RU2797820C1 - Artillery shell with remote explosion control system - Google Patents
Artillery shell with remote explosion control system Download PDFInfo
- Publication number
- RU2797820C1 RU2797820C1 RU2022127256A RU2022127256A RU2797820C1 RU 2797820 C1 RU2797820 C1 RU 2797820C1 RU 2022127256 A RU2022127256 A RU 2022127256A RU 2022127256 A RU2022127256 A RU 2022127256A RU 2797820 C1 RU2797820 C1 RU 2797820C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- projectile
- detonation
- remote
- pulse frequency
- artillery
- Prior art date
Links
Images
Abstract
Description
ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИFIELD OF TECHNOLOGY
Предлагаемое изобретение относится к автономным устройствам определения начальной скорости с управляемым инициированием подрыва снарядов нарезной артиллерии.The present invention relates to autonomous devices for determining the initial speed with controlled initiation of the detonation of rifled artillery shells.
УРОВЕНЬ ТЕХНИКИBACKGROUND OF THE INVENTION
В артиллерии нашли широкое применение программируемые снаряды воздушного подрыва. Вычислительный комплекс артиллерийской системы определяет и вводит в снаряд заданную дистанцию его подрыва после выстрела. Фактическое время подрыва может отличаться от заданного вследствие различных свойств заряда и износа ствола орудия. Измерение и ввод в снаряд значения его начальной скорости существенно увеличивает эффективность артиллерийской системы.In artillery, programmable air-blast projectiles are widely used. The computer complex of the artillery system determines and enters into the projectile the specified distance of its detonation after the shot. Actual detonation time may differ from the specified one due to different properties of the charge and wear of the gun barrel. Measuring and entering into the projectile the value of its initial velocity significantly increases the effectiveness of the artillery system.
Аналогом данного устройства является (патент RU №194159 на изобретение заявка: 2019131329 МПК F42C (2006.01) опубликован: 29.11. 2019. Бюл. №34). В этом устройстве для дистанционного подрыва артиллерийского снаряда осуществляется контролируемое инициирование подрыва осколочного или фугасного снаряда в воздухе без его непосредственного контакта с поражаемой целью при значительной экономии боеприпасов. В устройстве для дистанционного подрыва артиллерийского снаряда в виде дистанционного взрывателя с элементом приведения его в действие на заданном расстоянии от точки выстрела, диаметр задней части корпуса взрывателя превышает внешний диаметр головной части корпуса снаряда с формированием кольцевой поверхности с размещенным на ней лазерным датчиком, принимающим сигнал для инициирования подрыва. На кольцевой поверхности корпуса взрывателя размещено несколько приемников управляющего сигнала. На фиг. 1 представлена головная часть артиллерийского снаряда с взрывателем и несколькими фотоприемниками.An analogue of this device is (patent RU No. 194159 for the invention application: 2019131329 IPC F42C (2006.01) published: 29.11. 2019. Bull. No. 34). In this device for remote detonation of an artillery projectile, a controlled initiation of the detonation of a fragmentation or high-explosive projectile in the air is carried out without its direct contact with the target being struck, with significant savings in ammunition. In a device for remote detonation of an artillery projectile in the form of a remote fuse with an element for actuating it at a given distance from the point of the shot, the diameter of the rear part of the fuse body exceeds the outer diameter of the head part of the projectile body with the formation of an annular surface with a laser sensor placed on it, which receives a signal for initiation of the explosion. Several control signal receivers are located on the annular surface of the fuse body. In FIG. 1 shows the head of an artillery projectile with a fuse and several photodetectors.
Взрыватель артиллерийского снаряда содержит корпус 1 конической формы, диаметр задней его части (большего основания конуса) превышает наименьший диаметр головной части снаряда 2 с образованием кольцевой поверхности 3, в которой просверлено отверстие и установлен фотоприемник 4 сигнала на подрыв снаряда, принимающий лазерный сигнал на подрыв снаряда. Фотоприемник 4 ориентируют в направлении, противоположном направлению выстрела. Размер отверстия и глубина установки фотоприемника 4 определяется эмпирическим путем с целью максимального отсечения «чужих» сигналов лазерного излучения.The fuse of an artillery projectile contains a body 1 of a conical shape, the diameter of its rear part (larger base of the cone) exceeds the smallest diameter of the head part of the
Для повышения надежности приема сигнала на кольцевой поверхности 3 в могут быть смонтированы насколько равномерно установленных фотоприемников 4. На борту снаряда отсутствуют какие-либо вычислительные системы только приемник 4 сигнала (с шифратором или без) и инициатор подрыва. Указанными приемниками 4 сигнала могут быть дооборудованы существующие конструкции взрывателей.To increase the reliability of signal reception on the
Устройство работает следующим образом.The device works as follows.
Устройство применяют в отношении поражаемой цели, находящейся за некоторой преградой вне прямой видимости. Предварительно осуществляют расчет оптимального времени подрыва снаряда посредством танкового баллистического вычислителя (ТБВ). При этом учитывают расстояние до цели, осуществляют поправки на скорость цели, скорость ветра и его направление, температуру заряда и др., а также характер поражаемой цели (бронеобъект, пехота, беспилотник).The device is used in relation to the target being hit, located behind some obstacle out of line of sight. Pre-calculate the optimal time to detonate the projectile by means of a tank ballistic computer (TBV). At the same time, the distance to the target is taken into account, corrections are made for the target speed, wind speed and direction, charge temperature, etc., as well as the nature of the target being hit (armored object, infantry, drone).
Устройство применяют в отношении видимой поражаемой цели на дальностях до 10 км. Так, в отношении бронеобъекта подрыв должен осуществляться на расстоянии 3-5 Ом, для пехоты и беспилотника 20-500 м, Сигнал на отсчет времени поступает в ТБВ от датчика отката орудия в момент производства выстрела. Сигнал на подрыв снаряда посредством лазерного излучения подается после расчета ТБВ. Лазерный сигнал на инициирование детонатора подают от прямого (направленного) источника, размещенного на танке или артиллерийском орудииThe device is used against a visible target at ranges up to 10 km. So, in relation to an armored object, undermining should be carried out at a distance of 3-5 Ohm, for infantry and a drone 20-500 m. The signal to detonate the projectile by means of laser radiation is given after the calculation of the TBV. The laser signal to initiate the detonator is supplied from a direct (directional) source placed on a tank or artillery piece.
Сигнал лазерного излучения может быть как шифрованный, так и обычный. Недостатком данного устройства является то, оно применяется в отношении видимой поражаемой цели, а сигнал на инициирование детонатора подают от источника (лазера), что не всегда даст нужный результат.The laser radiation signal can be either encrypted or conventional. The disadvantage of this device is that it is used in relation to the visible target being hit, and the signal to initiate the detonator is supplied from the source (laser), which does not always give the desired result.
Другим аналогом является (патент RU №2535313 на изобретение заявка: 2012137290/03 МПК F42C (2006.01) опубликован: 10.03.2014. Бюл. №7), в котором программируемый снаряд содержит накопитель энергии, электронный блок, взрыватель и датчик приема сигналов и энергии. Программирование, так же как передача энергии, осуществляется при прохождении снаряда через ствол орудия, дульный тормоз или подобный элемент, выполняющий функции волновода. Фактическое время подрыва может отличаться от заданного вследствие различных свойств заряда и износа ствола орудия. Измерение и ввод в снаряд значения его начальной скорости существенно увеличивает эффективность артиллерийской системы. Еще одним аналогом является (патент RU №2406959 на изобретение заявка: 2009126134/02 МПК F41A (2006.01) опубликован: 20.12. 2010. Бюл. №35), для измерения дульной скорости снаряда предложено использовать ствол или дульный тормоз в качестве волновода. При этом используется эффект допплеровского изменения частоты принимаемого сигнала. В описании патента рассмотрено также устройство измерения скорости снаряда с помощью пары катушек индуктивности, расположенных за дульным тормозом на определенном расстоянии между собой. При этом скорость определяется измерением интервала времени прохода снарядом расстояния между катушками. В известных системах с управляемыми боеприпасами, например, AHEAD, расстояние между катушками индуктивности составляет 10 см. Небольшое расстояние между катушками, форма их электромагнитного поля, окружающая температура и пороховые газы ограничивают точность измерения скорости снаряда.Another analogue is (patent RU No. 2535313 for invention application: 2012137290/03 IPC F42C (2006.01) published: 10.03.2014. Bull. No. 7), in which a programmable projectile contains an energy storage device, an electronic unit, a fuse and a sensor for receiving signals and energy . Programming, as well as energy transfer, is carried out when the projectile passes through the gun barrel, muzzle brake, or similar element that acts as a waveguide. Actual detonation time may differ from the specified one due to different properties of the charge and wear of the gun barrel. Measuring and entering into the projectile the value of its initial velocity significantly increases the effectiveness of the artillery system. Another analogue is (patent RU No. 2406959 for invention application: 2009126134/02 IPC F41A (2006.01) published: 20.12. 2010. Bull. No. 35), it is proposed to use the barrel or muzzle brake as a waveguide to measure the muzzle velocity of a projectile. In this case, the effect of the Doppler change in the frequency of the received signal is used. The description of the patent also considers a device for measuring the speed of a projectile using a pair of inductors located behind the muzzle brake at a certain distance between them. In this case, the speed is determined by measuring the time interval for the projectile to pass the distance between the coils. Known systems with guided munitions, such as AHEAD, the distance between the coils is 10 cm. The small distance between the coils, the shape of their electromagnetic field, ambient temperature and propellant gases limit the accuracy of measuring projectile velocity.
Измеренное значение скорости выхода снаряда из ствола орудия поступает в вычислительный комплекс и определяется необходимое время запаздывания подрыва снаряда. Эта величина должна быть введена в снаряд через устройства связи до полного выхода снаряда из ствола. Малый промежуток времени порядка 10-4 секунды для выполнения указанных процедур предъявляет жесткие требования к каналу связи и вычислительным устройствам комплекса. При этом также ограничивается точность решения задачи. Недостатком рассмотренных устройств измерения начальной скорости снарядов является также усложнение конструкции артиллерийских орудий.The measured value of the exit velocity of the projectile from the gun barrel enters the computer system and determines the required delay time of the projectile detonation. This value must be entered into the projectile through the communication devices before the projectile is completely out of the barrel. A short period of time of the order of 10 -4 seconds to perform these procedures imposes stringent requirements on the communication channel and computing devices of the complex. At the same time, the accuracy of solving the problem is also limited. The disadvantage of the considered devices for measuring the initial velocity of projectiles is also the complication of the design of artillery pieces.
Следующим аналогом является (патент RU №2703835 на изобретение заявка: 2018135544 МПК F41F (2006.01) опубликован: 22.10.2019. Бюл. №30). В этом аналоге внутри снаряда установлен измеритель угловой скорости снаряда, в котором используется инерционный способ определения начальной скорости управляемого снаряда нарезного орудия.The next analogue is (patent RU No. 2703835 for the invention application: 2018135544 IPC F41F (2006.01) published: 10/22/2019. Bull. No. 30). In this analog, a projectile angular velocity meter is installed inside the projectile, which uses an inertial method for determining the initial velocity of a guided projectile of a rifled gun.
При выстреле из нарезного орудия снаряд вместе измерителем угловой скорости снаряда начинает вращаться, а маховик измерителя вследствие своих инерционных свойств пытается сохранить свою начальную угловую ориентацию. Скорость вращения снаряда на выходе из ствола орудия определяется по интервалу времени между заданным числом импульсов напряжения на катушке индуктивности. Применение ферритового сердечника в катушке индуктивности обеспечивает измерение сигналов в широкой полосе частот. При этом появляется возможность с высокой точностью привязывать к шкале времени импульсы напряжения на катушке индуктивности. Стало возможным измерять скорость вращения снаряда по временному интервалу между заданным количеством импульсов на катушке индуктивности, связанным с количеством оборотов снаряда. Обеспечивается процедура измерений с погрешностью не более 0,1% на интервале времени менее 0,1 секунды.When fired from a rifled gun, the projectile, together with the projectile angular velocity meter, begins to rotate, and the meter flywheel, due to its inertial properties, tries to maintain its initial angular orientation. The speed of rotation of the projectile at the outlet of the gun barrel is determined by the time interval between a given number of voltage pulses on the inductor. The use of a ferrite core in the inductor ensures the measurement of signals over a wide frequency band. In this case, it becomes possible to tie the voltage pulses on the inductor to the time scale with high accuracy. It became possible to measure the speed of rotation of the projectile by the time interval between a given number of pulses on the inductor, associated with the number of revolutions of the projectile. A measurement procedure is provided with an error of no more than 0.1% over a time interval of less than 0.1 second.
Скорость полета снаряда определяется на начальном участке его полета по скорости его вращения с учетом шага нарезки на дульном участке ствола орудия. Для обеспечения возможности размещения устройства в снарядах малого и среднего калибра диаметр устройства должен быть достаточно малым.The flight speed of the projectile is determined at the initial stage of its flight by the speed of its rotation, taking into account the rifling pitch at the muzzle section of the gun barrel. To enable placement of the device in projectiles of small and medium caliber, the diameter of the device must be sufficiently small.
Наиболее близким изобретением, прототипом, является артиллерийский боеприпас (патент RU №2310154 на изобретение заявка: 2006114810/02, МПК F42B (2006.01) опубликован: 10.11.2007. Бюл. №31).The closest invention, the prototype, is artillery ammunition (patent RU No. 2310154 for invention application: 2006114810/02, IPC F42B (2006.01) published: 10.11.2007. Bull. No. 31).
Целью прототипа, является повышение точности дистанционного инициирования подрыва малокалиберных вращающихся артиллерийских снарядов по дальности.The purpose of the prototype is to improve the accuracy of remote initiation of detonation of small-caliber rotating artillery shells in range.
Это достигается тем, что в артиллерийском боеприпасе с управляемым инициированием, включающем корпус, наполнение, взрыватель, содержащий преобразователь, предохранительный и исполнительный механизмы, а также блок дистанционного управления взрывателем в составе последовательных приемного устройства кода времени с дешифратором и устройства задержки. В корпусе снаряда размещен датчик скорости вращения малокалиберного снаряда, выполненный преимущественно в виде свзанного с магнитным полем Земли магнитометра. Датчик скорости через связанный с дешифратором приемного устройства счетчик заданного количества импульсов подключен к устройству задержки. Устройство задержки содержит связанные с дешифратором два управляемых тактовым генератором переключателя в линиях обработки сигналов, замкнутых через счетчик временем подрыва, один - через делитель, а другой - через две последовательные схемы «И», замкнутые счетчиком мерного интервала, причем обе линии связаны регистром через общую схему сравнения, при этом датчик скорости вращения малокалиберного снаряда подключен к первой из последовательно свзанных схем «И» устройства задержки. Используя прямую зависимость между угловой и линейными скоростями вращающегося изделия на начальном участке полета, определяют начальную скорость движения каждого снаряда, согласно которой адекватно регулировать в автоматическом режиме дистанцию (время) инициирования взрывателя. Скорость вращения снаряда вокруг его продольной оси измеряют посредством подсчета числа оборотов в единицу времени, при этом используют магнитное поле Земли. При вращения боеприпаса вокруг оси и пересечении силовых линий магнитного поля Земли возникает переменная по величине и полярностии ЭДС, в форме периодического импульсного сигнала, однозначно характеризующего линейную скорость, получаемую снарядом при выстреле. В зависимости от фактической начальной скорости, сравниваемой с установленным базовым уровнем, схемой задержки вырабатывается соответствующее замедление инициирования подрыва снарядов, с меньшей погрешностью по дальности и, следовательно, с меньшим удалением по дальности от цели, что значительно повышает эффективность поражающего действия снаряда. При этом значительно сокращается боекомплект, необходимый для выполнения боевой задачи.This is achieved by the fact that in artillery ammunition with controlled initiation, including a body, filling, a fuse containing a converter, a safety and actuator, as well as a fuse remote control unit as part of a serial time code receiver with a decoder and a delay device. In the body of the projectile there is a sensor for the speed of rotation of a small-caliber projectile, made mainly in the form of a magnetometer connected to the Earth's magnetic field. The speed sensor is connected to the delay device through the counter of the specified number of pulses connected to the decoder of the receiving device. The delay device contains two clock-controlled switches connected to the decoder in the signal processing lines, closed through the counter by the firing time, one - through the divider, and the other - through two serial "AND" circuits, closed by the counter of the measured interval, both lines are connected by a register through a common a comparison circuit, wherein the small-caliber projectile rotation speed sensor is connected to the first of the serially connected "AND" circuits of the delay device. Using a direct relationship between the angular and linear velocities of a rotating product in the initial flight segment, the initial velocity of each projectile is determined, according to which it is adequate to adjust the fuse initiation distance (time) in automatic mode. The speed of rotation of the projectile around its longitudinal axis is measured by counting the number of revolutions per unit time, using the Earth's magnetic field. When the ammunition rotates around its axis and the lines of force of the Earth's magnetic field intersect, an EMF variable in magnitude and polarity arises in the form of a periodic pulse signal that unambiguously characterizes the linear velocity received by the projectile when fired. Depending on the actual muzzle velocity compared to the set baseline, the delay circuit generates an appropriate delay in the initiation of the projectile detonation, with a smaller error in range and, therefore, with a smaller distance from the target, which significantly increases the effectiveness of the damaging effect of the projectile. At the same time, the ammunition load required to complete a combat mission is significantly reduced.
Сущность прототипа поясняется рисунками, на которых изображены:The essence of the prototype is illustrated by drawings, which show:
на фиг. 2 - общий вид снаряда в разрезе;in fig. 2 - general view of the projectile in section;
на фиг. 3 - функциональная схема управления инициированием подрыва.in fig. 3 - functional diagram of the control of the initiation of undermining.
В осколочно-фугасном корпусе 2 (фиг. 2) артиллерийского малокалиберного снаряда содержится наполнение 5 взрывчатым веществом, блок 6 дистанционного управления и датчик 7 скорости вращения снаряда вокруг продольной оси. В донной части корпуса 2 выполнено оптическое окно 8 через которое излучение лазера, расположенного в артиллерийской системе, попадает на приемное устройство 9 кода времени, состоящего из последовательно соединеных фотоприемника 10 и дешифратора 11. Блок 12 дистанционного управления соединен с электровоспламенителем 13 (фиг. 3), который оснащен штатным предохранительным механизмом 14 и исполнительным механизмом 15. Датчик скорости вращения снаряда 7 через регистр импульсов 16 и счетчик импульсов 17 соединен с блоком дистанционного управления 12.The high-explosive fragmentation body 2 (Fig. 2) of a small-caliber artillery projectile contains an
Функционирует описанное устройство следующим образом.The described device operates as follows.
После выстрела, через время задержки, внешнее передающее устройство, свзянное с пушкой, излучает в направлении снаряда кодовую лазерную посылку в виде двух пар импуьсов. Интервал между двумя парами импульсов пропорционален времени задержки подрыва снаряда, а временной интервал между импульсами в парах определяется максимально возможной начальной скоростью снаряда данного типа и одновременно служит индентификационным признаком для исключения приема случайных помеховых сигналов в качестве управляющих.After the shot, after a delay time, an external transmitter connected to the gun emits a laser code burst in the direction of the projectile in the form of two pairs of pulses. The interval between two pairs of pulses is proportional to the delay time of the projectile detonation, and the time interval between pulses in pairs is determined by the maximum possible initial velocity of the projectile of this type and at the same time serves as an identification feature to exclude the reception of random interference signals as control signals.
При поступлении на приемник 10 через оптическое окно 8 корпуса 2 двух пар управляющих кодированных импульсов в дешифраторе отсчитывается временной интервал между этими парами импульсов. Блок дистанционного управления 12 формирует сигнал который поступает на электровоспламенитель 13. Сигнал срабатывания электровоспламенителя 13 через штатное предохранительное устройство 14 вызывает срабатывание лучевого детонатора 15 инициирующего детонацию взрывчатого вещества наполнения 5 и подрыв снаряда в заданной точке траектории полета. При расчете среднеквадратической погрешности определения начальной скорости снаряда ±0,15% отклонение начальной скорости малокалиберного снаряда по уровню 3σ составит ±4,5 м/с. Автоматическое управление временем (дистанцией) подрыва заметно сокращет ошибку по дальности, так воздушный подрыв указанных малокалиберных снарядов по уровню 3σ характеризуется ошибками:Upon receipt of the
- на дальности 1 км ±7,8 м;- at a distance of 1 km ± 7.8 m;
- на дальности 2 км ±13,4 м.- at a distance of 2 km ± 13.4 m.
При вращении магнитометра 7 в составе снаряда на траектории полета со скоростями, присущими малокалиберным снарядам (100 тыс. оборотов в минуту), в магнитном поле Земли в нем возникает ЭДС уровня 10 мВ.When the
В качестве магнитометра 7 используются магниторезистивные датчики типа KMZ51 или НМС1001, выполненных в интегральном исполнении. Они чувствительны к величине и направлению вектора магнитного поля. Недостатком данного устройства измерения скорости вращения снаряда, является погрешность измерения возникающая при прецессионных и нутационных движениях снаряда.As a
Таким образом, в области техники существует необходимость в появлении более точного малогабаритного устройства, размещаемого в снаряде и измеряющего его начальную скорость.Thus, there is a need in the field of technology for a more accurate small-sized device placed in the projectile and measuring its initial velocity.
Технической задачей изобретения является повышение точности дистанционного инициирования подрыва малокалиберных вращающихся артиллерийских снарядов по дальности.The technical objective of the invention is to improve the accuracy of remote initiation of detonation of small-caliber rotating artillery shells in range.
Заявленный технический результат достигается за счет того что, в известном устройстве содержащим корпус, взрывчатое вещество, взрыватель с преобразователем, предохранительным и исполнительным механизмами, датчик угловой скорости и приемное устройство кода дистанции подрыва, установленные в снаряде и соединенные с модулем дистанционного управления взрывателем, согласно изобретению датчик угловой скорости установлен в донной части снаряда и содержит анализатор плоскости поляризации излучения поступающего от лазера на фотоприемник, выход фотоприемника последовательно соединен с формирователем импульсов и умножителем частоты импульсов, при этом выход умножителя частоты импульсов соединен со счетным входом микроконтроллера, определяющего по числу импульсов за заданный промежуток времени, частоту импульсов и начальную скорость снаряда, при этом управляющий выход микроконтроллера связан с входом схемы электровоспламенителя. Новыми признаками, обладающими существенными отличиями по предлагаемому устройству, является следующая совокупность элементов и связей между ними:The claimed technical result is achieved due to the fact that, in a known device containing a housing, an explosive, a fuse with a converter, safety and actuators, an angular velocity sensor and a detonation distance code receiver installed in the projectile and connected to the fuse remote control module, according to the invention the angular velocity sensor is installed at the bottom of the projectile and contains an analyzer of the plane of polarization of the radiation coming from the laser to the photodetector, the output of the photodetector is connected in series with the pulse shaper and the pulse frequency multiplier, while the output of the pulse frequency multiplier is connected to the counting input of the microcontroller, which determines by the number of pulses for a given time interval, pulse frequency and initial velocity of the projectile, while the control output of the microcontroller is connected to the input of the electric igniter circuit. New features that have significant differences in the proposed device is the following set of elements and relationships between them:
1. Донная часть снаряда содержит анализатор плоскости поляризации излучения поступающего от лазера;1. The bottom part of the projectile contains an analyzer of the plane of polarization of the radiation coming from the laser;
2. Прошедшее через вращающийся анализатор плоскости поляризации излучение попадает на фотоприемник. Круговая частота переменной составляющей сигнала с фотоприемника в два раза больше угловой скорости снаряда;2. The radiation passing through the rotating polarization plane analyzer hits the photodetector. The circular frequency of the variable component of the signal from the photodetector is twice the angular velocity of the projectile;
3. Выход фотоприемника через формирователь импульсов соединен с входом умножителя частоты импульсов, что позволяет увеличить частоту импульсов в N раз;3. The output of the photodetector is connected through the pulse shaper to the input of the pulse frequency multiplier, which makes it possible to increase the pulse frequency by N times;
4. Выход умножителя частоты импульсов соединен со счетным входом микроконтроллера, который по числу импульсов за фиксированный промежуток времени определяет частоту сигнала. При этом относительная погрешность измерения частоты за установленное время счета, уменьшается в N раз.4. The output of the pulse frequency multiplier is connected to the counting input of the microcontroller, which determines the signal frequency by the number of pulses for a fixed period of time. In this case, the relative frequency measurement error for the set counting time decreases by N times.
5. При начальной скорости снаряда V0=1000 м/сек, погрешность измерения начальной скорости составит: ΔV0=0,255 м/сек., а систематическая погрешность воздушного подрыва на дальности L=1000 м. составит 0,255 м.5. At the initial velocity of the projectile V 0 =1000 m/s, the measurement error of the initial velocity will be: ΔV 0 =0.255 m/s, and the systematic error of the air explosion at a distance L=1000 m will be 0.255 m.
Заявляемое устройство являются результатом научно исследовательской и экспериментальной работы.The claimed device is the result of scientific research and experimental work.
Артиллерийский снаряд с управляемым инициированием подрыва (фиг. 4) содержит: анализатор плоскости поляризации излучения 18, фотоприемник 19, формирователь импульсов 20. Выход формирователя импульсов 20 соединен с умножителем частоты импульсов 21, а его выход соединен со счетным входом микроконтроллера 22, определяющего по числу импульсов за заданный промежуток времени, частоту импульсов и начальную скорость снаряда. Приемное устройство кода дистанции подрыва, включает в себя фотоприемник 19, выход которого через формирователь импульсов 20 соединен с входом микроконтроллера 22 декодирующим дистанцию подрыва. Вход электровоспламенителя 13, оснащен штатным предохранительным механизмом 14 и исполнительным механизмом 15. Устройство управляемого инициирования подрыва артиллерийского снаряда работает следующим образом. Лазер, установленный на артиллерийском орудии, излучает в направлении снаряда плоско поляризованное излучение. Излучение лазера, пройдя анализатор плоскости поляризации 18, попадает на фотоприемник 19. При вращении снаряда 2 с угловой скоростью Q, вместе с ним вращается анализатор плоскости поляризации 18 падающего на снаряд плоско поляризованного излучения лазера. Интенсивность прошедшего через анализатор 18 и падающего на фотоприемник 19 излучения, в соответствии с законом Малюса соответствует формуле:An artillery projectile with controlled detonation initiation (Fig. 4) contains: an analyzer of the plane of polarization of
где I0 - интенсивность попадающего на поляризатор плоскости поляризации излучения; ϕ - угол между плоскостями поляризации плоско поляризованного излучения лазера и анализатора.where I 0 is the intensity of the radiation falling on the polarizer of the polarization plane; ϕ is the angle between the planes of polarization of the plane polarized radiation of the laser and the analyzer.
Поскольку, снаряд 2 вращается с угловой скоростью Ω, угол между плоскостью поляризации излучения лазера и анализатора 18, будет изменяться по закону:Since the
Подставляя (2) в (1), получим:Substituting (2) into (1), we get:
Как следует из формулы (3), интенсивность отраженного от снаряда 2 излучения содержит постоянную и переменную составляющие. Переменная составляющая сигнала изменяется с удвоенной частотой по отношению к угловой скорости вращения снаряда ƒnp=2Ω/2π=Ω/π.As follows from formula (3), the intensity of the radiation reflected from the projectile 2 contains constant and variable components. The variable component of the signal changes with twice the frequency with respect to the angular velocity of the projectile ƒ np =2Ω/2π=Ω/π.
Линейная скорость снаряда V0 связана со угловой скоростью его вращения Ω, углом наклона нарезов ствола α на дульном участке ствола орудия, и калибром ствола d, и определяется по формуле:The linear velocity of the projectile V 0 is related to the angular velocity of its rotation Ω, the angle of inclination of the barrel rifling α on the muzzle section of the gun barrel, and the barrel caliber d, and is determined by the formula:
Так, например, при скорости снаряда V0=1000 м/сек, калибре ствола d=20 мм., угле наклона нарезов на дульном участке ствола орудия α=7°, угловая скорость снаряда составит:So, for example, at projectile speed V 0 =1000 m/s, barrel caliber d=20 mm., angle of rifling at the muzzle section of the gun barrel α=7°, the angular velocity of the projectile will be:
Ω=12278,5 рад/сек., или 1955 об/сек=117310 об/мин. При этом ƒnp=3910 Гц., а после умножителя частоты 21, частота составит ƒуч=N*ƒnp=N*3910 Гц., где N - коэффициент умножения умножителя.Ω=12278.5 rad/s, or 1955 rpm=117310 rpm. In this case, ƒ np =3910 Hz., and after the
Относительная погрешность измерения частоты равна [1]:The relative frequency measurement error is [1]:
где Тсч - время счета.where T cf is the counting time.
Как следует из соотношения (5) относительная погрешность измерения частоты, тем меньше чем больше частота импульсов и время счета. Частота счета увеличена за счет умножителя частоты. Время счета ограничивается, временем нахождения снаряда на этапе промежуточной баллистики и принято равным Тсч=0,1 секунды.As follows from relation (5), the relative frequency measurement error is the smaller the greater the pulse frequency and counting time. The counting frequency is increased due to the frequency multiplier. The counting time is limited by the time spent by the projectile at the stage of intermediate ballistics and is taken equal to T cf =0.1 seconds.
Микроконтроллер 22, за определенный промежуток времени считает число импульсов поступающих с умножителя частоты импульсов 21, определяет частоту импульсов ƒф и вычисляет начальную скорость снаряда по формуле (4).The
Начальная скорость снаряда вводится в систему расчета времени подрыва снаряда после выстрела с учетом введенной дистанции подрыва. При частоте счетных импульсов ƒпр=3910 Гц., времени счета Тсч=0,1 сек. и N=10, относительная погрешность измерения частоты равна [1]:The initial velocity of the projectile is entered into the system for calculating the time of detonation of the projectile after the shot, taking into account the entered detonation distance. At the frequency of counting pulses ƒ pr =3910 Hz., counting time T cf =0.1 sec. and N=10, the relative frequency measurement error is [1]:
Это позволит обеспечить измерение частоты с абсолютной с погрешностью Δƒ=3910*0,000256=1 Гц., а начальной скорости:This will ensure the measurement of the frequency with an absolute error of Δƒ=3910*0.000256=1 Hz., and the initial speed:
При этом систематическая погрешность воздушного подрыва на дальности L=1000 м. составит:In this case, the systematic error of an air explosion at a distance of L = 1000 m will be:
ΔL=ΔV*t=0,255* 1000/1000=0,25 5 м.,ΔL=ΔV*t=0.255* 1000/1000=0.25 5 m.,
а на дальности L=2000 м ΔL=0,51 м. Здесь предполагается, что дистанция подрыва L задана точно.and at a distance of L=2000 m ΔL=0.51 m. Here it is assumed that the distance of detonation L is set exactly.
Таким образом, использование предлагаемого изобретения позволяет повысить точность дистанционного подрыва артиллерийского снаряда, значительно упростить, снизить вес и повысить надежность измерительной системы, а также улучшить ее энергетические характеристики. Суммарный объем анализатора вместе с микроконтроллером, размещаемых в снаряде, составляет менее 1 см3, а вес не более десяти грамм.Thus, the use of the proposed invention makes it possible to increase the accuracy of remote detonation of an artillery projectile, significantly simplify, reduce weight and increase the reliability of the measuring system, as well as improve its energy characteristics. The total volume of the analyzer, together with the microcontroller, placed in the projectile is less than 1 cm3 , and the weight is not more than ten grams.
Claims (1)
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2797820C1 true RU2797820C1 (en) | 2023-06-08 |
Family
ID=
Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
FR2545599B1 (en) * | 1974-08-29 | 1986-10-24 | France Etat Armement | PROXIMITY ROCKET |
RU2310154C1 (en) * | 2006-05-03 | 2007-11-10 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Федеральный научно-производственный центр "Прибор" | Artillery ammunition |
RU2503921C2 (en) * | 2012-03-15 | 2014-01-10 | Шепеленко Виталий Борисович | Rocket missile |
RU2655705C1 (en) * | 2017-02-27 | 2018-05-29 | Публичное акционерное общество "Ростовский оптико-механический завод" (ПАО "РОМЗ") | Ammunition of non-contact action with remote laser fuse |
RU2770951C1 (en) * | 2021-07-19 | 2022-04-25 | Акционерное общество "Концерн "Калашников" | Method for optoelectronic guidance and remote detonation of a guided projectile and a combined system for its implementation |
Patent Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
FR2545599B1 (en) * | 1974-08-29 | 1986-10-24 | France Etat Armement | PROXIMITY ROCKET |
RU2310154C1 (en) * | 2006-05-03 | 2007-11-10 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Федеральный научно-производственный центр "Прибор" | Artillery ammunition |
RU2503921C2 (en) * | 2012-03-15 | 2014-01-10 | Шепеленко Виталий Борисович | Rocket missile |
RU2655705C1 (en) * | 2017-02-27 | 2018-05-29 | Публичное акционерное общество "Ростовский оптико-механический завод" (ПАО "РОМЗ") | Ammunition of non-contact action with remote laser fuse |
RU2770951C1 (en) * | 2021-07-19 | 2022-04-25 | Акционерное общество "Концерн "Калашников" | Method for optoelectronic guidance and remote detonation of a guided projectile and a combined system for its implementation |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
EP0661516B1 (en) | Multifunctional magnetic fuze | |
EP0809781B1 (en) | Method and apparatus for radial thrust trajectory correction of a ballistic projectile | |
US5827958A (en) | Passive velocity data system | |
US4641801A (en) | Terminally guided weapon delivery system | |
US6565036B1 (en) | Technique for improving accuracy of high speed projectiles | |
US4655411A (en) | Means for reducing spread of shots in a weapon system | |
DK152627B (en) | LOADING HOUSE FOR PROJECTING A BALLIST COURSE | |
US4686885A (en) | Apparatus and method of safe and arming munitions | |
JP3891619B2 (en) | How to determine the explosion time of a programmable projectile | |
US20160216075A1 (en) | Gun-launched ballistically-stable spinning laser-guided munition | |
US3758052A (en) | System for accurately increasing the range of gun projectiles | |
US6629668B1 (en) | Jump correcting projectile system | |
CA1242516A (en) | Terminally guided weapon delivery system | |
JPH09280799A (en) | Method for determining programmable explosion time of fired body | |
RU2797820C1 (en) | Artillery shell with remote explosion control system | |
US3353487A (en) | Device for measuring flight distance of a missile | |
JPH09280798A (en) | Method for determining explosion time of programmable launched body | |
KR101823517B1 (en) | Air burst ammunition fuze and method for controlling initiation thereof | |
RU2816756C1 (en) | Autonomous method for determining initial velocity of artillery projectile with remote air deposition | |
RU2707637C1 (en) | Air target striking method | |
RU2310154C1 (en) | Artillery ammunition | |
RU56995U1 (en) | ARTILLERY AMMO | |
US6318273B1 (en) | Shaped-charge projectile and weapon system for launching such a projectile | |
RU2676301C1 (en) | Method of shooting with anti-aircraft projectile | |
RU2703835C1 (en) | Inertial method of determining the initial speed of a guided projectile of a rifle cannon |