного учета отклонения частоты встроенного генератора.A known method of counting the time of action of the temporary fuse device described in [1], based on the calibration of the timer built into the fuse by applying two pulses from an external device, the time interval between which is maintained with high accuracy. The disadvantage of the applied method is that the frequency of the built-in generator is not calculated in the circuit, but its relation to the reference time interval is used, which, if it is necessary to use the exact time in various algorithms, leads to the need to re-account the frequency deviation of the built-in generator.

Известно устройство «многофункциональный магнитный взрыватель» описанный в [7], патентная формула которого содержит 24 пункта, поясняемые 5 чертежами (классический патент - «зонтик»). В указанном патенте описан взрыватель, определяющий заданную дальность до цели путем подсчета количества оборотов, сделанных снарядом, а количество оборотов с учетом индивидуальных поправок вводиться во взрыватель индукционным способом, а также описаны различные режимы работы взрывателя.Known device "multifunctional magnetic fuse" described in [7], the patent formula of which contains 24 points, explained by 5 drawings (classic patent - "umbrella"). This patent describes a fuse that determines a given range to the target by counting the number of revolutions made by the projectile, and the number of revolutions, taking into account individual corrections, is entered into the fuse by induction, and also describes various fuse operation modes.

К недостаткам данного устройства можно отнести то, что данный взрыватель хотя и назван «многофункциональный», но область его применения сильно ограничена, как способом ввода данных, так и количеством реализуемых режимов, что неизбежно приводит к необходимости расширения номенклатуры боеприпасов для их использования различными артсистемами. Данное устройство выбрано в качестве прототипа.The disadvantages of this device include the fact that this fuse, although called "multifunctional", but its scope is very limited, both by the method of data entry and the number of implemented modes, which inevitably leads to the need to expand the range of ammunition for their use by various artillery systems. This device is selected as a prototype.

Цель изобретения - изобретение преследует следующие основные цели:The purpose of the invention - the invention has the following main objectives:

1) создание многорежимного взрывателя для некорректируемых боеприпасов с целью их унификации и снижения используемых типов боеприпасов на поле боя;1) the creation of a multi-mode fuse for non-adjustable ammunition in order to unify them and reduce the types of ammunition used on the battlefield;

2) повышение боевой эффективности применения за счет оперативной выборки наиболее подходящего режима работы;2) increasing the combat effectiveness of the application due to the operational selection of the most suitable mode of operation;

3) уменьшение дисперсии точки подрыва снаряда на траектории путем ввода индивидуальных баллистических поправок;3) reducing the dispersion of the point of impact of the projectile on the trajectory by introducing individual ballistic corrections;

4) регулирование времени подрыва снаряда фугасного действия в зависимости от особенностей среды заглубления;4) regulation of the time of detonation of a high-explosive projectile depending on the characteristics of the burial environment;

5) регулирование времени подрыва снаряда запреградного действия в зависимости от плотности преодолеваемого барьера;5) regulation of the time of detonation of a projectile beyond the barrier, depending on the density of the barrier to be overcome;

6) повышение надежности подрыва каждого снаряда и его самоликвидации в случае отказа от подрыва на траектории;6) increasing the reliability of detonation of each projectile and its self-destruction in case of failure to detonate on the trajectory;

7) введение дополнительной ступени защиты в предохранительно-взводящие цепи.7) the introduction of an additional stage of protection in safety-cocking circuits.

Многорежимность работы взрывателя обеспечивается:The multi-mode operation of the fuse is ensured by:

- различными способами подрыва снаряда,- various ways of undermining the projectile,

- различными способами инициализации и способами ввода индивидуальных поправок,- various ways of initialization and ways of entering individual corrections,

- различными способами организации автономного электропитания,- various ways of organizing autonomous power supply,

- различными способами определения начальной скорости вылета снаряда.- various ways to determine the initial velocity of the projectile.

Повышение надежности обеспечивается:The increase in reliability is ensured by:

- уменьшением количества электронных компонентов в составе взрывателя за счет создания однокристального специализированного контроллера (система на кристалле) с минимальным количеством дополнительных к схеме активных и пассивных электрических компонентов,- a decrease in the number of electronic components in the composition of the fuse due to the creation of a single-chip specialized controller (system on a chip) with a minimum number of active and passive electrical components additional to the circuit,

- обеспечением регулировок и настроек электронным способом с использованием встроенного ПЗУ и без использования в процессе работы дополнительных контактов микросхемы.- providing adjustments and settings electronically using the built-in ROM and without using additional contacts of the microcircuit during operation.

Уменьшение количества навесных элементов обеспечивается применением современной полупроводниковой технологии, позволяющей выполнить на одном кристалле как аналоговые элементы с питанием от 2В до 40В, так и микроконтроллер со встроенной памятью и развитой периферийной частью, а также позволяющей иметь встроенные термостабильные калибруемые генераторы тактовых частот.Reducing the number of add-on elements is ensured by the use of modern semiconductor technology, which makes it possible to produce on a single chip both analog elements with a power supply from 2V to 40V, and a microcontroller with built-in memory and a developed peripheral part, and also allows you to have built-in thermally stable calibrated clock generators.

Современный уровень микроэлектроники позволяет реализовать электронный взрыватель в виде системы на кристалле с минимальным количество внешних элементов, таких как источники питания, огневые исполнительные цепи и датчики состояния окружающей среды, например, датчик контакта с целью и др.The modern level of microelectronics makes it possible to implement an electronic fuse as a system on a chip with a minimum number of external elements, such as power supplies, firing executive circuits and environmental sensors, for example, a contact sensor with a target, etc.

Технический результат предлагаемого изобретения заключается в том, что электронный модуль взрывателя содержит арифметическо-логическое устройство (АЛУ), оперативное и постоянное запоминающие устройства для хранения переменных констант и постоянных коэффициентов, тактовый генератор - таймер реального времени, схему начальной инициализации электронного устройства и датчик линейных ускорений, позволяющие путем ввода в электрическую схему новых известных ранее устройств реализовать новые свойства и характеристики взрывателя.The technical result of the invention lies in the fact that the fuse electronic module contains an arithmetic logic unit (ALU), a random access and a permanent memory for storing variable constants and constant coefficients, a clock generator - a real-time timer, an initial initialization circuit of the electronic device and a linear acceleration sensor , allowing, by introducing new previously known devices into the electrical circuit, to realize new properties and characteristics of the fuse.

Данное изобретение предлагает электронный модуль взрывателя, в котором с целью повышения ударной прочности и уменьшения количества элементов введен тактовый генератор, выполненный без применения внешних высокостабильных электромеханических резонаторов в виде RC-генератора с температурной компенсацией за счет применения комбинации имеющихся в составе применяемого технологического процесса полупроводниковых резисторов и конденсаторов на основе диоксида кремния с различными температурными коэффициентами, чем достигается окончательный температурный коэффициент рабочей частоты генератора на уровне не более ±10Е-6/°С (±10ppm).This invention proposes an electronic fuse module, in which, in order to increase impact strength and reduce the number of elements, a clock generator is introduced, made without the use of external highly stable electromechanical resonators in the form of an RC generator with temperature compensation through the use of a combination of semiconductor resistors and capacitors based on silicon dioxide with different temperature coefficients, which achieves the final temperature coefficient of the operating frequency of the generator at a level not exceeding ±10E -6 /°C (±10ppm).

Существует вариант электронного модуля взрывателя, в котором для организации канала связи «орудие-снаряд» для приема данных от аппаратуры, сопряженной с орудием, в состав конструкции взрывателя введена поляризованная радиочастотная антенна СВЧ, например в виде полуволнового диполя, а в состав электронного модуля взрывателя введен СВЧ приемник, например, детекторный диодный приемник, на выходе которого последовательно включены усилитель детектированного сигнала и контроллер интерфейса радиоканала, обнаруживающий и декодирующий входящие команды радиоканалаThere is a variant of the fuse electronic module, in which, in order to organize a “gun-projectile” communication channel for receiving data from equipment associated with the weapon, a polarized microwave radio frequency antenna, for example, in the form of a half-wave dipole, is introduced into the fuse structure, and A microwave receiver, for example, a detector diode receiver, at the output of which a detected signal amplifier and a radio channel interface controller are connected in series, detecting and decoding incoming radio channel commands

Существует вариант электронного модуля взрывателя, в котором для организации канала связи «орудие-снаряд» для приема данных от аппаратуры, сопряженной с орудием в состав конструкции взрывателя введен ИК фотоприемник, например, на основе фотодиода, а в состав электронной части взрывателя последовательно введены усилитель сигнала фотоприемника и контроллер интерфейса оптического канала, обнаруживающий и декодирующий входящие команды оптического канала обнаруживающий и декодирующий входящие команды оптического каналаThere is a variant of the fuse electronic module, in which, in order to organize the “gun-projectile” communication channel for receiving data from the equipment associated with the gun, an IR photodetector, for example, based on a photodiode, is introduced into the fuse structure, and a signal amplifier is sequentially introduced into the electronic part of the fuse photodetector and optical channel interface controller detecting and decoding incoming optical channel commands detecting and decoding incoming optical channel commands

Существует вариант электронного модуля взрывателя, в котором для организации канала связи «орудие-снаряд» для приема данных от аппаратуры, сопряженной с орудием в состав конструкции взрывателя введена индукционная катушка связи, а в состав электронной части взрывателя введен усилитель-демодулятор сигналов индуктивного канала связи и контроллер интерфейса индуктивного канала, обнаруживающий и декодирующий входящие команды индуктивного канала,There is a variant of the fuse electronic module, in which, in order to organize the “gun-projectile” communication channel for receiving data from the equipment associated with the tool, an induction coil of communication is introduced into the fuse design, and an amplifier-demodulator of the signals of the inductive communication channel and an interface controller of the inductive channel that detects and decodes incoming commands of the inductive channel,

Существует вариант электронного модуля взрывателя, в котором для формирования ответного сигнала от снаряда в аппаратуру, сопряженную с орудием, в канале связи «орудие-снаряд», в состав контроллера интерфейса индукционного канала введен ключ, шунтирующий индукционную катушку связи, а в состав аппаратуры, сопряженной с орудием должен быть включен амплитудный демодулятор, обнаруживающий ответный сигнал от снаряда к орудиюThere is a variant of the fuse electronic module, in which, in order to generate a response signal from the projectile to the equipment associated with the gun, in the "gun-projectile" communication channel, a key shunting the communication induction coil is introduced into the induction channel interface controller, and the equipment associated an amplitude demodulator must be turned on with the gun, which detects the response signal from the projectile to the gun

Существует вариант электронного модуля взрывателя, в котором для организации первичного питания конденсаторного источника питания взрывателя по индукционному каналу одновременно с передачей данных по этому каналу в состав системы питания взрывателя введен выпрямитель напряжения входной индукционной катушки, позволяющий зарядить конденсаторы источника питания,There is a variant of the fuse electronic module, in which, in order to organize the primary power supply of the fuse capacitor power source through the induction channel, simultaneously with data transfer via this channel, a voltage rectifier of the input induction coil is introduced into the fuse power system, which allows charging the power source capacitors,

Существует вариант электронного модуля взрывателя, в котором для организации первичного питания конденсаторного источника питания взрывателя в конструкцию взрывателя введен многослойный пленочный пьезопреобразователь, выполняющий функции первичного источника заряда накопительных конденсаторов автономного конденсаторного источника питания при появлении линейных ускорений в момент выстрела, а также служащий пьезодатчиком, регистрирующим вылет снаряда из канала ствола при смене ускорения разгона на ускорение торможения.There is a version of the fuse electronic module, in which, in order to organize the primary power supply of the fuse capacitor power source, a multilayer film piezoelectric transducer is introduced into the fuse design, which acts as the primary source of charge for storage capacitors of an autonomous capacitor power source when linear accelerations appear at the time of the shot, and also serves as a piezoelectric sensor that registers the departure projectile from the bore when changing acceleration acceleration to acceleration deceleration.

Существует вариант электронного модуля взрывателя, в котором для калибровки встроенного RC-генератора применен способ при котором сигналы установщика режима работы взрывателя передаются с точным интервалом времени равным Туст, а в состав электронной части взрывателя включен счетчик, определяющий количество импульсов Nуст калибруемого RC-генератора fхрон, далее арифметическое устройство определяет отклонение частоты RC-встроенного генератора и использует эту в алгоритмах работы взрывателя, в том числе и в алгоритме определения дальности полета снаряда и коррекции его времени подрыва.There is a variant of the electronic module of the fuse, in which, to calibrate the built-in RC generator, a method is used in which the signals of the setter of the fuse operation mode are transmitted with an exact time interval equal to T set , and the electronic part of the fuse includes a counter that determines the number of pulses N set of the calibrated RC generator f cron , then the arithmetic device determines the frequency deviation of the RC-built-in generator and uses this in the fuse operation algorithms, including the algorithm for determining the range of the projectile and correcting its detonation time.

Существует вариант электронного модуля взрывателя, в котором для определения дальности полета снаряда используется жесткая эмпирическая зависимость между скоростью и количеством оборотов снаряда и пройденным им путем, для чего ИК фотоприемник, конструктивно разделен на минимум два фотоприемника с двумя предварительными усилителями сигналов фотоприемников, имеющих максимум пространственной чувствительности под углом к оси снаряда, тем самым позволяющим принимать не только сигнала от аппаратуры орудия, но и фоновый сигнал от неба и подстилающей земной поверхности, разностный сигнал с выходов предварительных усилителей во встроенном АЦП преобразуется в цифровую форму и предварительно проходит через цифровой полосовой фильтр, реализованный в АЛУ, с целью выделения первой гармоники частоты вращения снаряда, далее измеряется период частоты вращения снаряда и усредняется скользящим цифровым фильтром, также реализованным в АЛУ, результирующий сигнал на выходе фильтра есть текущая угловая скорость вращения снаряда.There is a version of the fuse electronic module, in which to determine the range of the projectile, a rigid empirical relationship is used between the speed and number of revolutions of the projectile and the path it has traveled, for which the IR photodetector is structurally divided into at least two photodetectors with two pre-amplifiers of photodetector signals having a maximum spatial sensitivity at an angle to the projectile axis, thus making it possible to receive not only a signal from the gun equipment, but also a background signal from the sky and the underlying earth's surface, the difference signal from the outputs of the preamplifiers in the built-in ADC is converted into digital form and first passes through a digital band-pass filter implemented in the ALU, in order to isolate the first harmonic of the projectile rotation frequency, then the period of the projectile rotation frequency is measured and averaged by a sliding digital filter, also implemented in the ALU, the resulting signal at the filter output is the current angular velocity the rotation of the projectile.

Существует вариант электронного модуля взрывателя, в котором в СВЧ приемнике, сигнал, подверженный паразитной амплитудной модуляции обусловленной приемом поляризованного сигнала и вращением поляризованной СВЧ антенны поступает на вход усилителя детектированного сигнала, и далее поступает на вход АЦП в котором преобразуется в цифровую форму и предварительно проходит через цифровой полосовой фильтр с целью выделения первой гармоники частоты вращения снаряда, далее измеряется период частоты вращения снаряда и усредняется скользящим цифровым фильтром, результирующий сигнала на выходе фильтра есть текущая угловая скорость вращения снарядаThere is a variant of the electronic module of the fuse, in which in the microwave receiver, the signal subject to parasitic amplitude modulation due to the reception of a polarized signal and the rotation of the polarized microwave antenna is fed to the input of the detected signal amplifier, and then goes to the input of the ADC in which it is converted into digital form and first passes through digital band-pass filter in order to isolate the first harmonic of the projectile rotation frequency, then the period of the projectile rotation frequency is measured and averaged by a sliding digital filter, the resulting signal at the filter output is the current angular velocity of the projectile

На рис 1 показана блок схема многорежимного электронного взрывателя содержащего: электродетонатор 1, неэлектронные предохранительно-взводящие узлы 2, источник питания взрывателя 3, датчик линейных ускорений 11, поляризованную СВЧ антенну 13, детектор СВЧ излучения 12 и электронный модуль 4 в состав которого входят - арифметическо-логическое устройство 5, оперативное 6 и постоянное 7 запоминающие устройства для хранения переменных констант и постоянных коэффициентов, тактовый генератор 8, таймер реального времени 9, схему начальной инициализации электронного устройства 10, усилитель СВЧ сигналов 15 и интерфейс СВЧ канала связи 14;Figure 1 shows a block diagram of a multi-mode electronic fuse containing: an electric detonator 1, non-electronic safety-cocking units 2, a fuse power source 3, a linear acceleration sensor 11, a polarized microwave antenna 13, a microwave radiation detector 12 and an electronic module 4 which includes - arithmetic -logical device 5, operational 6 and permanent 7 memory devices for storing variable constants and constant coefficients, a clock generator 8, a real-time timer 9, an initial initialization circuit for an electronic device 10, a microwave signal amplifier 15 and a microwave communication channel interface 14;

На рис. 2 показано устройство, в котором по сравнению с устройством, изображенным на рис 1 вместо поляризованной СВЧ антенны 13 и детектора СВЧ излучения 12 введен ИК приемник 16, а в состав электронного модуля введены усилитель ИК сигнала 17 и контроллер интерфейса ИК канала 18.On fig. Figure 2 shows a device in which, compared to the device shown in Fig. 1, instead of a polarized microwave antenna 13 and a microwave radiation detector 12, an IR receiver 16 is introduced, and an IR signal amplifier 17 and an IR channel interface controller 18 are introduced into the electronic module.

На рис. 3 показан вариант устройства, в которое по сравнению с устройством, изображенным на рис 1 вместо поляризованной СВЧ антенны 13 и детектора СВЧ излучения 12 введена индукционная катушка связи 19 и в электронный модуль 4 введены усилитель-демодулятор сигналов индуктивного канала связи 20 и контроллер интерфейса индуктивного канала 21.On fig. Figure 3 shows a variant of the device, in which, compared with the device shown in Fig. 1, instead of a polarized microwave antenna 13 and a microwave radiation detector 12, an inductive coupling coil 19 is introduced and an amplifier-demodulator of the signals of the inductive communication channel 20 and an interface controller of the inductive channel are introduced into the electronic module 4 21.

На рис. 4 показан вариант устройства, в которое по сравнению с устройством, изображенным на рис 3 дополнительно введен коммутационный ключ 22 соединенный с индукционной катушкой.On fig. Figure 4 shows a variant of the device, in which, in comparison with the device shown in Figure 3, a switching key 22 connected to an induction coil is additionally introduced.

На рис. 5 показан вариант устройства, в которое по сравнению с устройством, изображенным на рис 4 дополнительно введен выпрямитель напряжения индукционной катушки 23 соединенный с источником питания 3.On fig. Figure 5 shows a variant of the device, in which, in comparison with the device shown in Figure 4, an additional voltage rectifier of the induction coil 23 is connected to the power source 3.

На рис. 6 показан вариант устройства, в которое по сравнению с устройством, изображенным на рис 1 дополнительно введены пленочный пьезопреобразователь 24 соединенный с источником питания 3.On fig. Figure 6 shows a variant of the device, in which, in comparison with the device shown in Figure 1, a film piezoelectric transducer 24 is additionally connected to a power source 3.

На рис. 7 показан вариант устройства, в которое по сравнению с устройством, изображенным на рис 3 фотоприемник 16 заменен на фотоприемник 27 содержащий фотодиода 28 со своими предварительными усилителями 29, а в электронный модуль 4 включен двухканальный аналогово-цифровой преобразователь 26.On fig. 7 shows a variant of the device, in which, compared with the device shown in Fig. 3, the photodetector 16 is replaced by a photodetector 27 containing a photodiode 28 with its preamplifiers 29, and a two-channel analog-to-digital converter 26 is included in the electronic module 4.

На рис. 8 показан вариант устройства, в которое по сравнению с устройством, изображенным на рис 1 в электронный модуль 4 включен аналогово-цифровой преобразователь 30.On fig. Figure 8 shows a variant of the device, in which, compared to the device shown in Figure 1, an analog-to-digital converter 30 is included in the electronic module 4.

Согласно рисунку 1 устройство работает следующим образом: в момент вылета снаряда из канала ствола включается источник питания 3, срабатывающий от перегрузки в момент выстрела, срабатывает схема «Reset» 10, фиксирующая момент вылета снаряда из канала ствола, запускается генератора 8 и таймер 9 который начинает отсчет полетного времени снаряда, в это время арифметическое устройство 5 в соответствии с программой находящейся в ПЗУ 7 и оперативными данными находящихся в ОЗУ 6 вычисляет безопасную дистанцию от орудия и разблокирует предохранительно-взводящее устройство 2, которое обеспечивает безопасность снарядов до их вылета из канала ствола в штатном режиме. При ударе о препятствие срабатывает датчик линейных ускорений 11 и выполняется безусловный режим работы - «контактный», или если в ПЗУ заложен алгоритм вычисления скорости торможения снаряда в препятствии, альтернативно может быть выполнен режим работы «фугасный» с вычислением величины заглубления в препятствие по скорости торможения или режим работы «запреградный» по пропаданию торможения. Все указанные режимы вносятся во взрыватель при его изготовлении. В случае невыполнения ни одного из режимов (например, недостаточный сигнал датчика линейных ускорений) через примерно 100-200 сек (задается при изготовлении) происходит режим «самоликвидация». Встроенный СВЧ канал связи позволяет после вылета снаряда послать вдогонку команды его оперативной настройки. Появляется возможность реализации режима подрыва снаряда на заданной дистанции - режим «дистанционный», а также при стрельбе короткими очередями и индивидуальному программированию каждого снаряда можно реализовать режим «дорожка», при котором снаряды взрываются вдоль траектории полета с заданной дистанцией между точками подрыва, увеличивая тем самым зону поражения осколками по дальности.According to Figure 1, the device operates as follows: at the moment the projectile leaves the bore, the power supply 3 is turned on, which is triggered by overload at the moment of the shot, the “Reset” circuit 10 is activated, fixing the moment the projectile leaves the bore, the generator 8 starts and the timer 9 starts. counting the flight time of the projectile, at this time, the arithmetic device 5, in accordance with the program located in the ROM 7 and the operational data in the RAM 6, calculates the safe distance from the gun and unlocks the safety-cocking device 2, which ensures the safety of the projectiles before they leave the barrel bore in regular mode. When hitting an obstacle, the linear acceleration sensor 11 is triggered and an unconditional operation mode is performed - “contact”, or if the ROM contains an algorithm for calculating the deceleration speed of a projectile in an obstacle, the “high-explosive” operation mode can be alternatively performed with the calculation of the penetration value into the obstacle based on the deceleration rate or the operating mode "beyond" on the loss of braking. All of these modes are introduced into the fuse during its manufacture. In case of failure of any of the modes (for example, insufficient signal from the linear acceleration sensor), after about 100-200 seconds (set during manufacture), the “self-destruction” mode occurs. The built-in microwave communication channel makes it possible to send commands for its operational adjustment after the projectile has taken off. It becomes possible to implement the projectile detonation mode at a given distance - the "remote" mode, as well as when firing in short bursts and individually programming each projectile, you can implement the "track" mode, in which the projectiles explode along the flight path with a given distance between the points of detonation, thereby increasing the area affected by fragments in range.

Запреградный режим обеспечивается измерением отрицательного ускорения по датчику линейных ускорений с момента достижения заданной дистанции (наклонная дальность). Включается встроенное АЦП и измеряет тормозное ускорение. Если обнаружено появление и пропадание тормозного ускорения, то это означает что снаряд прошел преграду и через установленный промежуток времени производится подрыв снаряда. The barrier mode is provided by measuring the negative acceleration using the linear acceleration sensor from the moment the specified distance is reached (slant range). The built-in ADC turns on and measures the braking acceleration. If the appearance and disappearance of braking acceleration is detected, then this means that the projectile has passed the obstacle and after a set period of time the projectile is detonated.

Возможно фугасное действие с замедлением до нескольких миллисекунд.High-explosive action with deceleration up to several milliseconds is possible.

Согласно рисунку 2 устройство работает следующим образом: в момент вылета снаряда из канала ствола включается источник питания 3, также, как и в случае с устройством показанном на рисунке 1, а в системе «орудие-снаряд» со стороны орудия начинает работать ИК-передатчик, который передает данные необходимые алгоритму вычисления полетного времени. ИК сигнал принимается встроенным во взрыватель ИК приемником 16, включенного на входе усилителя 17. С выхода усилителя сигнал поступает на специализированный контроллер последовательного интерфейса 18, где производится демодуляция и декодирование входного сигнала. Далее, как и в случае с устройством, показанном на рисунке 1, осуществляется алгоритм работы взрывателя в соответствии с полученными данными вплоть до момента подрыва снаряда.According to Figure 2, the device works as follows: at the moment the projectile leaves the bore, the power source 3 is turned on, as well as in the case of the device shown in Figure 1, and in the “gun-projectile” system, an IR transmitter starts working from the side of the gun, which transmits the data needed by the flight time calculation algorithm. The IR signal is received by the built-in fuse IR receiver 16, connected at the input of the amplifier 17. From the output of the amplifier, the signal is fed to a specialized serial interface controller 18, where the input signal is demodulated and decoded. Further, as in the case of the device shown in Figure 1, the fuse operation algorithm is carried out in accordance with the data obtained up to the moment the projectile is detonated.

Согласно рисунку 3 устройство работает следующим образом: в момент досылания снаряда в канал ствола в системе «орудие-снаряд» со стороны орудия начинает работать передатчик беспроводного индукционного ввода данных, расположенный в казенной части орудия, который передает данные необходимые алгоритму вычисления полетного времени. Сигнал принимается встроенной во взрыватель катушкой индуктивности 19, и поступает на вход специализированного усилителя 20, который демодулирует входной сигнал. Далее, как и в случае с устройством, показанном на рисунке 1, осуществляется алгоритм работы взрывателя в соответствии с полученными данными вплоть до момента подрыва снаряда.According to Figure 3, the device works as follows: at the moment a projectile is sent into the bore in the “gun-projectile” system, a wireless induction data input transmitter located in the breech of the gun starts working from the side of the gun, which transmits the data necessary for the flight time calculation algorithm. The signal is received by the inductor 19 built into the fuse and fed to the input of a specialized amplifier 20, which demodulates the input signal. Further, as in the case of the device shown in Figure 1, the fuse operation algorithm is carried out in accordance with the data obtained up to the moment the projectile is detonated.

Согласно рисунку 4 устройство работает следующим образом: в момент досылания снаряда в канал ствола в системе «орудие-снаряд» со стороны орудия начинает работать передатчик беспроводного индукционного ввода данных, расположенный в казенной части орудия, который передает данные необходимые алгоритму вычисления полетного времени. Сигнал принимается встроенной во взрыватель катушкой индуктивности 19, и поступает на вход специализированного усилителя 20, который демодулирует входной сигнал. Встроенный во взрыватель ключ 22 позволяет передать сигнал подтверждения принятых команд или иную информацию, согласно алгоритмам работы взрывателя. Далее, как и в случае с устройством показанном на рисунке 1, осуществляется алгоритм работы взрывателя в соответствии с полученными данными вплоть до момента подрыва снаряда.According to Figure 4, the device works as follows: at the moment a projectile is sent into the bore in the “gun-projectile” system, a wireless induction data input transmitter located in the breech of the gun starts working from the side of the gun, which transmits the data necessary for the flight time calculation algorithm. The signal is received by the inductor 19 built into the fuse and fed to the input of a specialized amplifier 20, which demodulates the input signal. The key 22 built into the fuse allows you to transmit a confirmation signal for received commands or other information, according to the fuse operation algorithms. Further, as in the case of the device shown in Figure 1, the fuse operation algorithm is carried out in accordance with the data obtained up to the moment the projectile is detonated.

Согласно рисунку 5 устройство работает следующим образом: перед досылом снаряда в канал ствола в системе «орудие-снаряд» при работе передатчика беспроводного индукционного ввода данных на выходе катушки 19 появляется переменное напряжение, которое выпрямляется выпрямителем 23 и заряжает накопительные конденсаторы в источнике питания 3. Накопленной в конденсаторах энергии достаточно для того чтобы осуществить любой заданный алгоритм работы взрывателя.According to Figure 5, the device operates as follows: before sending the projectile into the bore in the “gun-projectile” system, when the wireless induction data input transmitter is operating, an alternating voltage appears at the output of the coil 19, which is rectified by the rectifier 23 and charges the storage capacitors in the power source 3. The accumulated there is enough energy in the capacitors to implement any given fuse operation algorithm.

Согласно рисунку 6 устройство работает следующим образом: в малокалиберной скоростной пушке в процессе досыла снаряда и в процессе выстрела возникают значительные ускорения. В процессе досыла они достигают значений от 5000g до 20000g, а в процессе выстрела до 100000g. Для преобразования механической энергии в электрическую в конструкцию взрывателя введен многослойный пленочный пьезопреобразователь 24 выход которого присоединен к конденсаторному источнику питания снаряда. В процессе заряжания и выстрела конденсаторный источник питания заряжается энергий достаточной для выполнения алгоритм работы взрывателя как это описано в случае с устройством, показанном на рисунке 1. Учитывая тот факт, что напряжение на выходе источника питания 3 появляется, уже в процессе досыла снаряда и электронная часть взрывателя становится работоспособной уже до момента выстрела, в схеме взрывателя датчик линейных ускорений 11, контролирует напряжение пьезопреобразователя и в момент вылета снаряда из канала ствола по перепаду напряжения на пьезопреобразователе (разгонное ускорение величиной более 50000g сменяется на тормозное ускорение при движении в воздухе) в АЛУ 5 и схему сброса 10 поступает импульс сигнализирующий об этом событии. Это позволяет с высокой точностью определить момент выстрела, чем достигается уменьшение рассеивания точки подрыва снаряда по дальности.According to Figure 6, the device works as follows: in a small-caliber high-speed gun, significant accelerations occur in the process of sending the projectile and in the process of firing. In the process of sending, they reach values from 5000g to 20000g, and in the process of firing up to 100000g. To convert mechanical energy into electrical energy, a multilayer film piezoelectric transducer 24 is introduced into the design of the fuse, the output of which is connected to the capacitor power source of the projectile. In the process of loading and firing, the capacitor power source is charged with enough energy to carry out the fuse operation algorithm as described in the case of the device shown in Figure 1. Considering the fact that the voltage appears at the output of power source 3, the electronic part is already in the process of sending the projectile the fuse becomes operational already before the shot, in the fuse circuit, the linear acceleration sensor 11 controls the voltage of the piezoelectric transducer and at the moment the projectile leaves the barrel according to the voltage drop on the piezoelectric transducer (acceleration acceleration of more than 50000g is replaced by braking acceleration when moving in air) in ALU 5 and the reset circuit 10 receives a pulse signaling this event. This allows you to determine the moment of the shot with high accuracy, which results in a decrease in the dispersion of the point of detonation of the projectile in range.

Согласно рисунку 7 устройство работает следующим образом: для повышения точностью подрыва на траектории во взрыватель, изготовленный согласно рисунку 7, установлен 2-х канальный фотоприемник 27, содержащий 2 фотодиода 28 и 2 предварительных усилителя 29 имеющих максимум пространственной чувствительности под углом к оси снаряда, тем самым позволяющим принимать не только сигнала от аппаратуры орудия, но и фоновый сигнал от неба и подстилающей земной поверхности. Разностный сигнал с выходов предварительных усилителей во встроенном АЦП 26 преобразуется в цифровую форму и поступает на вход АЛУ 5, в котором программным путем реализован цифровой полосовой фильтр, выделяющий первую гармонику разностного фонового сигнала, который соответствует удвоенной частоте вращения снаряда. И далее, как это описано в случае реализации схемы согласно рисунку 7 выполняется алгоритм коррекции полетного времени снаряда до точки его подрыва.According to Figure 7, the device works as follows: to increase the accuracy of detonation on the trajectory, a 2-channel photodetector 27 is installed in the fuse, made according to Figure 7, containing 2 photodiodes 28 and 2 preamplifiers 29 having a maximum spatial sensitivity at an angle to the axis of the projectile, so the most allowing to receive not only a signal from the equipment of the gun, but also a background signal from the sky and the underlying earth's surface. The difference signal from the outputs of the preamplifiers in the built-in ADC 26 is converted into digital form and fed to the input of the ALU 5, in which a digital band-pass filter is implemented by software, which selects the first harmonic of the difference background signal, which corresponds to twice the projectile rotation frequency. And then, as described in the case of the implementation of the scheme according to Figure 7, the algorithm for correcting the flight time of the projectile to the point of its detonation is performed.

Зависимость индивидуальной текущей скорости полета для каждого типа снаряда определяется на этапе его изготовления и подтверждается на периодических испытаниях. Фундаментальные уравнения полета снаряда и его скорости вращения приведены ниже.The dependence of the individual current flight speed for each type of projectile is determined at the stage of its manufacture and is confirmed by periodic tests. The fundamental equations for the flight of a projectile and its rotational speed are given below.

Угловая скорость вращения снаряда описывается уравнениемThe angular velocity of the projectile is described by the equation

Figure 00000001
Figure 00000001

где

Figure 00000002
- начальная угловая скорость на вылете из канала ствола, f - коэффициент бокового трения, а - поправочный коэффициент на форму снаряда, R - радиус снаряда, J - момент инерции снаряда, t - текущее время.where
Figure 00000002
- initial angular velocity at the exit from the bore, f - coefficient of lateral friction, a - correction factor for the shape of the projectile, R - radius of the projectile, J - moment of inertia of the projectile, t - current time.

В момент вылета из канала ствола начальная угловая скорость

Figure 00000003
и начальная линейная скорость снаряда (v0) связаны уравнениемAt the time of departure from the bore, the initial angular velocity
Figure 00000003
and the initial linear velocity of the projectile (v 0 ) are related by the equation

Figure 00000004
Figure 00000004

где L - шаг нарезки канала стволаwhere L is the pitch of the bore

Уравнение движения снаряда описывается системойThe equation of motion of the projectile is described by the system

Figure 00000005
Figure 00000005

Известны работы, в которых определена зависимость между количеством оборотов снаряда и его перемещением вдоль траектории описываемой системой уравнений (3), получены простые зависимости между заданной дистанцией подрыва и числом оборотов снаряда [7]. Задача ввода баллистических поправок сводится к определению отклонения начальной угловой скорости вращения снаряда и ее замедление. Далее определенные поправки вводятся в расчет индивидуальной коррекции полетного времени. Для АЛУ взрывателя все эти характеристики являются исходными данными для решения задачи определения индивидуальной точки подрыва путем вычисления индивидуального времени полета до заданной точки.There are known works in which the relationship between the number of revolutions of the projectile and its movement along the trajectory described by the system of equations (3) is determined, simple relationships between the given distance of detonation and the number of revolutions of the projectile are obtained [7]. The task of introducing ballistic corrections is reduced to determining the deviation of the initial angular velocity of the projectile and its deceleration. Further, certain corrections are introduced into the calculation of the individual flight time correction. For the fuse ALU, all these characteristics are the initial data for solving the problem of determining the individual detonation point by calculating the individual flight time to a given point.

После вычисления индивидуального времени полета данные заносятся в регистр таймера 9 и устройство выполняет алгоритм подготовки взрывателя к подрыву и в заданное время осуществляет подрыв снаряда.After calculating the individual flight time, the data is entered into the timer register 9 and the device executes the algorithm for preparing the fuse for detonation and detonates the projectile at the specified time.

Согласно рисунку 8 устройство работает следующим образом для повышения точностью подрыва на траектории во взрыватель, изготовленный согласно рисунку 8, на выходе усилителя СВЧ сигнала 13 установлен аналого-цифровой преобразователь 30 данные которого поступают в АЛУ 5, в котором программным путем реализован цифровой полосовой фильтр, выделяющий первую гармонику сигнала паразитной амплитудной модуляции (ЛАМ), возникающей в антенне снаряда обусловленной вращением снаряда. ПАМ устойчиво возникает в антенне по той причине, что и передающая СВЧ антенна системы «орудие-снаряд» и приемная антенна во взрывателе выполнены с линейной поляризацией, а вид модуляции при передаче данных по СВЧ радиоканалу и скорость передачи данных выбраны таким образом, что спектр модулированного сигнала не пересекается с частотой вращения снаряда. Например, канальная скорость передачи данных составляет не менее 250кбит/с, а скорость вращения снаряда калибром 23 мм при начальной скорости не более 1500 м/с при шаге нарезки ствола 700 мм составляет не более 1000об/с, что соответствует частоте ПАМ не более 2кГц.According to Figure 8, the device operates as follows to improve the accuracy of detonation on the trajectory into the fuse, made according to Figure 8, at the output of the microwave signal amplifier 13, an analog-to-digital converter 30 is installed, the data of which are fed to the ALU 5, in which a digital band-pass filter is implemented by software that selects the first harmonic of the parasitic amplitude modulation (LAM) signal that occurs in the antenna of the projectile due to the rotation of the projectile. SAM stably occurs in the antenna due to the fact that both the transmitting microwave antenna of the "gun-projectile" system and the receiving antenna in the fuse are made with linear polarization, and the type of modulation during data transmission over the microwave radio channel and the data transmission rate are chosen in such a way that the spectrum of the modulated signal does not intersect with the speed of the projectile. For example, the channel data transfer rate is not less than 250 kbps, and the rotation speed of a 23 mm caliber projectile at an initial speed of not more than 1500 m/s with a barrel cutting step of 700 mm is not more than 1000 rpm, which corresponds to a PAM frequency of not more than 2 kHz.

Далее в АЛУ вычисляется индивидуальная скорость вращения снаряда, которая участвует в алгоритме вычисления поправки на положение точки подрыва снаряда в соответствии с определенной индивидуальной скоростью снаряда.Further, the individual projectile rotation speed is calculated in the ALU, which is involved in the algorithm for calculating the correction for the position of the projectile detonation point in accordance with a certain individual projectile speed.

Также в устройствах выполненных в соответствии с фигурами 4, 5, 6, 8 и 9 для повышения точности подрыва снаряда на траектории производится коррекция встроенного термостабильного RC-генератора по внешним сигналам точного времени.Also, in devices made in accordance with figures 4, 5, 6, 8 and 9, to improve the accuracy of undermining the projectile on the trajectory, the built-in thermally stable RC generator is corrected according to external exact time signals.

Коррекция осуществляется следующим образом: в сигнал установщика системы «орудие-снаряд», передаваемый с помощью индуктивного канала связи или с помощью оптического канала связи или по СВЧ радиоканалу введен сигнал точного времени, с периодом повторения Юме. В состав каждого типа последовательного интерфейса 14 или 18 или 20 включен узел обнаружения сигнала точного времени. Интервал между этими импульсами является точным интервалом времени равным Туст. а в состав электронной части взрывателя включен счетчик определяющий количество импульсов Nyст калибруемого RC-генератора fxpoн, укладывающихся в интервал времени Туст. временное устройство преобразующее, с помощью тактовой частоты в код Nycт равный произведению интервала Туст на частоту fхрон, в результате этого вычисляется фактическая частота RC-генератора fxpон, равная Nycтуст, используемая в дальнейших алгоритмах определения дальности полета снаряда и коррекции его времени подрыва.The correction is carried out as follows: the signal of the installer of the "gun-projectile" system, transmitted using an inductive communication channel or using an optical communication channel or via a microwave radio channel, is injected with an exact time signal with a repetition period of Yume. Each type of serial interface 14 or 18 or 20 includes a node for detecting the exact time signal. The interval between these pulses is the exact time interval equal to Tset. and the electronic part of the fuse includes a counter that determines the number of pulses N yst of the calibrated RC generator f xpon that fit into the time interval T set. a temporary device that converts, with the help of a clock frequency, into a code N yct equal to the product of the interval T set by the frequency f chron , as a result of this, the actual frequency of the RC generator f chron is calculated, equal to N yct /T set , used in further algorithms for determining the range of the projectile and correction of its undermining time.

При указанной архитектуре описанное устройство может работать не только как дистанционный взрыватель, но при вводе соответствующих команд и наличии встроенных алгоритмов, как контактный и/или запреградный взрыватель.With this architecture, the described device can work not only as a remote fuse, but with the input of appropriate commands and the presence of built-in algorithms, as a contact and/or barrier fuse.

Для этого по каналу связи системы «орудие-снаряд» необходимо передавать команды, связанные с контактным и/или запреградным режимами работы.To do this, it is necessary to transmit commands related to the contact and / or behind-the-barrier modes of operation via the communication channel of the “gun-projectile” system.

Контактный режим обеспечивается измерением отрицательного ускорения по встроенному датчику линейных ускорений. Если, тормозное ускорение превосходит заданный порог, то это означает попадание в препятствие и соответственно подрыв снаряда.The contact mode is provided by measuring the negative acceleration using the built-in linear acceleration sensor. If the braking acceleration exceeds a given threshold, then this means hitting an obstacle and, accordingly, undermining the projectile.

Выполнение основного узла электронной части взрывателя для комплектации малокалиберных артиллеристских боеприпасов в виде одной микросхемы с минимальным количеством навесных элементов позволит:The implementation of the main assembly of the electronic part of the fuse for completing small-caliber artillery ammunition in the form of a single microcircuit with a minimum number of attachments will allow:

а) снизить общие габариты взрывателяa) reduce the overall dimensions of the fuse

б) снизить потребляемую мощность и тем самым снизить габариты системы питания взрывателя и опять общие габариты взрывателяb) reduce power consumption and thereby reduce the dimensions of the fuse power system and again the overall dimensions of the fuse

в) повысить надежность за счет уменьшения количества элементов и соединений и введения дополнительных электронных цепей и узлов в предохранительно-взводящее устройствоc) increase reliability by reducing the number of elements and connections and introducing additional electronic circuits and assemblies into the safety-cocking device

г) повысить ударную прочность за счет снижения количества соединений и размеров взрывателяd) increase impact strength by reducing the number of connections and the size of the fuse

д) снизить стоимость изготовленияd) reduce the cost of production

е) повысить степень унификации за счет реализации нескольких режимов работы и способов инициализации.e) increase the degree of unification by implementing several modes of operation and methods of initialization.

Выполнение термостабильного RC-генератора в составе микросхемы на основе встроенных элементов позволит исключить из схемы взрывателя дорогостоящего ударопрочного кварцевого резонатора и тем самым повысить ударную прочность взрывателя в целом.The implementation of a thermostable RC generator as part of a microcircuit based on built-in elements will make it possible to exclude an expensive shock-resistant quartz resonator from the fuse circuit and thereby increase the impact strength of the fuse as a whole.

Включение в состав электронного модуля взрывателя микроконтроллера, содержащего в своем составе АЛУ ОЗУ и ПЗУ, позволит:The inclusion of a microcontroller containing ALU RAM and ROM in the electronic module of the fuse will allow:

а) использовать различные алгоритмы работы взрывателя и легко менять их по мере появления новых алгоритмовa) use different fuse algorithms and easily change them as new algorithms appear

б) решать задачи калибровки параметров снаряда при изготовлении и примененииb) solve the problems of calibrating projectile parameters during manufacture and use

в) вводить индивидуальные поправки в выполнение текущих алгоритмов работыc) introduce individual amendments to the implementation of current work algorithms

Выполнение канала связи на основе СВЧ радиоканала позволит:Implementation of a communication channel based on a microwave radio channel will allow:

а) вводить команды в снаряд вдогонку после вылета из канала стволаa) enter commands into the projectile in pursuit after departure from the bore

б) оперативно вводить дистанцию до точки подрыва снарядаb) promptly enter the distance to the point of detonation of the projectile

в) проводить измерение скорости полета снаряда (косвенно по угловой скорости вращения)c) to measure the speed of the projectile (indirectly by the angular velocity of rotation)

г) проводить оперативной калибровку встроенных во взрыватель часовd) carry out operational calibration of the clock built into the fuse

Причем СВЧ канал связи может конструктивно использоваться в системах «орудие-снаряд» где другие способы организации канала связи не возможны по тем или иным причинамMoreover, the microwave communication channel can be constructively used in "gun-projectile" systems where other methods of organizing a communication channel are not possible for one reason or another.

Выполнение канала связи на основе оптического ИК канала позволит:The implementation of the communication channel based on the optical IR channel will allow:

а) вводить команды в снаряд вдогонку после вылета из канала стволаa) enter commands into the projectile in pursuit after departure from the bore

б) оперативно вводить дистанцию до точки подрыва снарядаb) promptly enter the distance to the point of detonation of the projectile

в) проводить измерение скорости полета снаряда (косвенно по угловой скорости вращения)c) to measure the speed of the projectile (indirectly by the angular velocity of rotation)

г) проводить оперативной калибровку встроенных во взрыватель часовd) carry out operational calibration of the clock built into the fuse

Причем ИК канал связи может конструктивно использоваться в системах «орудие-снаряд» где другие способы организации канала связи не возможны по тем или иным причинамMoreover, the IR communication channel can be constructively used in "gun-projectile" systems where other methods of organizing a communication channel are not possible for one reason or another.

Выполнение канала связи на основе индукционного канала позволит:The implementation of the communication channel based on the induction channel will allow:

а) вводить команды в снаряд до момента досыла снаряда в канал ствола, чем обеспечивается высокая надежность и скрытность канала связиa) enter commands into the projectile until the projectile is sent into the bore, which ensures high reliability and secrecy of the communication channel

б) оперативно вводить дистанцию до точки подрыва снарядаb) promptly enter the distance to the point of detonation of the projectile

в) проводить оперативной калибровку встроенных во взрыватель часовc) carry out operational calibration of the clock built into the fuse

г) обеспечивать зарядку (по необходимости) конденсаторного источника питания, чем исключаются иные более дорогие системы электропитанияd) provide charging (as needed) of a capacitor power supply, which excludes other more expensive power supply systems

Выполнение источника питания на основе пленочного пьезопреобразователя позволит:The implementation of the power supply based on a film piezoelectric transducer will allow:

а) организовать рабочее напряжение питания до момента вылета снаряда из канала ствола и за счет этого организовать отсчет полетного времени от момента вылета из канала ствола.a) organize the operating voltage of the supply until the moment the projectile leaves the barrel and, due to this, organize the countdown of the flight time from the moment it leaves the barrel.

При реализации многорежимного электронного взрывателя для малокалиберных артиллерийских патронов в соответствии с данным изобретением на современном уровне микроэлектроники становятся доступными такие режимы работы взрывателя как, «Запреградный», «Фугасный», «Дорожка» и «Дистанционный» которые отсутствуют в современных снарядах российского производства калибром от 23 мм до 30 мм.When implementing a multi-mode electronic fuse for small-caliber artillery cartridges in accordance with this invention, at the modern level of microelectronics, such fuse operation modes as “Overguard”, “High-explosive”, “Track” and “Remote” become available, which are absent in modern Russian-made projectiles with a caliber from 23 mm to 30 mm.

Таким образом предлагаемый взрыватель может обеспечить несколько режимов работы, что расширяет область боевого применения не только в системах ПВО, а также при работе по наземным целям.Thus, the proposed fuse can provide several modes of operation, which expands the scope of combat use not only in air defense systems, but also when working on ground targets.

ЛитератураLiterature

1) патент RU №2416067.1) patent RU No. 2416067.

2) патент RU №2475697 09.2) patent RU No. 2475697 09.

3) патент RU 2422764.3) patent RU 2422764.

4) патент RU 2.105.950.4) patent RU 2.105.950.

5) http://www.arms-expo.ru/news/armed_forces/tekhmash_razrabotal_novuyu_tekhnologiyu_upravleniya_snaryadami_dlya_bronetekhniki/.5) http://www.arms-expo.ru/news/armed_forces/tekhmash_razrabotal_novuyu_tekhnologiyu_upravleniya_snaryadami_dlya_bronetekhniki/.

6) https://topwar.ni/146155-rossijskie-boepripasy-dlja-bronetehniki-poumneli.html.6) https://topwar.ni/146155-rossijskie-boepripasy-dlja-bronetehniki-poumneli.html.

7) патент US 5.497.704.7) US patent 5.497.704.

8) «Перспективные европейские малокалиберные боеприпасы воздушного подрыва с программируемыми взрывателями» По представлению акад. РАРАН В.В. Селиванова, В.Н. Зубов, МГТУ им. Н.Э. Баумана, Известия Российской академии ракетных и артиллерийских наук. 2017. №4 (99).8) "Perspective European small-caliber air-blast munitions with programmable fuses" As presented by acad. RARAN V.V. Selivanova, V.N. Zubov, MSTU im. N.E. Bauman, Proceedings of the Russian Academy of Rocket and Artillery Sciences. 2017. No. 4 (99).

9) www.shooting-ua.com Pfingstbornstr.33, D 65207 Wiesbaden, Germany. Автор: Ruprecht Nennstiel, Перевод Геннадия, «КАК ЛЕТИТ ПУЛЯ?».9) www.shooting-ua.com Pfingstbornstr.33, D 65207 Wiesbaden, Germany. Author: Ruprecht Nennstiel, Translated by Gennady, "HOW DOES A BULLET FLY?".

10) А.А. Дмитриевский, Л.Н. Лысенко, МОСКВА, «МАШИНОСТРОЕНИЕ», 2005, «ВНЕШНЯЯ БАЛЛИСТИКА» 4-е издание.10) A.A. Dmitrievsky, L.N. Lysenko, MOSCOW, "MACHINE-BUILDING", 2005, "EXTERNAL BALLISTICS" 4th edition.

11) Б.Н. Окунев «Вращательное движение артиллерийского снаряда» ОГИЗ ГОСТЕХИЗДАТ 1943 ВЕСТНИК ТОМСКОГО ГОСУДАРСТВЕННОГО УНИВЕРСИТЕТА.11) B.N. Okunev "The rotational motion of an artillery shell" OGIZ GOSTEKHIZDAT 1943 BULLETIN OF THE TOMSK STATE UNIVERSITY.

12) 2017 Математика и механика №47, УДК 531.555, С.А. Королев, A.M. Липанов, И.Г. Русяк «К ВОПРОСУ О ТОЧНОСТИ РЕШЕНИЯ ПРЯМОЙ ЗАДАЧИ ВНЕШНЕЙ БАЛЛИСТИКИ».12) 2017 Mathematics and Mechanics No. 47, UDC 531.555, S.A. Korolev, A.M. Lipanov, I.G. Rusyak "ON THE QUESTION OF THE ACCURACY OF THE SOLUTION OF THE DIRECT PROBLEM OF EXTERNAL BALLISTICS".

Claims (9)

1. Многорежимный электронный взрыватель для малокалиберных артиллерийских патронов, содержащий детонатор, предохранительно-взводящее устройство, источник питания, электронный модуль, содержащий арифметическо-логическое устройство (АЛУ), оперативное и постоянное запоминающие устройства для хранения переменных констант и постоянных коэффициентов, тактовый генератор, таймер реального времени, схему начальной инициализации электронного устройства и датчик линейных ускорений, отличающийся тем, что тактовый генератор выполнен в виде RC-генератора с температурной компенсацией для приема данных от аппаратуры, сопряженной с орудием, взрыватель содержит: поляризованную радиочастотную антенну СВЧ, а электронный модуль взрывателя содержит СВЧ-приемник, на выходе которого последовательно включены усилитель детектированного сигнала и контроллер интерфейса радиоканала, обнаруживающий и декодирующий входящие команды радиоканала; или ИК-фотоприемник, а в электронную часть взрывателя последовательно введены усилитель сигнала фотоприемника и контроллер интерфейса оптического канала, обнаруживающий и декодирующий входящие команды оптического канала; или индукционную катушку связи, а в электронную часть взрывателя введен усилитель-демодулятор сигналов индуктивного канала связи и контроллер интерфейса индуктивного канала, обнаруживающий и декодирующий входящие команды индуктивного канала.1. Multi-mode electronic fuse for small-caliber artillery cartridges, containing a detonator, a safety cocking device, a power source, an electronic module containing an arithmetic logic unit (ALU), operational and permanent memory for storing variable constants and constant coefficients, a clock generator, a timer real-time, an initial initialization circuit of an electronic device and a linear acceleration sensor, characterized in that the clock generator is made in the form of an RC generator with temperature compensation for receiving data from equipment associated with the gun, the fuse contains: a polarized microwave radio frequency antenna, and the fuse electronic module contains a microwave receiver, at the output of which the detected signal amplifier and the radio channel interface controller are connected in series, detecting and decoding incoming radio channel commands; or an IR photodetector, and a photodetector signal amplifier and an optical channel interface controller are sequentially introduced into the electronic part of the fuse, detecting and decoding incoming commands from the optical channel; or a communication induction coil, and an amplifier-demodulator of the signals of the inductive communication channel and an interface controller of the inductive channel, which detects and decodes incoming commands of the inductive channel, are introduced into the electronic part of the fuse. 2. Многорежимный электронный взрыватель для малокалиберных артиллерийских патронов по п. 1, отличающийся тем, что поляризованная радиочастотная антенна СВЧ выполнена в виде полуволнового диполя, а СВЧ-приемник - в виде детекторного диодного приемника.2. A multi-mode electronic fuse for small-caliber artillery cartridges according to claim 1, characterized in that the polarized microwave radio frequency antenna is made in the form of a half-wave dipole, and the microwave receiver is in the form of a detector diode receiver. 3. Многорежимный электронный взрыватель для малокалиберных артиллерийских патронов по п. 1, отличающийся тем, что ИК-фотоприемник выполнен на основе фотодиода.3. Multi-mode electronic fuse for small-caliber artillery cartridges according to claim 1, characterized in that the IR photodetector is based on a photodiode. 4. Многорежимный электронный взрыватель для малокалиберных артиллерийских патронов по п. 1, отличающийся тем, что для формирования ответного сигнала от снаряда в аппаратуру, сопряженную с орудием, в состав контроллера интерфейса индукционного канала введен ключ, шунтирующий индукционную катушку связи, а в состав аппаратуры, сопряженной с орудием, включен амплитудный демодулятор, обнаруживающий ответный сигнал от снаряда к орудию.4. A multi-mode electronic fuse for small-caliber artillery cartridges according to claim 1, characterized in that, in order to form a response signal from a projectile, a key is introduced into the induction channel interface controller, shunting the induction coil of communication, and into the equipment, coupled with the gun, the amplitude demodulator is turned on, which detects the response signal from the projectile to the gun. 5. Многорежимный электронный взрыватель для малокалиберных артиллерийских патронов по п. 4, отличающийся тем, что для организации первичного питания конденсаторного источника питания взрывателя по индукционному каналу одновременно с передачей данных по этому каналу в состав системы питания взрывателя введен выпрямитель напряжения входной индукционной катушки, позволяющий зарядить источник питания, выполненный на накопительных конденсаторах.5. A multi-mode electronic fuse for small-caliber artillery cartridges according to claim 4, characterized in that in order to organize the primary power supply of the capacitor power source of the fuse through the induction channel, simultaneously with the transmission of data through this channel, a voltage rectifier of the input induction coil is introduced into the fuse power system, which allows charging power supply made on storage capacitors. 6. Многорежимный электронный взрыватель для малокалиберных артиллерийских патронов по п. 1, отличающийся тем, что содержит многослойный пленочный пьезопреобразователь, выполняющий функции первичного источника заряда накопительных конденсаторов автономного конденсаторного источника питания, а также служащий пьезодатчиком, регистрирующим с помощью компаратора вылет снаряда из канала ствола или иные ускорения снаряда, возникающие в процессе его жизненного цикла.6. A multi-mode electronic fuse for small-caliber artillery cartridges according to claim 1, characterized in that it contains a multilayer film piezoelectric transducer that acts as a primary source of charge for storage capacitors of an autonomous capacitor power source, and also serves as a piezoelectric sensor that registers, using a comparator, the departure of a projectile from the bore or other accelerations of the projectile that occur during its life cycle. 7. Многорежимный электронный взрыватель для малокалиберных артиллерийских патронов по п. 1, отличающийся тем, что сигнал усилителя детектированного сигнала, подверженный паразитной амплитудной модуляции обусловленной приемом поляризованного сигнала и вращением поляризованной СВЧ-антенны, поступает на вход аналого-цифрового преобразователя (АЦП) и преобразуется в цифровую форму и далее поступает в АЛУ, где производится его цифровая обработка с целью определения угловой скорости вращения снаряда, а по ее параметрам и вычисление скорости полета снаряда.7. Multi-mode electronic fuse for small-caliber artillery cartridges according to claim 1, characterized in that the signal of the detected signal amplifier, subject to parasitic amplitude modulation due to the reception of a polarized signal and the rotation of a polarized microwave antenna, is fed to the input of an analog-to-digital converter (ADC) and converted into digital form and then enters the ALU, where it is digitally processed in order to determine the angular velocity of rotation of the projectile, and according to its parameters, the speed of the projectile is calculated. 8. Многорежимный электронный взрыватель для малокалиберных артиллерийских патронов по п. 1, отличающийся тем, что ИК-фотоприемник содержит два фотодатчика с двумя предварительными усилителями сигналов фотоприемников, имеющих максимум пространственной чувствительности под углом к оси снаряда, выполнен с возможностью приема не только сигнала от аппаратуры орудия, но и фонового сигнала от неба и подстилающей земной поверхности, при этом разностный сигнал с выходов предварительных усилителей поступает на вход АЦП, преобразуется в цифровую форму и далее поступает в АЛУ, где производится его цифровая обработка с целью определения угловой скорости вращения снаряда, а по ее параметрам и вычисление скорости полета снаряда.8. A multi-mode electronic fuse for small-caliber artillery cartridges according to claim 1, characterized in that the IR photodetector contains two photodetectors with two photodetector signal preamplifiers having a maximum spatial sensitivity at an angle to the projectile axis, is configured to receive not only a signal from the equipment weapons, but also the background signal from the sky and the underlying earth's surface, while the difference signal from the outputs of the pre-amplifiers is fed to the input of the ADC, converted into digital form and then fed to the ALU, where it is digitally processed to determine the angular velocity of the projectile, and according to its parameters and the calculation of the speed of the projectile. 9. Многорежимный электронный взрыватель для малокалиберных артиллерийских патронов по п. 1, отличающийся тем, что содержит таймер реального времени, выполненный на основе RC-генератора с температурной компенсацией, при этом сигналы установщика режима работы взрывателя, вводимые по каналу связи, передаются с интервалом времени, равным Туст, а в состав электронной части взрывателя включен счетчик, определяющий количество импульсов Nуст калибруемого RC-генератора fхрон, укладывающихся в интервал времени Туст, в результате этого в АЛУ вычисляется фактическая частота RC-генератора fxpон, равная Nуст/ Туст, используемая в дальнейших алгоритмах определения дальности полета снаряда и коррекции его времени подрыва.9. A multi-mode electronic fuse for small-caliber artillery cartridges according to claim 1, characterized in that it contains a real-time timer based on a temperature-compensated RC generator, while the fuse operation mode setter signals input via a communication channel are transmitted with a time interval , equal to T set , and the electronic part of the fuse includes a counter that determines the number of pulses N set of the calibrated RC generator f chron that fit into the time interval T set , as a result of this, the actual frequency of the RC generator f chron is calculated in the ALU, equal to N set / T mouth used in further algorithms for determining the range of the projectile and correcting its detonation time.
RU2019142520A 2019-12-19 2019-12-19 Universal electronic fuse for small-caliber ammunition RU2767827C2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2019142520A RU2767827C2 (en) 2019-12-19 2019-12-19 Universal electronic fuse for small-caliber ammunition

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2019142520A RU2767827C2 (en) 2019-12-19 2019-12-19 Universal electronic fuse for small-caliber ammunition

Publications (3)

Publication Number Publication Date
RU2019142520A RU2019142520A (en) 2021-06-21
RU2019142520A3 RU2019142520A3 (en) 2021-06-21
RU2767827C2 true RU2767827C2 (en) 2022-03-22

Family

ID=76504582

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2019142520A RU2767827C2 (en) 2019-12-19 2019-12-19 Universal electronic fuse for small-caliber ammunition

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2767827C2 (en)

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0341067A2 (en) * 1988-05-04 1989-11-08 British Aerospace Public Limited Company Universal artillery fuze
US6598533B1 (en) * 1999-08-31 2003-07-29 Honeywell Ag Electronic time-fuse for a projectile
RU2240493C1 (en) * 2003-08-04 2004-11-20 Федеральное государственное унитарное предприятие "Научно-исследовательский институт "Поиск" Time fuze of shells of salvo-fire jet-propelled systems (sfjps)
RU2240495C1 (en) * 2003-08-04 2004-11-20 Федеральное государственное унитарное предприятие "Научно-исследовательский институт "Поиск" Device for contactless programming of time fuzes of shells of salvo-fire jet-propelled systems
RU2595109C1 (en) * 2015-08-28 2016-08-20 Александр Иванович Полубехин Multimode ammunition exploder
RU2615181C2 (en) * 2015-01-15 2017-04-04 Владимир Викторович Черниченко Combinatorial fuse

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0341067A2 (en) * 1988-05-04 1989-11-08 British Aerospace Public Limited Company Universal artillery fuze
US6598533B1 (en) * 1999-08-31 2003-07-29 Honeywell Ag Electronic time-fuse for a projectile
RU2240493C1 (en) * 2003-08-04 2004-11-20 Федеральное государственное унитарное предприятие "Научно-исследовательский институт "Поиск" Time fuze of shells of salvo-fire jet-propelled systems (sfjps)
RU2240495C1 (en) * 2003-08-04 2004-11-20 Федеральное государственное унитарное предприятие "Научно-исследовательский институт "Поиск" Device for contactless programming of time fuzes of shells of salvo-fire jet-propelled systems
RU2615181C2 (en) * 2015-01-15 2017-04-04 Владимир Викторович Черниченко Combinatorial fuse
RU2595109C1 (en) * 2015-08-28 2016-08-20 Александр Иванович Полубехин Multimode ammunition exploder

Also Published As

Publication number Publication date
RU2019142520A (en) 2021-06-21
RU2019142520A3 (en) 2021-06-21

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP0661516B1 (en) Multifunctional magnetic fuze
US5343795A (en) Settable electronic fuzing system for cannon ammunition
JP5882912B2 (en) Programmable shell
ES2540679T3 (en) Flight time programming until projectile activation
US20070074625A1 (en) Method and device for setting the fuse and/or correcting the ignition time of a projectile
RU2662494C1 (en) Method of protecting the radiofuse on the basis of autodyne from radio interference
WO2016130191A1 (en) Gun-launched ballistically-stable spinning laser-guided munition
RU75027U1 (en) NON-CONTACT HEAD BLASTER
US3758052A (en) System for accurately increasing the range of gun projectiles
US11187496B2 (en) Method and apparatus for improving the aim of a weapon station, firing a point-detonating or an air-burst projectile
EP0244482A4 (en) Spin-stabilized projectile with pulse receiver and method of use.
RU2767827C2 (en) Universal electronic fuse for small-caliber ammunition
US7926402B2 (en) Method and apparatus for munition timing and munitions incorporating same
US4269121A (en) Semi-active optical fuzing
RU2229678C1 (en) Artillery ammunition
JPH01114700A (en) Apparatus for igniting shell near target
KR101823517B1 (en) Air burst ammunition fuze and method for controlling initiation thereof
US5390604A (en) Method of and apparatus for mortar fuze apex arming
RU2231746C2 (en) Artillery ammunition
RU2310154C1 (en) Artillery ammunition
RU56995U1 (en) ARTILLERY AMMO
RU2700746C2 (en) Guided blast fastener for artillery ammunition
KR101343422B1 (en) Fuze system for the height of burst automatically varing and control method thereof
EP0231161A2 (en) Apparatus for reducing projectile spread
RU2135947C1 (en) Method for combination initiation of ammunition and ammunition with combination initiation