способ инициирования взрыва управляемого артиллерийского снаряда и управляемый артиллерийский снаряд

Формула изобретения

1. Способ инициирования взрыва управляемого артиллерийского снаряда, включающий автоматическое накопление энергии в боевой цепи подрыва до момента встречи снаряда с целью и формирование детонационного импульса после столкновения снаряда с целью, отличающийся тем, что длительность детонационного импульса устанавливают меньшей или равной величине, равной частному от деления скорости снаряда в момент встречи с целью на величину зазора между корпусом-обтекателем головной части снаряда и лидирующим зарядом.

2. Управляемый артиллерийский снаряд, содержащий головную часть, выполненную в виде корпуса-обтекателя, внутри которого расположен лидирующий заряд взрывчатого вещества с предохранительно-исполнительным механизмом, выполненным на основе электрической схемы инициирования, предназначенной для управления электродетонатором и включающий боевую цепь подрыва с головным контактом, источником питания, отличающийся тем, что боевая цепь подрыва снабжена электронным ключом, а источник питания в ней выполнен в виде схемы удвоенного напряжения, выполненной на двух со средней точкой источниках питания, предохранительно-исполнительный механизм снабжен накопительным конденсатором и интегрирующим резистором, при этом отрицательный выход схемы удвоенного напряжения через интегрирующий резистор подсоединен к одному из выводов накопительного конденсатора и электродетонатору, второй вывод накопительного конденсатора подсоединен к положительному выходу схемы удвоенного напряжения и аноду электронного ключа, катод которого подсоединен с электродетонатору, а управляющий электрод - к головному контакту.

3. Управляемый артиллерийский снаряд по п.2, отличающийся тем, что электронный ключ выполнен в виде незапираемого быстродействующего триодного с управлением по аноду тиристора.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к противотанковому ракетному оружию, а именно к управляемым артиллерийским снарядам, предназначенным для поражения наземных бронированных целей, оснащенных динамической защитой.

Такие артиллерийские снаряды имеют следующие основные узлы: боевую часть с основным кумулятивным зарядом, головную часть в виде корпуса-обтекателя, внутри которого расположен лидирующий заряд взрывчатого вещества с предохранительно-исполнительным механизмом на основе электронной схемы боевой цепи подрыва, предназначенной для управления взрыванием электродетонатора.

Смысл способа заключается в том, чтобы до встречи с целью накопить энергию в боевой цепи подрыва, а в момент встречи снаряда с целью накопить энергию на электродетонаторе, достаточную для подрыва лидирующего заряда, вызывающего детонацию основного заряда, энергия взрыва которого приводит к разрушению динамической защиты бронированной цели.

Известен способ инициирования взрыва, включающий накопление энергии, достаточной для подрыва лидирующего кумулятивного заряда, и анализ времени инициирования основного кумулятивного заряда путем введенного дополнительного заряда взрывчатого вещества. (Пат. 2173443, F 42 B 12/18. Способ бронепробития управляемой кумулятивной ракетой и управляемая ракета для его реализации, от 09.10.01).

Введение дополнительного заряда взрывчатого вещества повышает боевую эффективность действия управляемой ракеты при стрельбе по бронированной цели, однако увеличивает габариты и усложняет конструкцию самого снаряда, что не актуально при модернизации уже принятых на вооружении образцов.

Кроме того, одной из особенностей рассматриваемых управляемых снарядов, направленных на поражение бронированных оснащенных динамической защитой целей, является то, что они до встречи с бронированной целью в полете не должны срабатывать по ложным целям - кусты, маскировочные сети и т.д. Поэтому толщина стенки корпус-обтекателя головной части выбирается из условия деформации его силой порядка нескольких тонн, и при встрече с бронированной целью на скорости порядка нескольких сотен метров в секунду имеет место достаточно жесткий удар с перегрузкой порядка сотен g. Механический резонанс от ударного воздействия снаряда с целью приводит к формированию пачки импульсов (вместо требуемого одиночного импульса), в результате при замыкании боевой цепи подрыва имеет место дребезг контактов - это явление многократного неконтролируемого замыкания и размыкания контактов (переключатели, кнопки и т.д.) в моменты их соприкосновения и расхождения. По причине дребезга, что не учитывается в известном способе, происходит нечеткое формирование сигнала для инициирования лидирующего заряда, из-за чего имеет место задержка или вообще несрабатывание электродетонатора.

Известен способ инициирования взрыва, включающий автоматическое накопление энергии в боевой цепи подрыва до момента встречи снаряда с целью (RU 2088892, кл. А 42 С 11/00, 1987).

В основе способа лежит радиоуправление с переключением, что не всегда приемлемо. Кроме того, схема боевой цепи подрыва отличается своей сложностью, что снижает качество процесса управления подрывом боевой части снаряда.

Компенсации только дребезга для формирования четкого импульса инициирования для рассматриваемых снарядов, направленных на бронированные цели, недостаточно, чтобы повысить их боевую эффективность действия, т.к. в данном способе не учитывается, что в момент встречи с целью от воздействия ударной волны происходит сминание корпуса-обтекателя головной части. По конструктивным соображением лидирующий заряд в рассматриваемых снарядах расположен внутри корпуса-обтекателя с осевым зазором, соответствующим должному значению интервала времени в условиях воздействия ударной волны, необходимого для накопления энергии на электродетонаторе до уровня детонации лидирующего заряда. И если этот интервал превышает зазор, корпус-обтекатель, перемещаясь, проходит этот зазор и доходит до лидирующего заряда прежде чем произойдет его детонация. Это приводит к разрушению лидирующего заряда, из-за чего снижается боевая эффективность артиллерийского снаряда и бронепробиваемость целей, оснащенных динамической защитой.

Наиболее близкими к решаемой технической задаче является способ инициирования взрыва, включающий автоматическое накопление энергии в боевой цепи подрыва до встречи снаряда с целью и формирование детонационного импульса после столкновения снаряда с целью.

Такие снаряды имеют головную часть в виде корпус-обтекателя, внутри которого расположен лидирующий заряд взрывчатого вещества с предохранительно-исполнительным механизмом, выполненным на основе электрической схемы инициирования, предназначенной для управления электродетонатором и включающей боевую цепь подрыва с головным контактом цепи, источник питания (RU 2100767, F 42 В 15/00, 1997, прототип).

Недостатком данного способа и его реализующей конструкции является недостаточно четкое формирование импульса инициирования лидирующего заряда по причине присутствия дребезга в боевой цепи подрыва из-за несовершенства электрической схемы инициирования, кроме того, в данном способе отсутствует анализ времени воздействия ударной волны на корпус-обтекатель головной части снаряда.

Технической задачей предлагаемого изобретения является повышение боевой эффективности артиллерийского снаряда и бронепробиваемости целей, оснащенных динамической защитой, путем четкого формирования импульсов инициирования при одновременном сокращении его времени с учетом анализа воздействия ударной волны на головную часть снаряда за счет построения совершенной и простой электрической схемы боевой цепи подрыва без увеличения габаритов самого снаряда.

Для достижения поставленной задачи в способе инициирования взрыва управляемого артиллерийского снаряда, включающем автоматическое накопление энергии в боевой цепи подрыва до момента встречи снаряда с целью и формирование детонационного импульса после столкновения снаряда с целью, длительность детонационного импульса устанавливают меньшим или равным величине, равной частному от деления скорости снаряда в момент встречи с целью на величину зазора между корпусом-обтекателем головной части снаряда и лидирующим зарядом.

Задача изобретения обеспечивается также тем, что для реализации способа в управляемом артиллерийском снаряде, содержащем головную часть, выполненную в виде корпуса-обтекателя, внутри которого расположен лидирующий заряд взрывчатого вещества с предохранительно-исполнительным механизмом, выполненным на основе электрической схемы инициирования, предназначенной для управления электродетонатором и включающей боевую цепь подрыва с головным контактом, источником питания, боевая цепь подрыва снабжена электронным ключом, а источник питания в ней выполнен в виде схемы удвоенного напряжения, выполненной на двух со средней точкой источников питания, предохранительно-исполнительный механизм снабжен накопительным конденсатором и интегрирующим резистором, при этом отрицательный выход схемы удвоенного напряжения через интегрирующий резистор подсоединен к одному из выводов накопительного конденсатора и электродетонатору, второй вывод накопительного конденсатора подсоединен к положительному выходу схемы удвоенного напряжения и аноду электронного ключа, катод которого подсоединен к электродетонатору, а управляющий электрод - к головному контакту, электронный ключ выполнен в виде незапираемого быстродействующего триодного с управлением по аноду тиристора.

Изобретение поясняется чертежами, где изображено: на фиг.1 - схема общего вида управляемого снаряда; на фиг.2 - электрическая схема боевой цепи подрыва; на фиг.3 - характеристики цепи по времени для детонации.

Управляемый снаряд, на котором используется способ, содержит головную часть 1, боевую часть 2, лидирующий заряд 3 взрывчатого вещества с предохранительно-исполнительным механизмом 4, корпус-обтекатель 5, который является источником внешнего воздействия. Внутри корпуса-обтекателя с обеспечением минимального зазора 6 расположен тонкостенный головной контакт 7. Лидирующий заряд по отношению к головному контакту имеет должный зазор 8, обеспеченный конструктивной компоновкой снаряда. В боевой части боеприпаса за предохранительно-исполнительным механизмом размещен основной заряд 9.

Все операции по управлению инициированием лидирующего кумулятивного заряда выполняются по сигналам извне электрической схемой 10 боевой цепи, в которую входит цепь предохранительно-исполнительного механизма 11 (далее по тексту ПИМ) (фиг.2), коммутируемая переключателем 12.

Работа цепи ПИМ обеспечивается схемой удвоенного напряжения (далее по тексту удвоителем напряжения) 13 на двух источниках электропитания (обычно батареи) с полным напряжением 2 U (разность потенциалов между полюсами батарей). Средняя точка 14 удвоителя напряжения связана с корпусом-обтекателем 5, который в цепи служит электропроводной оболочкой для генерации импульсов входных сигналов.

Цепь включает соединенные общей точкой 15 интегрирующий резистор 16, накопительный конденсатор 17, рассчитанный на двойное напряжение питания 2 U=24 B, и электродетонатор 18 (ЭД).

Для обеспечения четкого формирования сигнала инициирования в цепь включен незапирающий электронный ключ 19. Анод 20 электронного ключа соединен с накопительным конденсатором 17 и с положительным полюсом 21 удвоителя напряжения, а катод 22 электронного ключа соединен с электродетонатором 18. Управляющий электрод 23 электронного ключа выведен на головной контакт 7 управляемого снаряда.

Отрицательный полюс 24 удвоителя напряжения соединен через интегрирующий резистор 16 с общей точкой 15 цепи.

После того, как снаряд отлетит для боевого расчета расстояние, на боевую цепь 10 подают сигнал и переключатель 12 откроет цепь. Ток от удвоителя напряжения 13, поступая на накопительный конденсатор 17, будет заряжать его до полного напряжения 2 U. Чтобы конденсатор не находился под напряжением питания в течение длительного времени, начало времени его зарядки в зависимости от скорости снаряда определено боевым расчетом расстояния до момента встречи снаряда с целью. Корпус-обтекатель 5 при ударе, сминаясь в зазоре 5, замыкается на головном контакте 7.

При замыкании на головной контакт входные сигналы со средней точки 14 удвоителя напряжения снимаются с корпуса-обтекателя и подаются на управляющий электрод 23 электронного ключа 19. Ток, проходящий через электронный ключ, приводит к накоплению на управляющем его электроде импульса, достаточного для переключения его в открытое состояние.

С момента открытия ключа конденсатор 17 начинает разрежаться на электродетонатор 18 (время t_раз.1 фиг.3). Смысл усиления напряжения питания, когда энергия на конденсаторе достигает пикового значения, заключается в том, что за счет увеличения зарядного напряжения на нем энергия заряда {Q_зар.1=С(2U)²/2}, где С - емкость конденсатора, увеличивается в четыре раза (Q _зар.2=CU²/2 - энергия заряда, определяемая номиналом конденсатора). А чем больше зарядное напряжение на конденсаторе, тем раньше по фазе откроется электронный ключ 19. Накопление на электродетонаторе детонационного импульса (Q_дет. , фиг.3) вызывает детонацию лидирующего заряда 3, который, в свою очередь, сообщает этот импульс основному заряду 9. В результате основной заряд взрывается, что приводит к разрушению динамической защиты бронированной цели.

Правильный выбор электронного ключа является важным завершающим этапом по обеспечению интенсивного импульса взрыва в условиях воздействия на него механического резонанса. В качестве электронного ключа применен быстродействующий незапирающий триодный с управлением по аноду тиристор. При этом, исходя из условия стабильности работы механизма в условиях температурного диапазона (650°С) применения управляемого снаряда, учитывалось, что основным фактором, влияющим на параметры тиристоров, в том числе и на напряжение включения его, является изменение времени жизни носителей заряда при изменении температуры, что учитывалось при выборе электронного ключа.

Кроме того, при выборе электронного ключа (тиристора) одновременно учитывается еще то, что при компоновке лидирующего заряда в случае модернизации принятых на вооружении образцов, когда уже принята боеукладка боевого отделения боеприпаса, вводится определенная динамика зависимости типового расстояния (зазор 8) между лидирующим зарядом и головным контактом от длительности детонационного импульса (времени срабатывания t_раз· ), которое устанавливают меньшим или равным величине, равной частному от деления скорости снаряда в момент встречи с целью на величину зазора между корпусом-обтекателем головной части снаряда и лидирующим зарядом.

t_раз.V _снар./1_д.,

где V_снар. - скорость снаряда в момент встречи с целью,

t_раз. - время, достаточное для детонации (время разряда конденсатора),

1_д. - величина зазора между корпусом-обтекателем головной части снаряда и лидирующим зарядом.

Именно это расстояние определяет должное значение длительности воздействия ударной волны на корпус-обтекатель, т.е. путь его перемещения при сминании, за границей которого начинается разрушение обтекателем лидирующего заряда.

Временем открытия электронного ключа (тиристора) регулируется зарядное напряжение конденсатора С в пределах типовых значений зазора 8, определяющее значение длительности перемещения корпуса-обтекателя от воздействия ударной волны.

Характеристики зависимости накопительного напряжения от времени разряда конденсатора показали, что при усилении напряжения (Q=C(2U) ²/2) на конденсаторе (заштрихованная часть 1 фиг.3) действие характеризуется генерацией очень короткого, но в то же время интенсивного импульса, достаточного для детонации лидирующего заряда (Q_дет.) за более короткое время, сокращая тем самым перемещение корпуса-обтекателя в пределах фактического воздействия длительности ударной волны, сохраняя тем самым в целостности лидирующий заряд. Кроме того, чем меньше длительность воздействия ударной волны, тем ниже частота дребезга.

Как показывает характеристика цепи при меньшем накопительном напряжении (Q=CU²/2) заряда, время t_зар.2, в течение которого будет накоплен тот же по величине заряд (Q_дет. ) детонации (заштрихованная часть 2 фиг.3), приводит к большому разрушению лидирующего заряда.

Предложенное техническое решение позволяет за счет минимизации времени разрядки конденсатора обеспечить инициирование в пределах низких частот дребезга и защиту лидирующего заряда, повысить тем самым боевую эффективность артиллерийского снаряда.

Кроме того, предлагаемое изобретение актуально в связи с тем, что, упрощая цепь управления инициированием, появляется возможность уменьшить габариты артиллерийского снаряда, что наиболее актуально при модернизации уже принятых на вооружении образцов.