Телеметрический снаряд

Изобретение относится к управляемым снарядам с бесконтактым срабатыванием на заданной дистанции полета, задаваемым внешним источником излучения, которые используют для исследовательских целей при отработке новых видов боеприпасов и совершенствовании штатных. Технический результат - повышение надежности работы устройства на всех этапах его функционирования. Телеметрический малокалиберный артиллерийский снаряд оснащен ведущим пояском и головным обтекателем. Он содержит приемное устройство сигналов управления через проницаемый донный канал, печатную плату в составе многоканального микроконтроллера, аналогово-цифрового преобразователя, электрически связанного с резервным источником питания, измерительным датчиком, и исследуемый объект, встроенные в штатную камору корпуса. Все узлы залит отверждающимся электротехническим компаундом. Источник питания размещен в головном обтекателе, который кольцевым пояском базируется по резьбе в упор к открытому торцу корпуса. Источник питания через электроразъем подключен к микроконтроллеру. Он жестко связан с исследуемым объектом в форме донного взрывателя, совмещенного с аналогово-цифровым преобразователем, свинченным с корпусом. При этом в диаметрально расположенных пазах крышки микроконтроллера геометрически замкнуты конгруэнтными выступами торца его оболочки разного профиля. Микроконтроллер имеет электроразъем коммутации со стационарным считывающим устройством. Датчик телеметрического блока в структуре печатной платы представляет собой измеритель механических нагрузок. Донный канал выполнен оптически прозрачным. Крышка с микроконтроллером жестко связаны стопором проворота. 2 з.п. ф-лы, 3 ил.

 

Изобретение относится к практическим управляемым снарядам с бесконтактым срабатыванием на заданной дистанции полета, задаваемым внешним источником излучения, которые используются для исследовательских целей при отработке новых видов боеприпасов и совершенствовании штатных.

Уровень данной области техники характеризует артиллерийский снаряд с управляемым инициированием взрывателя по командам, подаваемым с позиции стрельбы, который описан в патенте RU 2229678 C1, F42B 15/00; F42C 13/00, 2004 г., где представлены конструкция и блок-схема электрическая управления срабатыванием донного взрывателя контактного и бесконтактного на дистанции полета.

Этот снаряд содержит корпус с оживальной головной частью, дно которого выполнено оптически прозрачным, взрывчатое наполнение, донный взрыватель, включающий преобразователь, предохранительный и исполнительный механизмы, и связанный с источником питания блок дистанционного управления взрывателем в составе последовательных приемного устройства кода времени с дешифратором и устройство задержки.

Особенностью описываемого малокалиберного боеприпаса является то, что ко входу схемы дальнего взведения устройства задержки, управляемой счетчиком тактовых импульсов, связанное с тактовым генератором, подсоединен датчик контактного действия, а выход схемы дальнего взведения через ключ непосредственно соединен с преобразователем взрывателя, выполненного в виде электровоспламенителя.

Использован взрыватель универсального действия: контактного при встрече с преградой и бесконтактного для дистанционного инициирования взрыва от воздействия излучения внешнего источника.

В зависимости от условий применения передающее устройство и, следовательно, приемник на снаряде могут работать в лазерном и радиодиапазоне. В первом случае в донной части корпуса снаряда установлено оптическое окно, а во втором - в структуре приемника имеется приемная антенна.

Контактный датчик выполняет функции чувствительного элемента для реакционного срабатывания и приоритетного подрыва снаряжения снаряда.

Непосредственная связь блока дистанционного управления с преобразователем, в качестве которого используется чувствительный электровоспламенитель, восприимчивый к управляющему сигналу устройства задержки без усиления, гарантированно обеспечивает срабатывание взрывателя, как при контактном действии, так и в заданное извне время, без применения дополнительного энергоемкого детонатора и мощного пьезопреобразователя.

Введение в структуру устройства задержки управляемой схемы дальнего взведения позволяет блокировать случайные срабатывания электровоспламенителя от механических воздействий на контактный датчик на старте и преждевременный подрыв боеприпаса, что повышает безопасность применения и функциональную надежность.

Основным недостатком этого снаряда является то, что его невозможно тестировать на работоспособность в целом и его составляющих элементов адекватно номинальным параметрам и взаимосвязям, то есть подрыв боеприпаса является вероятностным, что заметно снижает эффективность боевого применения.

Невозможность тестирования активно передаваемых на приемную стационарную установку на позиции стрельбы измеренные текущие параметры и характеристики исполнительного элемента и регулирования их по итогам стрельбы определено тем, что взрыватель подрывается при испытаниях.

Отмеченный недостаток устранен в телеметрическом снаряде по патенту US 6378437 B1, F42В 12/00, 2002 г., который является более совершенным аналогом предложенного изделия по технической сущности и числу совпадающий признаков.

Известный телеметрический снаряд имеет радиопрозрачный корпус, антенну, печатную плату с приемо-передатчиком радиодиапазона сверхвысоких частот (СВЧ), устройство записи данных, измерительный датчик и энергосодержащую батарею - источник питания резервного типа.

Вся сборка телеметрического блока ограничена в размерах таким образом, что может быть ввернута в существующую камору штатного бронебойного снаряда ударного действия.

В стальном корпусе встроена СВЧ-антенна с линейной или круговой поляризацией, коаксиальный провод которой расположен в не резьбовой части корпуса.

Резьбовая часть корпуса служит для крепления телеметрического блока в каморе снаряда.

Электротехнический компаунд, которым заливают люфты и зазоры сборки, наносится на совмещаемые антенну и радиопрозрачную обечайку корпуса, которые сопрягаются между собой при сборке в монолит.

Затем обечайку обжимают на сборный блок, удаляя все возможные воздушные зазоры, формируя квазимонолитное изделие.

Миниатюрная плата СВЧ передатчика содержит приемо-передатчик, магнитный датчик вращения, запитанный от миниатюрной литий-диоксид марганцевой батареи через промежуточный запирающий инерционный замыкатель.

Однако, продолжением отмеченных достоинств известного телеметрического бронебойного артиллерийского снаряда является присущий недостаток, который выражается в том, что данные и параметры стрельбы возможно передавать и принимать на позиции стрельбы только при его функционировании, что требует дорогостоящей не боевой аппаратуры, которая идентифицирует все изделия залпового огня или в очереди.

Этот телеметрический артснаряд оценивают только по контактному действию с преградой, что ограничивает объем применения на исследовательской практике и невозможно исследовать работоспособность и соответствие заданным номиналам его структурных и функциональных элементов для конструированного совершенствования боеприпасов, согласно статистическим данным практических стрельб с целью повышения эффективности основного действия по назначению.

Технической задачей, на решение которой направлено настоящее изобретение, является расширение технологических возможностей телеметриического снаряда и повышение его функциональной надежности

Требуемый технический результат достигается тем, что в известном телеметрическом снаряде, оснащенным ведущим пояском и головным обтекателем, содержащем приемное устройство сигналов управления через проницаемый донный канал, печатную плату в составе многоканального микроконтроллера, аналогово-цифрового преобразователя, электрически связанного с резервным источником питания, измерительным датчиком, и исследуемый объект, встроенные в штатную камору корпуса и залитые отверждающимся электротехническим компаундом, согласно изобретению, источник питания размещен в головном обтекателе, который кольцевым пояском базируется по резьбе в упор к открытому торцу корпуса, где источник питания через электроразъем подключен к микроконтроллеру, жестко связанному с исследуемым объектом в форме донного взрывателя, совмещенного с аналогово-цифровым преобразователем, свинченным с корпусом, при этом в диаметрально расположенных пазах крышки микроконтроллера геометрически замкнуты конгруэнтными выступами торца его оболочки разного профиля, причем микроконтроллер имеет электроразъем коммутации со стационарным считывающим устройством, датчик телеметрического блока в структуре печатной платы представляет собой измеритель механических нагрузок, донный канал выполнен оптически прозрачным, а крышка с микроконтроллером жестко связаны стопором проворота.

Отличительные признаки предложенного технического решения обеспечили регистрацию работоспособности телеметрических снарядов на всех этапах их функционирования при стрельбе, для ускорения отработки и усовершенствования конструкции по результатам объективных данных натурных испытаний стрельбой, повысив при этом качество и надежность новых и действующих видов боеприпасов с электронным инициированием донного взрывателя на заданной дистанции полета.

Размещение источника питания в свободном объеме головного обтекателя штатного малокалиберного снаряда позволило скомплектовать весь телеметрический блок внутри его каморы, свободной от взрывчатого снаряжения, при этом автоматически обеспечив геометрическое замыкание структурных элементов в электрическом взаимодействии.

Головной обтекатель посредством кольцевого пояска базируется в заданном пространственном положении при продольной подаче по резьбе в упор к открытому торцу корпуса, поджимая через прослойку анаэробного отверждающегося электротехнического компаунда к печатной плате телеметрического блока, формируя ударопрочную конструкцию, которая выдерживает нагрузки при выстреле, на траектории, при встрече с преградой, грунтом, сохраняя целостность структурных и функциональных элементов.

При совмещении головного обтекателя с корпусом осуществляется силовое замыкание электроразъема микроконтроллера с источником питания, выходные провода которого припаяны к донному взрывателю для записи данных и параметров при функционировании по назначению.

Особенностью конструкции предложенного телеметрического блока является то, что печатная плата устанавливается в сопрягаемой с каморой корпуса оболочке без возможности радиальных смещений за счет геометрического замыкания ее торцевых выступов в конгруэнтных пазах крышки, при наличии дополнительной жесткой связи посредством стопоров от проворота.

Шлицы обечайки блока телеметрического, равно как и пазы в источнике питания для их совмещения выполнены различного профиля для адекватного соединения в заданном взаиморасположении коммуникации, которая выполняется механически, что упрощает сборку, гарантированно обеспечивая функциональность телеметрического блока.

Печатная плата снабжена электроразъемом для подсоединения после извлечения из стрелянного снаряда к стационарному считывающему устройству записанных данных и параметров для анализа и выводов по совершенствованию конструкции в целом и поэлементно во взаимосвязи.

Выполнение измерительного датчика пригодным для фиксирования текущих значений механических нагрузок необходимо для получения графика на всех этапах функционирования снаряда раздельно.

Оптически прозрачный донный канал телеметрического снаряда позволяет использование лазерную систему для автоматического ввода управляющих сигналов, быстродействующую и прецизионную, которая обеспечивает надежную идентификацию каждого снаряда в очереди.

Следовательно, каждый существенный признак необходим, а их совокупность в устойчивой взаимосвязи являются достаточными для достижения новизны качества, неприсущего признакам в разобщенности, то есть требуемый технический результат достигается не суммой эффектов, а новым сверхэффектом суммы признаков.

Сущность изобретения поясняется чертежом, который имеет чисто иллюстративное назначение и не ограничивает объема притязаний совокупности существенных признаков формулы.

На чертеже изображены:

на фиг. 1 - телеметрический снаряд, продольный разрез;

на фиг. 2 - блок-схема электрическая;

на фиг. 3 - телеметрический блок в разрезе.

Предложенный телеметрический блок собирается и устанавливается внутри каморы штатного малокалиберного снаряда (фиг. 1), который включает корпус 1, оснащенный медным ведущим пояском 2, закатными канавками 3 крепления в дульце гильзы и головным обтекателем 4.

В каморе корпуса 1 на резьбе установлен донный взрыватель 5 (исследуемый объект), снабженный оптически прозрачным каналом для ввода управляющих сигналов; (условно не показан), к которому примыкает блок 6 телеметрический, жестко связанные при помощи винтов 7, 8 (фиг. 3), последний из которых контрится от проворота стопорами 9 (фиг. 1).

Телеметрический блок 6 включает печатную плату 10 (фиг. 2 и 3), содержащую (фиг. 2) аналого-цифровой преобразователь 11, микроконтроллер 12, записывающее устройство 13, стабилизатор напряжения 14, интерфейс 15, и датчик измерения механических перегрузок (условно не показан).

Телеметрический блок 6 посредством электроразъема 16 (фиг. 1 и 2) подключен к энергосодержащей батарее - источнику 17 питания резервного типа, установленному в головном обтекателе 4, который снабжен кольцевым пояском 18 для базирования по резьбе на открытый торец каморы корпуса 1.

При этом перед сборкой свободный объем телеметрического блока 6 наполняют анаэробно отверждающимся электротехническим компаундом, который образует ударопрочную квазимонолитную конструкцию.

Особенностью выполнения телеметрического блока 6 (фиг. 3) является то, что печатная плата 10 помещена в сопрягаемую с каморой корпуса 1 обечайку 19, на торец которой установлена крышка 20.

Телеметрический блок 6 посредством геометрического замыкания шлицев 21 на торце обечайки 19 связан с источником питания 17 (фиг. 1).

С противной стороны обечайки 19 (фиг 3) расположены электропровода 22 для спайки с донным взрывателем 5 (фиг. 1 и 2).

Печатная плата 10 (фиг. 2, 3) оснащена разъемом 23 для считывания данных из запоминающего устройства 13 (фиг. 2).

Функционирует телеметрический снаряд по настоящему изобретению следующим образом.

Перед выстрелом источник 17 питания внутри головного обтекателя 4 устанавливается в камору корпуса 1, при этом подключается через электроразъем 16 к блоку телеметрическому 6, который посредством стабилизатора 14 напряжения запускает в работу микроконтроллер 12 в режиме ожидания.

При этом уровень сигналов, формируемых датчиком измерения механических перегрузок от ударов снаряда в служебном обращении, является недостаточным для перевода микроконтроллера 12 в рабочий режим.

При выстреле датчик измерения механических перегрузок формирует сигнал переключения блока 6 телеметрического в рабочий режим, когда микроконтроллер 12 воспринимает через преобразователь 11 рабочие импульсы с донного взрывателя 5, которые передаются в записывающее устройство 13, где архивируются.

После выстрела из использованного телеметрического снаряда извлекают телеметрический блок 6, который посредством электроразъема 23 подключают к стационарному компьютеру для считывания сохраненной информации о параметрах выстрела, показателях взрывателя 5 на полете, которые записываются в память для последующего анализа и принятия рекомендаций по конструктивной доработке элементов изделия повышенной эффективности и надежности.

В настоящей конструкции, в частности, преобразователь 11 при скорости 400000 измерений в секунду обеспечивает три аналоговых канала для измерения и записи во времени контролируемого параметра, пять цифровых каналов для фиксации наличия или отсутствия события, без измерения значения.

Технические характеристики телеметрического блока с рабочим напряжением (16-100)В составляют память 32 Кбайта при питании источника резервного типа 3,3В, что определяет практический товарный спрос заказчиков и потребителей на конструкцию по изобретению, подготовленную для серийного производства.

Сравнение предложенного технического решения с ближайшими аналогами уровня техники не выявило идентичного совпадения совокупности существенных признаков изобретения.

Предложенные отличия телеметрического снаряда не являются очевидными для специалиста по электронным средствам автоматического измерения и записи параметров функционирования боеприпасов, которые прямо не следуют из постановки технической задачи.

Изготовление совокупности структурных элементов предложенного телеметрического снаряда в их взаимосвязи возможно осуществлять на действующем производстве серийно, оснащая заказчиков устройством объективного контроля прохождением команд управления и заданного срабатывания блоков снаряда при выстреле и на траектории полета.

Из вышесказанного можно сделать вывод о соответствии изобретения условиям патентоспособности.

1. Телеметрический снаряд, оснащенный ведущим пояском и головным обтекателем, содержащий приемное устройство сигналов управления через проницаемый донный канал, печатную плату в составе многоканального микроконтроллера, аналогово-цифрового преобразователя, электрически связанного с резервным источником питания, измерительным датчиком, и исследуемый объект, встроенные в штатную камору корпуса и залитые отверждающимся электротехническим компаундом, отличающийся тем, что источник питания размещен в головном обтекателе, который кольцевым пояском базируется по резьбе в упор к открытому торцу корпуса, где источник питания через электроразъем подключен к микроконтроллеру, жестко связанному с исследуемым объектом в форме донного взрывателя, совмещенного с аналогово-цифровым преобразователем, свинченным с корпусом, при этом в диаметрально расположенных пазах крышки микроконтроллера геометрически замкнуты конгруэнтными выступами торца его оболочки разного профиля, причем микроконтроллер имеет электроразъем коммутации со стационарным считывающим устройством.

2. Телеметрический снаряд по п. 1, отличающийся тем, что датчик телеметрического блока в структуре печатной платы представляет собой измеритель механических нагрузок, а донный канал выполнен оптически прозрачным.

3. Телеметрический снаряд по пп. 1 и 2, отличающийся тем, что крышка с микроконтроллером жестко связаны стопором проворота.