CC BY
177
УДИНЦЕВ1 Дмитрий Николаевич, доктор технических наук УСМАНОВ2 Рашид Ильнурович, кандидат технических наук БЕЛОКУР3 Андрей Владимирович КИРЮШИН4 Константин Сергеевич
ПУТИ СОЗДАНИЯ ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫХ СРЕДСТВ АКТИВНОГО ВОЗДЕЙСТВИЯ НА НАРУШИТЕЛЯ
В статье рассмотрено два пути создания электромагнитных инженерных боеприпасов. Первый путь основан на применении принципа электромагнитного ускорителя масс, второй - на принципе электрогидравлического эффекта. Создание данных электромагнитных боеприпасов позволит, значительно расширить сферу применения инженерных боеприпасов, повысит, их управляемость и решит, вопрос адаптивности степени воздействия к параметрам, цели.
Ключевые слова: инженерные боеприпасы., активное воздействие на нарушителя, электромагнитный ускоритель масс, электрогидравлический эффект
Two ways of the creation, electromagnetic engineering ammunition, is explored In article. The First way is based on usage of principle of the electromagnetic booster of the masses, the second on the principle of the hydroelectric effect. Creation of this electromagnetic ammunition, will allow to increase the sphere of usage the engineering ammunition, will raise their controllability and will settle the problem, to adaptability degree influences to parameter of the purpose.
Keywords: engineering ammunitions, active influence on the violator, electromagnetic booster of the masses, electro-hydraulic effect
Инженерные боеприпасы (ИБП) являются эффективным и сравнительно недорогостоящим оборонительным средством. Вместе с тем они имеют ряд недостатков. Ограничены возможности большинства инженерных боеприпасов по избирательному поражению целей и адаптивности к изменению параметров цели: удаление, состав (одиночная или групповая), человек или животное и т.п.
В настоящее время является актуальным и открытым вопрос обеспечения адаптивности инженерных боеприпасов к вариативности характеристик цели, а также обеспечения заданного уровня воздействия поражающих элементов (летальное или нелетальное поражение живой силы).
Инженерные боеприпасы ввиду содержания взрывчатых веществ опасны в
хранении и обращении, требуют специальной подготовки персонала для их применения. При установке осколочных противопехотных мин в неуправляемом варианте практически исключается возможность обслуживания средств сигнализации на охраняемом периметре и ремонт ограждения, обеспечение требуемого уровня пожарной безопасности (выкашивание травы). При возгорании высохшей травы высока вероятность самопроизвольного срабатывания мин.
Обезвреживание инженерных боеприпасов, особенно противопехотных мин, установленных в неуправляемом варианте, является сложным и трудоемким процессом. По опыту выполнения задач в Северо-Кавказском регионе, на одном и том же участке местности трудоемкость разминирования в
ряде случаев в 40 раз превышала трудоемкость минирования. Международные договоры, в том числе второй и пятый протоколы Конвенции о негуманном оружии («Женевской Конвенции»), накладывают ряд значительных ограничений на применение инженерных боеприпасов, что в целом снижает эффективность охраны и обороны различных объектов, если не решать проблему поражения живой силы и техники средствами, аналогичными инженерным боеприпасам.
Возможны несколько вариантов создания инженерных боеприпасов на новых принципах, позволяющих решить вышеуказанные проблемы.
Первое направление — разработка ИБ на принципе электромагнитного ускорителя масс, известного также под названием «пушка Гаусса» [1, 2, 3]. Пуш-
1 — доцент ВИ (ИВ) Общевойсковой академии ВС РФ,
2 — старший научный сотрудник ВИ (ИВ) Общевойсковой академии ВС РФ,
3 — научный сотрудник ВИ (ИВ) Общевойсковой академии ВС РФ,
4 - научный сотрудник ВИ (ИВ) Общевойсковой академии ВС РФ.
СПЕЦТЕХНИКА и связь № 3 2009
Рис. 1. Принципиальная схема многоступенчатого электромагнитного ускорителя масс (пушки Гаусса): 1 - накопитель энергии; 2 - направляющая; 3 - метательный ферромагнитный сердечник; 4 - обмотка;
5 - объект воздействия
ка Гаусса (рис. 1) состоит из соленоида, внутри которого находится ствол (как правило, из диэлектрика). В один из концов ствола вставляется снаряд (сделанный из ферромагнетика). При протекании электрического тока в соленоиде возникает магнитное поле, которое разгоняет снаряд, «втягивая» его внутрь соленоида. На концах снаряда при этом образуются полюса, симметричные полюсам катушки, из-за чего после прохода центра соленоида снаряд притягивается в обратном направлении, т.е. тормозится. Для наибольшего эффекта импульс тока в соленоиде должен быть кратковременным и мощным. Как правило, для получения такого импульса используются электрические конденсаторы с высоким рабочим напряжением. Параметры обмотки, снаряда и конденсаторов должны быть согласованы таким образом, чтобы при выстреле к моменту подлета снаряда к середине обмотки ток в последней уже успевал бы уменьшиться до минимального значения, то есть заряд конденсаторов был бы уже полностью израсходован. В таком случае КПД одноступенчатой пушки Гаусса будет максимальным [4]. В многоступенчатом электромагнитном ускорителе масс для повышения КПД используются последовательно несколько соленоидов.
С помощью электромагнитного ускорителя масс могут метаться не только «монолитные» предметы различной массы, но и группы мелких предметов, то есть аналоги поражающих элементов осколочных противопехотных мин (ППМ) [5]. Такое средство поражения (метательная установка - МУ) может быть использовано для защиты стаци-
онарных объектов, имеющих систему электроснабжения.
По сравнению с ИБП метательная установка несколько дороже, обладает большими массогабаритными характеристиками, энергопотреблением и т.д.
В то же время МУ обладает рядом важных преимуществ относительно ИБП:
♦ более высокий уровень безопасности в эксплуатации;
♦ возможность многоразового действия, как магазинного автоматического оружия;
♦ меньшая шумность и соответственно скрытность действия;
♦ возможность изменения параметров поражения (дальность, масса, количество поражающих элементов);
♦ возможность перенацеливания МУ в пределах широкого сектора.
Вторым направлением развития ИБ может быть создание электрогидро-ударного инженерного боеприпаса. Электрогидравлический эффект
(удар) [7] заключается в возникновении высокого давления в результате высоковольтного электрического разряда между погруженными в жидкость электродами. В боеприпасе в качестве источника кинетической энергии поражающих элементов используется электрогидроударная установка, включающая в себя емкость, заполненную рабочей жидкостью. Конструктивно боеприпас может быть выполнен в двух вариантах:
1) чугунная емкость с наружными насечками для обеспечения равномерного дробления корпуса;
2) сосуд с распределенными снаружи по стенкам готовыми поражающи-
ми элементами (стальные шарики, ролики и т.п.).
Емкость заполняется рабочей жидкостью (водой, трансформаторным маслом). Внутрь его вводятся два электрода (в первом варианте роль одного из электродов играет чугунный корпус боеприпаса). Электроды высоковольтными проводами подключаются к генератору высоковольтных импульсов электрического тока.
В жидкости формируется электрогид-равлический удар за счет подачи на линейную часть импульсов, обеспечивающих искровой электрический разряд между электродами. Факторы электро-гидравлического эффекта обеспечивают разрушение корпуса боеприпаса и передачу осколкам кинетической энергии, необходимой для обеспечения поражения целей в рамках определенной зоны поражения. Противопехотный осколочный гидроударный боеприпас работает следующим образом (рис. 2). При срабатывании ДП (ПУ) электроэнергия от ИЭЭ поступает на ЗУ, обеспечивающее заряд НЭ. КР преобразует энергию, накопленную в НЭ, в высоковольтный импульс, подающийся через КЛ и СУ на ЛЧ и обеспечивающий искровой электрический разряд между электродами формирующий электрогидравлический удар.
Вышеизложенное дает основание полагать, что существует возможность замены противопехотных осколочных мин кругового и направленного поражения на средства поражения, созданные на основе электрогидроударного боеприпаса и электромагнитного ускорителя масс.
На основе указанных средств поражения возможно создание автоматизированного комплекса поражения целей на основе системы «датчик цели (ДЦ) — блок управления (БУ) — метательные установки».
Датчики цели могут быть установлены в различных секторах и на различных рубежах в местах возможного появления цели и идентифицировать цели по ряду параметров, выделяя среди них человека с оружием. При идентификации заданной цели ДЦ информирует об этом БУ, который с учетом дальности до цели и параметров цели дает команду соответствующей МУ на прицеливание по данному сектору, зарядку кон-
нарушитель
нарушитель
Рис. 2. Структурная схема противопехотного осколочного гидроударного боеприпаса: источник электрической энергии - ИЭЭ; кабельная линия - КЛ; соединительное устройство - СУ; датчик подрыва (пульт управления) - ДП (ПУ); блок формирования импульсов - БФИ; включающий зарядное устройство - ЗУ; накопитель энергии - НЭ; коммутатор - КР; линейная часть - ЛЧ
денсаторов до необходимой емкости, задействование требуемого количества катушек, заряжание соответствующим снарядом и на поражение цели.
При полуавтоматическом режиме комплекс изготавливается к поражению цели и информирует об этом оператора («запрашивает» разрешение
на поражение). Оператор оценивает информацию, принимает решение и при необходимости дает команду на поражение цели. Возможность функционирования комплекса в таком режиме позволит сократить время и автоматизировать процесс изготовки к поражению цели и в то же вре-
мя обеспечить избирательность поражения.
Создание данных электромагнитных боеприпасов позволит значительно расширить сферу применения инженерных боеприпасов, повысит их управляемость и решит вопрос адаптивности степени воздействия к параметрам цели
Литература
1. Гаусс К.Ф. Сборник статей под ред. Виноградова. — М.: АН, 1956. — С. 71 - 96.
2. Путилов К.А. Курс физики. Том 2. Учение об электричестве (6-е издание). — М.: ГИФМЛ, 1963. — С. 25 - 55.
3. Чунихин А.А. Электрические аппараты. Общий курс. — М.: Энергоатомиздат, 1988. — С. 22 - 23.
4. Многоступенчатый электромагнитный ускоритель масс/ http://ru.wikipedia.org
5. Электромагнитный инженерный боеприпас. Заявка на полезную модель № 2009116786 от. 05.05.2009 г. Удинцев Д.Н., Русин П.В., Усманов Р.И., Белокур А.В., Кирюшин К.С. и др.
6. Осколочный электрогидроударный боеприпас. Положительное решение о выдаче патента на осколочный инженерный боеприпас электрогидроударного действия. Удинцев Д.Н., Русин П.В., Усманов Р.И. и др.
7. Теоретические основы, электротехники. Под редакцией доктора технических наук Каплянского А.Е. — М.: ГИФМЛ,
1963. - С. 56 - 88.
