RU2793829C2 - Способ измерения параметров движения снаряда на этапе внутренней баллистики - Google Patents

Abstract

Способ измерения линейных и угловых скоростей и ускорений снаряда в стволе орудия, при котором до выстрела устанавливают начальные параметры деформационных датчиков Брэгга, определяют и фиксируют их резонансные длины волны при помощи перестраиваемого волоконного фильтра для компенсации возможных температурных и деформационных изменений резонансных длин волн деформационных датчиков Брэгга. После выстрела осуществляют дифференцирование сигналов с фотоприемника, фиксируют время t прохождения снарядом измерительных сечений, когда первая и вторая производные сигнала с фотоприемника dU_c=0, a d²U_c<0, соответствующие равенству резонансных длин волн перестраиваемого волоконного фильтра и деформационных датчиков Брэгга. По времени прохождения снарядом измерительных сечений вычисляют линейные, угловые скорости и ускорения снаряда в стволе орудия. Технический результат - исключение влияния электромагнитных и радиочастотных помех и длины соединяющего кабеля на точность измерений линейных и угловых скоростей и ускорений снаряда в стволе орудия. 8 ил.

Description

Изобретение относится к контрольно-измерительной технике и может быть использовано для измерения линейных и угловых скоростей и ускорений снаряда в стволе орудия, составляющих основу параметров движения снаряда на этапе внутренней баллистики и являющихся важнейшими баллистическими характеристиками оружия, оказывающей влияние на его боевые свойства.

В качестве одного из аналогов может быть рассмотрен способ измерения скорости снаряда на дульном срезе орудия и устройство для его осуществления (патент RU2651954 на изобретение заявка: 2017109423/03 МПК F41A 21/32 (2006.01),G01P 3/66 (2006.01),G01B 7/00 (2006.01) опубликован: 24.04.2018 Бюл. №12 (см. фиг. 1).

В этом способе измерения скорости снаряда на дульном срезе орудия путем измерения времени прохождения снарядом измерительной базы и расчета скорости снаряда на выходе орудия, на внешнюю поверхность орудия наносят периодическую структуру из магнитного порошка, измеряют временные последовательности сигналов, соответствующих пройденным отрезкам периодической структуры, рассчитывают скорости прохождения снарядом элементов периодической структуры, определяют среднюю величину скорости на дульном среде и вычисляют дисперсию, по которой корректируют скорость снаряда.

В устройстве для реализации способа, содержащем магнитный поясок, установленный на снаряде, входной и выходной кабели, расположенные на внешней поверхности орудия, формирующие измерительную базу, систему измерения скорости снаряда, вход которой соединен с входным кабелем, на внешнюю поверхность орудия между кабелями наносят периодическую структуру из магнитного порошка, отрезки периодической структуры в виде колец выводят на проводник, который соединен с входным кабелем, систему измерения скорости снаряда выполняют в виде последовательно соединенных блока формирования временных интервалов последовательности прохождения снаряда с магнитным пояском между кольцами, сформированными кабелями и периодической структурой, блока формирования временной последовательности, соответствующей отрезкам периодической структуры (кольцам), вычислителя скорости, средней величины скорости и дисперсии при прохождении снарядом отрезков периодической структуры, блока коррекции баллистического расчета, блока расчета временной поправки Δt для расчета времени подрыва снаряда, и блока передачи временной поправки Δt на исполнительный механизм снаряда, причем выход последнего через выходной кабель соединен с магнитным пояском снаряда. В основе аналога лежит идея использования многократного измерения дульной скорости за счет измерения времени прохождения известных расстояний между кабелями и сформированными между ними на стволе орудия магнитными кольцами, сформированными периодической структурой из магнитных порошков, на определенной измерительной базе на поверхности ствола, объединенными между собой.

Формируется последовательность временных значений, соответствующих одинаковым расстояниям от первой катушки до первого магнитного кольца, от первого до второго магнитных колец и т.д. Измеряемые временные интервалы при каждом измерении будут случайным образом ориентированы по отношению к счетным импульсам блока измерения скорости снаряда. Если выполнено N измерений, в результате которых получены значения t₁,t₂,…t_n, которые являются независимыми случайными величинами и могут быть пересчитаны в отрезки времени, за которые пройдены снарядом в стволе орудия отдельные расстояния, отмеченные катушками и магнитными кольцами, будут рассчитаны значения скорости движения снаряда в стволе орудия и результатом усреднения этих скоростей явится скорость движения снаряда на дульном срезе:

Кроме того, результаты измерения скорости на дульном срезе будут иметь меньшую дисперсию (среднеквадратическое отклонение), чем измерительный прибор:

В результате независимо от значения величины отношения сигнала к шуму усреднение за N измерений снизит случайную погрешность определения начальной скорости снаряда примерно в

раз. Учитывая указанные выше срединные ошибки определения скорости снаряда этого достаточно для достижения точности измерения скорости снаряда не хуже 0,05%. Значения пройденного пути снаряда в стволе известны и достигают максимума в момент наибольшего совмещения магнитного пояска на снаряде и магнитного кольца на поверхности ствола орудия, началом отсчета временного интервала, необходимого для прохода снаряда на искомую величину, является нулевое значение производной полученного характеристического первого сигнала, возникшего вследствие возбуждения индуцированного сигнала при прохождении магнитного пояска на снаряде магнитной катушки из кабеля и магнитного кольца из магнитного порошка. Устройство, реализующее вышеуказанный способ, поясняется чертежом (фиг. 1). Устройство для измерения скорости снаряда на дульном срезе орудия содержит орудийный ствол 1, снаряд 2 с магнитным пояском 3, периодическую структуру 4 на стволе орудия, выполненную из колец, из магнитного порошка, размещенных между кабелями 5, и 6, соединенных проводником 7 для передачи индуцированного токового сигнала в блок 8, в котором формируются временные интервалы последовательности прохождения снаряда 2 (из положения В в положение С) с магнитным пояском 3 под кольцами, сформированными кабелями 5 и 6 и периодической структурой (кольцами из магнитного порошка). Регулярная структура между кольцами из многожильного кабеля создана 98 кольцами из магнитного порошка с шагом 1 см через 0,5 см (позиция А). Начало и окончание временных отсчетов для вычисления дульной скорости снаряда не зависят от величины амплитуд формируемых сигналов, а определяются равномерностью покрытия магнитного порошка на стволе орудия, помехами за счет изменяющейся электромагнитной обстановки. Полученные сигналы обрабатываются, и определяется момент начала (положение В) и окончания отсчета временного интервала прохода снаряда по отрезку пути (положение С), размеченному магнитными кольцами из магнитного порошка.

В блоке 8 получения временных последовательностей, формируются в дальнейшем отрезки времени в блоке 9, соответствующие пройденным последовательно отрезкам периодической структуры, образованной кольцами на стволе орудия из кабелей и магнитного порошка.

Блок 10 служит вычислению скорости прохождения снарядом периодической структуры из магнитных колец, средней величины скорости на дульном срезе, и дисперсии.

Блок 11 корректирует баллистический расчет с учетом полученной фактической скорости снаряда на дульном срезе.

Блок 12 рассчитывает временную поправку Δt на время подрыва снаряда.

Блок 13 передает информацию о времени поправки Δt на исполнительный механизм взрывателя снаряда.

Блоки 8-13 составляют систему измерения скорости снаряда. Таким образом, изобретение позволяет увеличить точность измерений скорости снаряда и соответственно увеличить эффективность боевого применения артиллерийского оружия.

Недостатком данного аналога является определение величины скорость снаряда только на дульном срезе. Определить параметры движения снаряда в стволе орудия, используя данный способ, нельзя.

Другим аналогом предлагаемого технического решения является способ введения в вычислительное устройство снаряда значения его дульной скорости (патент RU2670314 на изобретение заявка: 2017128045/08 МПК F41A 21/32 (2006.01), опубликован: 22.10.2018 Бюл. №30 (см. фиг. 2, 3). Сущность этого аналога заключается в регистрации времени t, в течение которого снаряд пройдет расстояние L в зоне дульного тормоза на выходе из ствола орудия. В качестве точек отсчета этого времени являются моменты срабатывания миниатюрного гамма - детектора находящегося во взрыва геле снаряда от воздействия на него излучения от источников гамма излучения, установленных на стволе орудия. На схеме фиг. 2 показаны два положения снаряда (второе пунктиром), при которых детектор регистрирует излучение от излучателей гамма - частиц (импульсы на нижней части рисунка). Скорость снаряда вычисляется с помощью соотношения:

На фиг. 2 приведена схема измерения скорости снаряда на выходе из канала ствола орудия: 1 - ствол орудия, 2 - снаряд, 14 и 15 - излучатели гамма импульсов, 16 - гамма детектор с блоком измерения скорости снаряда расположен в носовой части снаряда (во взрывателе), L - расстояние между излучателями, А, Т - соответственно оси амплитуды сигнала с детектора и времени, t - время пролета снаряда от излучателя 14 до излучателя 15. На фиг. 3 приведена схема, поясняющая работу диода для регистрации гамма - квантов. В качестве источника излучения гамма квантов используются изотопы, например, Цезий-137. Этот изотоп успешно применяется в приборах неразрушающего контроля для дефектоскопии различных материалов просвечиванием и позволяет контролировать стальные детали толщиной от 5 до 100 мм. Одинарная или двойная капсула, содержащая радионуклид цезий-137 в виде таблетки из порошка или гранулы на основе цеолита или стеклоплава обеспечивает среднюю энергию излучения 0,66 МЭВ. Период полураспада изотопа составляет 33 года (время близко ко времени эксплуатации орудия).

Гашение ионизирующего излучения в металле ствола обеспечивается созданием необходимой толщины стали (стали со свинцом) в направлении излучения. Фокусирование излучения необходимо для исключения пересечения зон излучения одновременно от двух излучателей. Установка излучателей (цилиндр диаметром 8 мм и высотой 12 мм) в центрирующие пояски позволяет выполнить все мероприятия по фокусированию излучения и обеспечению гашения излучения до безопасных величин на поверхности ствола орудия (дульного тормоза). Излучатель должен быть сфокусирован на ось ствола орудия.

Мощность воздействия излучателя должна быть минимальной и достаточной лишь для прохождения массива взрывателя до зоны установки детектора. В связи с низковольтным питанием детекторов, пригодных для регистрации излучения от рассмотренного выше источника предлагается использовать полупроводниковые диоды на основе германия или кремния. Схема, поясняющая принцип работы полупроводникового детектора приведена на фиг. 3. На нем показан диод, состоящий из пластин n-р типа, в котором за счет подачи смещения от батареи питания появляется обедненная область, в которой мало свободных носителей заряда. При попадании в эту область гамма - квантов, в ней возникают носители заряда, которые начинают движение к аноду и катоду. Такие диоды широко используются в портативных дозиметрах для регистрации ионизирующих излучений. Детектор, на основе полупроводникового диода должен быть установлен по оси взрывателя (снаряда) для обеспечения прохождения им зоны облучения при движении снаряда по стволу орудия. Принцип построения этого блока рассмотрен ниже. Основу блока измерения скорости составляют: электронная схема регистрации импульсов тока с детектора и специальный источник электропитания, позволяющего обеспечить работу схемы при движении снаряда в канале ствола. Рассмотренное техническое решение позволяет, используя отработанные известные элементы электронных приборов, обеспечить бесконтактное измерение дульной скорости каждого снаряда и не требует никакой предварительной подготовки. Недостатком данного аналога является определение величины дульной скорости снаряда. Определить параметры движения снаряда в стволе орудия, используя данный способ, нельзя. Другим недостатком данного технического решения является необходимость размещения в снаряде электронной схемы регистрации импульсов тока с детектором и специального источника электропитания.

Наиболее близким (прототип) способом определения внутрибаллистических параметров разгона метаемых объектов в ствольных метательных установках является (патент RU2731850 на изобретение заявка: 2020110859/03 МПК F41F 1/00 (2006.01) опубликован: 08.09.2020 Бюл. №25) (см. фиг. 4, 5). В этом способе определения внутрибаллистических параметров разгона МО в ствольных метательных установках, включающий определение изменений внутристволовых значений давления в процессе метания объекта путем регистрации сигналов датчика с последующей их обработкой, новым является то, что внутрибаллистические параметры разгона МО определяют по измерению деформации стенки ствола, для чего в качестве датчиков используют тензорезисторы, которые размещают на поверхности ствола вдоль и по периметру измерительных сечений, определяют величину результирующей деформации в каждом измерительном сечении, которая складывается по показаниям всех датчиков этого сечения и соответствует внутристволовому значению давления в этом сечении, по которому также судят о характере деформации в данном измерительном сечении, кроме того дополнительно фиксируют время прохождения МО измерительных сечений, по которому определяют скорость и ускорение. При использовании в качестве ствольных метательных установок пороховых или двухступенчатых легкогазовых установок, тензорезисторы дополнительно размещают на поверхности камеры сгорания и форкамеры.

Определение внутрибаллистических параметров разгона МО по измерению деформации стенки ствола / камеры сгорания / форкамеры, для чего в качестве датчиков используют тензорезисторы, позволяет обеспечить восприятие датчиками более высокого давления, которое нагнетается, например, ПГ, что позволяет применить тензометрическую методику измерения на установках любого типа. Верхний предел давлений, определяемых по измеряемым деформациям, ограничен только прочностью стенок ствола или камеры сгорания. Кроме того такая методика применима во всепогодных условиях, позволяет многократно использовать тензорезисторы, которые имеют низкую стоимость.

Размещение на поверхности ствола вдоль и по периметру измерительных сечений тензорезисторов позволяет упростить установку датчиков, не требует доработки стенок установки и разработки специальной оснастки, исключает контакт с ПГ, что снимает специальные требования к конструкции корпуса датчика, позволяет размещать датчики в любом месте и в любом количестве и при использовании любых установок.

Определение величины результирующей деформации в каждом измерительном сечении, которая складывается по показаниям всех датчиков этого сечения и соответствует внутристволовому значению давления в этом сечении, по которому также судят о характере деформации, позволяет бесконтактным способом получить необходимые данные об изменении внутристволового давления, а также о возникновении пластической или упругой деформации в данном измерительном сечении.

Определение дополнительно времени прохождения метаемым телом измерительных сечений, по которому определяют скорость и ускорение, позволяет дополнить данные о внутрибаллистических параметрах разгона МО.

На фиг. 4, представлена зависимость величины деформации от времени по сигналам датчиков, размещенных на стволе. На фиг. 5, представлена зависимость величины результирующей деформации стенки камеры сгорания от времени, соответствующей зависимости давления пороховых газов в камере сгорания от времени.

В качестве примера конкретного выполнения данного способа определения внутрибаллистических параметров разгона МО в ствольных метательных установках может служить способ определения изменения величины внутристволового давления, скорости, ускорения МО и типа деформации стенки ствола и камеры сгорания пороховой установки пушечного типа стенда для испытаний конструкций на воздействие интенсивных механических нагрузок. Способ основан па применении тензометрической методики измерений. Тензорезисторы размещают - наклеивают на поверхность ствола вдоль и по периметру измерительных сечений (10 сечений), а также на камеру сгорания (2 измерительных сечения). Тензорезисторы соединены с питающей и регистрирующей аппаратурой измерительными кабельными линиями.

По зарегистрированным сигналам - изменения напряжения, которое пропорционально изменению сопротивления датчика, определяют параметры движения МО в стволе (скорость, ускорение), зависимости давления ПГ в камере сгорания, в измерительных сечениях и давления ПГ на дно МО. Определяют величину результирующей деформации εрез в каждом измерительном сечении, которая складывается из величин окружной (поперечной) деформации ε_окр и осевой (продольной) - ε_ось, в соответствии с показаниями всех датчиков этого сечения (ТР_окр и ТР_ось). Результирующая деформация ε_рез соответствует внутристволовому значению давления в этом сечении: ε_рез-ε_окр+μ⋅ε_ось где: ε_рез, ε_окр и ε_ось - результирующая, окружная и осевая деформации соответственно, μ - коэффициент Пуассона. Для тензорезисторов, наклеенных на ствол, время прохождения МО контролируемого сечения определяется резким нарастанием результирующего сигнала (фиг. 4), t соответствует прохождению дна МО. По времени прохождения МО измерительных сечений определяют параметры движения в стволе. Величина деформации ε определяется давлением ПГ, действующим на дно МО в измерительном сечении. Зависимость величины результирующей деформации, стенки камеры сгорания от времени соответствует зависимости давления ПГ в камере сгорания от времени (фиг. 5). Для пересчета зависимости деформации от времени в зависимость давления от времени используют формулу расчета деформации толстостенных цилиндров бесконечной длины при действии статического внутреннего давления:

где: К=r₁/r₂, r₁ и r₂ - внутренний и внешний радиусы ствола/камеры сгорания, соответственно; Е - модуль Юнга.

Недостатком способа определения внутрибаллистических параметров разгона метаемых объектов в ствольных метательных установках, является восприимчивость электрических тензодатчиков к электромагнитным и радиочастотным помехам, их недостаточная устойчивость к влажности и экстремальным температурам, а также влияние длины соединяющего кабеля тензодатчика с измерительным устройством на точность измерений.

Технической задачей заявляемого изобретения является устранение восприимчивости системы к электромагнитным и радиочастотным помехам, при измерении линейных и угловых скоростей и ускорений снаряда в стволе орудия, являющихся важнейшими баллистическими характеристиками оружия, оказывающей влияние на его боевые свойства.

Сущность предлагаемого изобретения основана на определении деформации стенки ствола деформационными волоконно-оптическими датчиками Брэгга, установленными в различных сечениях ствола орудия, фиксации времени прохождения снарядом измерительных сечений и последующая их обработка.

Отличительной частью предлагаемого изобретения является то, что до выстрела устанавливают начальные параметры деформационных датчиков Брэгга, для чего ступенчато увеличивают напряжение U_ф, на перестраиваемом волоконном фильтре. При этом производится дифференцирование сигналов с фотоприемника и определяется значения первых dU_ic и вторых производных d²U_ic сигнала и выбирают из них значения dU_1c=0, и d²U_1c<0 соответствующих резонансной длине волны λ_1p первого по движению снаряда деформационного датчика Брэгга. Сохраняют в оперативной памяти значение резонансной длины волны первого деформационного датчика Брэгга λ_1p и соответствующее ей напряжения на перестраиваемом фильтре U_1ф=U_1p. Производят аналогичные действия с последующими деформационными датчиками Брэгга, периодически повторяя все эти операции до выстрела. В момент времени выстрела to, фиксируют на перестраиваемом фильтре напряжение U_1ф<U_1p, соответствующее длине волны перестраиваемого фильтра λ_1ф<λ_1p, при котором сигнал с фотоприемника U_c=U_ш≈0, и начинают отсчет времени, одновременно ступенчато увеличивая напряжение, на перестраиваемом волоконном фильтре, начиная с ранее установленного значения U_1ф<U_1p, и осуществляя дифференцирование сигналов с фотоприемника, фиксируют время t₁ когда первая и вторая производные сигнала с фотоприемника dU_1c=0, a d²U_1c<0. что соответствует времени прохождения снарядом первого измерительного сечения. Затем фиксируют на перестраиваемом фильтре напряжение U_2ф<U_2p, соответствующее длине волны пропускания фильтра λ_2ф<λ_2p, при которой сигнал с фотоприемника U_c=U_ш≈0. Начинают отсчет времени, одновременно ступенчато увеличивая напряжение на перестраиваемом волоконном фильтре начиная со значения U_2ф<U_2p и осуществляя дифференцирование сигналов с фотоприемника, фиксируют время t₂ когда первая и вторая производные сигнала с фотоприемника dU_2c=0, a d²U_2c<0, что соответствует времени прохождения снарядом второго измерительного сечения. Повторяют перечисленные операции для последующих измерительных сечений.

Принимая длину участков между измерительными сечениями равными L_i и измеряя время t_i прохождения этих участков снарядом, вычисляют линейные, угловые скорости и ускорения снаряда в стволе орудия по формулам:

где V_i - линейная скорость снаряда на i-ом участке;

α_i - линейное ускорение снаряда на i-ом участке;

ω_i - угловая скорость снаряда на i-ом участке;

α_ωi - угловое ускорение снаряда на i-ом участке;

α - угол наклона нарезов ствола на i-ом участке;

d - калибр ствола, мм.

Новыми признаками, обладающими существенными отличиями по способу, является следующая совокупность действий:

1. Устанавливают начальные параметры деформационных датчиков Брэгга, для чего ступенчато увеличивают напряжение U_ф, на перестраиваемом волоконном фильтре, осуществляя при этом дифференцирование сигналов с фотоприемника и определяя значения первых dU_1c и вторых производных d²U_1c сигнала, выбирают из них значения dU_1c=0, и d²U_1c<0, соответствующих резонансной длине волны λ_1p первого по движению снаряда деформационного датчика Брэгга.

2. Значение напряжения на перестраиваемом волоконном фильтре U_ф=U_1p, соответствующее резонансной длине волны λ_1p первого деформационного датчика Брэгга до выстрела, сохраняются в оперативной памяти МК. Это позволяет учитывать возможные температурные и деформационные (неинформационные) изменения резонансной длине волны λ_1p первого деформационного датчика Брэгга датчика, вплоть до самого выстрела;

3. Операции по пунктам 1 и 2 повторяют для второго и последующего деформационных датчиков Брэгга;

4. После фиксации времени выстрела t₀, микроконтроллер на своих цифровых выходах программным образом выставляет кодовую комбинацию, соответствующую напряжению на перестраиваемом волоконном фильтре U_ф<U_1p, и длине волны перестраиваемого фильтра λ_ф<λ_1p, при котором сигнал с фотоприемника U_c=U_ш≈0;

5. Начинают отсчет времени, одновременно осуществляя дифференцирование сигналов с фотоприемника dU_1c, фиксируют время t₁ когда первая и вторая производные сигнала с фотоприемника dU_1c=0, a d²U_1c<0 что соответствует времени прохождения снарядом первого измерительного сечения;

6. Фиксацию на перестраиваемом волоконном фильтре напряжения U_ф<U_p2, соответствующего длине волны пропускания фильтра λ_2ф<λ_p2 при котором сигнал с фотоприемника U_c=U_ш≈0;

7. Начинают отсчет времени, одновременно осуществляя дифференцирование сигналов с фотоприемника dU_2c, фиксируют время t₂ когда первая и вторая производные сигнала с фотоприемника dU_2c=0, а d²U_2c<0, что соответствует времени прохождения снарядом второго измерительного сечения;

8. Повторяют две последние операции и определяют t₃…t_n.

Заявляемый способ являются результатом научно-исследовательской и экспериментальной работы.

На фигуре 6 приведена схема проведения экспериментов, где:

- широкополосный источник излучения 17;

- циркулятор 18;

- оптическое волокно 19;

- волоконные - оптические деформационные датчики Брэгга 20;

- электрически перестраиваемый волоконный фильтр 4; 21

- фотоприемник 22;

- аналого-цифровой преобразователь 23;

- модуль дифференцирования 24;

- микроконтроллер 25;

- датчик выстрела 26;

- цифроаналоговый преобразователь 27;

- блок управления и обработки 28.

Сущность способа поясняется следующим (фиг. 6).

Излучение от широкополосного источника излучения 17, через трех портовый волоконно-оптический циркулятор 18, направляется по оптическому волокну 19, на волоконные - оптические деформационные датчики Брэгга 20, размещенных на измерительных сечениях ствола. Излучение, отразившись от волоконно-оптических деформационных датчиков Брэгга 20, по оптическому волокну 19 и двунаправленный порт циркулятора 18, проходит на выходной порт циркулятора 18, и далее на вход электрически перестраиваемого волоконного фильтра 21. До выстрела фиксируются начальные резонансные длины волн деформационных датчиков Брэгга 20, которые могут меняться из-за влияния не информативных воздействий (температуры, деформации при установке датчика). Для этого ступенчато увеличивают напряжение U_ф, (фиг. 7) на электрически перестраиваемом волоконном фильтре 21, осуществляя при этом дифференцирование сигналов с фотоприемника 22, модулем дифференцирования 23, и определяя значения первых dU_ic и вторых производных d²U_ic сигнала, выбирают из них значения dU_1c=0, и d²U_1c<0 соответствующих резонансной длине волны λ_1p первого по движению снаряда деформационного датчика Брэгга 20, сохраняют в оперативной памяти микроконтроллера 25, значение резонансной длины волны λ_1p (фиг. 8) и соответствующее ей напряжения на перестраиваемом волоконном фильтре U_1ф=U_1p. Аналогичные действия производят с последующими деформационными датчиками Брэгга, периодически повторяя все эти операции до выстрела.

При выстреле во время t₀ срабатывает датчик выстрела 26, сигнал с которого попадает в микроконтроллер 25 и запускает таймер отсчитывающий время движения снаряда до первого и последующих измерительных сечений. Одновременно с этим микроконтроллер 25 через цифроаналоговый преобразователь 26 устанавливает на перестраиваемом волоконном фильтре 21 напряжение U_1ф<U_1фp, при котором λ_1фр<λ_1рд, а сигнал с фотоприемника 22 U_c=U_ш≈0. В момент времени, когда задняя часть снаряда находится в первом измерительном сечении, от воздействия давления пороховых газов ствол орудия в этом сечении расширяется и деформируется. Деформируется и первый деформационный датчик Брэгга 20, а его резонансная длина волны и сигнал с фотоприемника 22, резко увеличивается. Одновременно ступенчато увеличивая напряжение, на перестраиваемом волоконном фильтре 21, начиная с ранее установленного значения U_1ф<U_1p, и осуществляя дифференцирование сигналов с фотоприемника 22, фиксируют время t₁ когда первая и вторая производные сигнала с фотоприемника dU_1c=0, a d²U_1c<0, что соответствует времени прохождения снарядом первого измерительного сечения. Затем фиксируют на перестраиваемом фильтре 21, напряжение U_2ф<U_2p, соответствующее длине волны пропускания фильтра λ_2ф<λ_2р, при которой сигнале фотоприемника 22, U_c=U_ш≈0, и начинают отсчет времени, одновременно увеличивая ступенчато напряжение на перестраиваемом волоконном фильтре 20, начиная со значения U_2ф<U_2p и осуществляя дифференцирование сигналов с фотоприемника 22, фиксируют время t₂ когда первая и вторая производные сигнала с фотоприемника dU_2c=0, a d²U_2c<0, что соответствует времени прохождения снарядом второго измерительного сечения. Повторяют перечисленные операции для последующих измерительных сечений. Элементы 17-26 установлены в блоке управления и обработки 27.

Таким образом, использование предлагаемого изобретения позволяет исключить влияние электромагнитных и радиочастотных помех, а также влияние длины соединяющего кабеля датчика с измерительным устройством на точность измерений линейных и угловых скоростей и ускорений снаряда в стволе орудия, являющихся основой параметров движения снаряда на этапе внутренней баллистики.

Claims (1)

1. Способ измерения параметров движения снаряда на этапе внутренней баллистики, включающий фиксацию времени прохождения снарядом измерительных сечений деформационными датчиками, установленными в различных сечениях ствола орудия, расчет линейных, угловых скоростей и ускорений снаряда на фиксированных участках его движения по стволу, отличающийся тем, что до выстрела устанавливают начальные параметры деформационных датчиков Брэгга, для чего ступенчато увеличивают напряжение U_ф на перестраиваемом волоконном фильтре, осуществляя при этом дифференцирование сигналов с фотоприемника и определяя значения первых dU_ic и вторых производных d²U_ic сигнала, выбирают из них значения dU_1c=0 и d²U_1c<0, соответствующие резонансной длине волны λ_1p первого по движению снаряда деформационного датчика Брэгга, сохраняют в оперативной памяти значение резонансной длины волны λ_1p и соответствующее ей напряжение на перестраиваемом фильтре U_1ф=U_1p, производят аналогичные действия с последующими деформационными датчиками Брэгга, периодически повторяя все эти операции до выстрела, в момент времени выстрела t₀ фиксируют на перестраиваемом фильтре напряжение U_1ф<U_1p, соответствующее длине волны перестраиваемого фильтра λ_1ф<λ_1p, при котором сигнал с фотоприемника U_c=U_ш≈0, и начинают отсчет времени, одновременно ступенчато увеличивая напряжение, на перестраиваемом волоконном фильтре, начиная с ранее установленного значения U_1ф<U_1p и осуществляя дифференцирование сигналов с фотоприемника, фиксируют время t₁, когда первая и вторая производные сигнала с фотоприемника dU_1c=0, a d²U_1c<0, что соответствует времени прохождения снарядом первого измерительного сечения, затем фиксируют на перестраиваемом фильтре напряжение U_2ф<U_2p, соответствующее длине волны пропускания фильтра λ_2ф<λ_2p, при которой сигнал с фотоприемника U_c=U_ш≈0, и начинают отсчет времени, одновременно увеличивая ступенчато напряжение на перестраиваемом волоконном фильтре, начиная со значения U_2ф<U_2p и осуществляя дифференцирование сигналов с фотоприемника, фиксируют время t₂, когда первая и вторая производные сигнала с фотоприемника dU_2c=0, a d²U_2c<0, что соответствует времени прохождения снарядом второго измерительного сечения, и повторяют перечисленные операций для последующих измерительных сечений.

Images