CC BY
1
Gromov Alexey Alexandrovich, course officer - teacher, applicant, [email protected]. Russia, Penza, Branch of the Military Academy of the MTO named after Army General A. V.Khrulev,
Minakov Evgeny Ivanovich, doctor of technical sciences, professor, Russia, Tula, Tula State University,
Chashechnikov Mikhail Aleksandrovich, senior lecturer, Russia, Penza, Branch of the Military Academy of the MTO named after Army General A. V.Khrulev,
Petrenko Viktor Ivanovich, candidate of technical sciences, deputy head of the department, Russia, Penza, Branch of the Military Academy of the MTO named after Army General A. V. Khrulev,
Ishkov Anton Sergeevich, candidate of technical sciences, docent, asihkov@mail. ru, Russia, Pnza, Penza State
University
УДК 621.396.962
DOI: 10.24412/2071-6168-2023-12-407-408
РАЗРАБОТКА АВТОНОМНОГО ЭЛЕКТРОННОГО БЛОКА ЗАМЕДЛЕНИЯ СРАБАТЫВАНИЯ АРТИЛЛЕРИЙСКОГО РАДИОВЗРЫВАТЕЛЯ В РЕЖИМЕ ЗАПРЕГРАДНОГО ДЕЙСТВИЯ
Ф.Ф. Плескачевский, С.А. Куканов, М.С. Воротилин, А.Г. Елистратова
В статье рассмотрена реализация автономного электронного блока замедлителя срабатывания артиллерийского радиовзрывателя в режиме запреградного действия.
Ключевые слова: взрыватель, действие, взрыв, автономный блок.
Введение. Развитие современных артиллерийских комплексов идет по пути автоматизации подготовки к выстрелу, а также применения более широкой номенклатуры боеприпасов, решающих различные задачи.
Применение таких комплексов невозможно без создания электронных многорежимных и многофункциональных взрывателей для всей номенклатуры применяемых боеприпасов. При создании многорежимных взрывателей одной из наиболее сложной на сегодняшний момент задачей является обеспечение взрывателем режима контактного замедленного действия, т.е. срабатывания взрывателя артиллерийского снаряда после преодоления преграды через определённое время (от 4 до 18 мс) после контакта с преградой. Подобная задача решалась ранее, при разработке контактных взрывателей путем введения в его огневую цепь пиротехнического замедлителя.
Разработка автономного электронного блока замедления срабатывания артиллерийского радиовзрывателя. Для современного многорежимного радиовзрывателя являющегося электронным устройством поставленная задача впервые была решена с помощью электронного блока замедления срабатывания взрывателя. Сложность реализации поставленной задачи с помощью электронного блока, при размещении взрывателя в головной части снаряда, заключается в обеспечении его работоспособности после воздействия на взрыватель ударных перегрузок, при преодолении снарядом преграды.
Учитывая это, электронный Блок замедления срабатывания был размещен в резьбовой втулке взрывателя, отделив ее стальной перегородкой от верхней части взрывателя, которая полностью разрушается при встрече с преградой. Поскольку бортовой источник тока, который обеспечивает электрической энергией всю электрическую схему, расположен в разрушаемой части радиовзрывателя. Блок замедления срабатывания должен иметь автономный запас энергии для обеспечения своей работы с момента контакта с преградой до момента выдачи исполнительной команды. На рисунке 1 представлена структурная схема Блока замедления срабатывания, обеспечивающая следующие виды действия:
- мгновенное действие;
- малое замедление 4 - 8 мс;
- большое замедление 15 - 25 мс.
Выбор режима работы схемы осуществляется перед выстрелом с помощью внешнего установщика.
от источниа
СТАБ
команда на большое замедление
режим работы
от ударного
Большое замедление
Блокировка
мгновенного
действия
КБМД
НЕ (>■
команда на заряд цепи замедления
Рис. 1. Структурная схема блока замедления срабатывания
407
СТАБ - стабилизатор напряжения питания блока, ДШ - дешифратор режима работы, БУФ - буферный каскад, ПАМ - схема памяти, КБЗ - ключ большого замедления, КБМЗ - ключ блокировки мгновенного действия, НЕ - инвертор, КЗЦЗ - ключ заряда цепи замедления, ЦЗ - цепь замедления, ПУ - пороговое устройство, ИЛИ -схема или, ИК - исполнительный каскад.
Рассмотрим назначение блоков входящих в состав структурной схемы. Стабилизатор напряжения питания (СТАБ), предназначенный для формирования напряжения питания Блока замедления срабатывания, содержит резервные конденсаторы, которые обеспечивают работу блока после контакта с преградой. Дешифратор режима работы (ДШ) дешифрирует команду, поступающую от схемы управления. В рассматриваемой схеме три команды, которые определяют режим работы Блока замедления срабатывания. Эти команды передаются от схемы управления в Блок замедления срабатывания по одному проводу. Такое техническое решение обусловлено ограниченным количеством выводов микроконтроллера, на котором реализована схема управления МФВУ, в состав которого входит Блок замедления срабатывания.
С выхода дешифратора команда поступает в схему памяти, которая предназначена для сохранения управляющей команды после контакта с преградой в случае разрушения схемы управления или обрыва проводников, соединяющих схему управления с Блоком замедления срабатывания. Буферный каскад (БУФ), предназначенный для согласования ударного механизма со схемой блока, содержит схему памяти для сохранения состояния ударного механизма после контакта с преградой во избежание дребезга контактов ударного механизма. Ключ блокировки мгновенного действия (КБМ) предназначен для блокировки сигнала мгновенного действия, поступающего из буферного каскада на схему «ИЛИ» в случае, если схема находится в режиме замедления.
Ключ заряда цепи замедления (КЗЦЗ) предназначен для подключения выхода стабилизатора напряжения питания к цепи замедления (ЦЗ) по сигналу, поступающему с выхода инвертора (НЕ).
Цепь замедления представляет собой RC цепочку, постоянная времени которой определяет время замедления. После подключения к цепи замедления напряжения стабилизатора начинается процесс заряда емкости, входящей в состав цепи замедления. Напряжение на этом конденсаторе оценивается пороговым устройством (ПУ). При достижении напряжения на конденсаторе заданного порога, пороговое устройство выдает сигнала на схему «ИЛИ». С выхода схемы «ИЛИ» сигнал поступает на вход исполнительного каскада (ИК).
Если схема находится в режиме большой задержки, с помощью ключа большого замедления (КБЗ) подключается дополнительная емкость в цепи замедления, вследствие чего увеличивается постоянная времени цепи замедления.
На рисунке 2 изображена электрическая принципиальная схема блока замедления срабатывания.
Рис. 2. Схема электрическая принципиальная блока замедления срабатывания
Стабилизатор напряжения питания блока (СТАБ) реализован на транзисторе VT6 и стабилитроне VD2. Транзистор VT6 представляет собой эмиттерный повторитель, на вход которого подключен источник опорного напряжения на стабилитроне УЭ2. Конденсаторы С5 и С6 являются резервными и развязаны с источником тока диодом VD1.
Дешифратор (ДШ) реализован на элементах УТ1, VT2, VT3, С1, R5, R6 и С2. Сигнал, определяющий режим работы блока замедления, поступает на контакт 2 Блока замедления срабатывания. Установка Блока замедления срабатывания в режим мгновенного действия, при работе неконтактного датчика цели МФВУ, сигнал имеет вид прямоугольных импульсов с частотой 100кГц. Этот сигнал также используется неконтактным датчиком цели МФВУ. Номинал конденсатора С1 выбран таким, чтобы на выходе дешифратора формировалось напряжение, близкое к нулю.
При установке Блока замедления срабатывания в режим малого замедления сигнал, определяющий режим имеет вид последовательности импульсов с частотой 10 кГц, при этом на выходе дешифратора (ДШ) формируется напряжение, близкое к половине напряжения на выходе стабилизатора (СТАБ). Данное напряжение запоминается на конденсаторе С4, что приводит к открытию ключа блокировки мгновенного действия (КБМД) реализованном, на транзисторе УТ5. Резисторы R11 и R13 определяют порог открытия транзистора УТ5.
При установке Блока замедления срабатывания в режим большого замедления на вход установки режима работы блока подается постоянное напряжение около 5В, в результате на выходе дешифратора (ДШ) формируется
напряжение, близкое к напряжению на выходе стабилизатора (СТАБ). При этом, кроме транзистора VT5, открывается также транзистор VT4, который подключает к цепи замедления (R19, C8) дополнительный конденсатор С7. Резисторы R10 и R12 определяют порог открытия транзистора VT4.
Ударный механизм подключен к контакту 4 Блока замедления срабатывания и в случае контакта с преградой замыкает контакт 4 на общий провод. Электро-воспламенитель подключен к контакту 5. До встречи с преградой схема находится в следующем состоянии: источник тока запущен; конденсаторы С3 и С9 заряжены; транзисторы VT7 и VT9 закрыты; конденсатор С4 заряжен до напряжения, сответствующего режиму работы блока; транзисторы VT4 и VT5 находятся в состоянии, соответствующем напряжению (режиму работы) на конденсаторе С4; ударный механизм находится в разомкнутом состоянии.
В момент контакта с преградой ударный механизм замыкает контакт 4 на общий провод, вследствие чего происходит разряд конденсатора С3. На выходе элемента DD1.1 формируется напряжение, близкое к напряжению питания микросхемы. Конденсатор С3 фиксирует замкнутое состояние ударного механизма. Если после контакта с преградой ударный механизм разомкнется, то начнется заряд конденсатора С3 и схема блока будет находиться в состоянии срабатывания до момента, когда напряжение на конденсаторе С3 не достигнет порога срабатывания элемента DD1.1. На выходе элемента DD1.2 формируется напряжение, близкое к нулю. В случае, если на конденсаторе С4 отсутствует напряжение, что соответствует режиму мгновенного действия, напряжение с выхода элемента DD1.1 через резистор R14 поступает на вход логической схемы «ИЛИ», реализованной на диодной сборке DVD2. С выхода схемы «ИЛИ» напряжение поступает на вход исполнительного каскада, формирующего исполнительную команду.
В случае, если установлено одно из замедлений, транзистор VT5 открыт и блокирует напряжение с выхода элемента DD1.1. Поскольку напряжение на выходе элемента DD1.2 близко к нулю, транзистор V7 открывается и подключает выход стабилизатора напряжения питания блока к цепи замедления R19 C8. Начинается заряд конденсатора С8 через резистор R19. Когда напряжение на конденсаторе С8 достигает порога срабатывания элемента D1.3, на выходе элемента D1.4 формируется напряжение, близкое к напряжению питания микросхемы, которое через логическую схему «ИЛИ» поступает на вход исполнительного каскада, формирующего исполнительную команду. Постоянная времени цепи R19 C8 выбирается в зависимости от требуемого значения малого замедления.
В режиме большого замедления транзистор VT4 открыт и подключает к цепи замедления дополнительный конденсатор C7.
При проектировании данной схемы учитывалось, что в момент включения (выхода на режим источника тока) схема находится в состоянии срабатывания, поскольку конденсатор С3 не заряжен. Схема будет готова, когда вначале произойдёт заряд конденсатора С3, а затем заряд конденсатора С9.
Вывод. Описанное техническое решение позволяет реализовать в многорежимном взрывателе режим контактного и контактного замедленного действия с двумя временами замедления в условиях разрушения при взаимодействии с преградой головной части взрывателя и отсутствия энергии от основного источника тока. Успешное решение поставленной задачи подтверждено положительными результатами полигонных испытаний.
Список литературы
1. Петров Д.Г. Перспективы развития блоков боеприпасов. Труды 13-й Всероссийской научно-практической конференции «Актуальные проблемы защиты и безопасности». Том 1. СПб.: НПО специальных материалов, 2010. С. 165-175.
2. Основы теории радиолокационных систем с непрерывным излучением частотно-модулированных колебаний, Комаров И.В., Смольский С.М., 2010.
Плескачевский Феликс Феликсович, генеральный директор, [email protected]. Россия, Санкт-Петербург, АО «Научно-производственное предприятие «Дельта»,
Куканов Сергей Анатольевич, канд. техн. наук, доцент, Россия, Пенза, Филиал Военной академии материально-технического обеспечения (г. Пенза),
Воротилин Михаил Сергеевич, д-р техн. наук, профессор, проректор ТулГУ, Россия, Тула, Тульский государственный университет,
Елистратова Анна Григорьевна, старший преподаватель, Россия, Пенза, Пензенский государственный университет
DEVELOPMENT OF AN AUTONOMOUS ELECTRONIC UNIT FOR SLOWING DOWN THE OPERATION OF AN ARTILLERY RADIO FUSE IN THE MODE OF EMERGENCY ACTION
F.F. Pleskachevsky, S.A. Kukanov, M.S. Vorotilin, A.G. Elistratova
The article deals with the implementation of an autonomous electronic unit of an artillery radio trigger retarder in the mode of retrograde action.
Key words: fuse, action, explosion, autonomous unit.
Pleskachevsky Felix Feliksovich, general director, [email protected], Russia, St. Petersburg, JSC "Scientific and production Enterprise "Delta",
Kukanov Sergey Anatolyevich, candidate of technical sciences, вщсуте, Russia, Penza, Branch of the Military Academy of Material and Technical Support (Penza),
Vorotilin Mikhail Sergeevich, doctor of technical sciences, professor, vice-rector of Tula State University, Russia, Tula, Tula State University,
Elistratova Anna Grigoryevna, senior lecturer, Penza, Russia, Penza State University
УДК 621.396
DOI: 10.24412/2071-6168-2023-12-410-411
МЕТОДИКА МАТЕМАТИЧЕСКОГО МОДЕЛИРОВАНИЯ ВЛИЯНИЯ ПОДСТИЛАЮЩЕЙ ПОВЕРХНОСТИ НА СИГНАЛ, ОТРАЖЕННЫЙ ОТ ЦЕЛИ
Е.А Пафиков, Е.И. Минаков, А.Ю. Тычков, Д.В. Желонкин
Предложена методика математического моделирования влияния подстилающей поверхности на сигнал, позволяющая определить степень влияния подстилающей поверхности на радиолокационный сигнал, отраженный от цели, что является необходимым для решения задачи цифрового моделирования значений отраженного поверхностью сигнала.
Ключевые слова: подстилающая поверхность, бронетанковая техника, методика, сигнал, отражение.
В общем случае, при наблюдении бронетанковой техники (БТТ), находящийся на подстилающей поверхности, в составе переотраженного ею сигнала и2 ) имеются две составляющие: зеркальная Ц~2 ((), определяемая
коэффициентом зеркального отражения р и диффузная и2д (?), определяемая коэффициентом диффузного отражения . Удельный вклад каждой составляющей в суммарный сигнал и2 (^) зависит от степени шероховатости
подстилающей поверхности.
В случаях, когда удовлетворяется критерий Релея [1] и поверхность раздела можно считать гладкой, переотраженный сигнал и2 (() формируется только за счет зеркальной составляющей и2 ((), которая в данном случае определяется коэффициентом отражения от гладкой поверхности Ро. При этом, как показано на рисунке 1, каждой г-блестящей точке цели соответствует точка зеркального переотражения (антипод).
Количественная оценка влияния гладкой поверхности раздела на параметры переотраженного сигнала и2 ■ (() достаточно подробно проведена в работах [2,3].
Рассмотрим часто встречающийся в радиолокационной практике случай, когда критерий Релея не удовлетворяется и переотраженный сигнал равен сумме зеркальной и2 (?) и диффузной и2д () составляющих. Будем
считать, что при наблюдении г-той блестящей точки цели сигнал и2 . (?) формируется одной точкой зеркального
отражения, а и2д. () представляет собой сумму сигналов, рассеянных К точками на трассе «цель-РЛС»
и 2 д. (')=£ ^Шш (() О)
т=1
Известно [2], что для случаев, когда среднеквадратические значения углов наклона элементарных участ-
2са г,, „ ,
ков поверхности земли & =_, где I - радиус корреляции ординат неровностей, больше скользящего угла зеркального отражения у (рисунок 1), диффузно-рассеянный сигнал и2д (?) приходит к РЛС в основном от участков
земли, наиболее удаленных от антенны. Этому условию соответствует кривая I, которая характеризует распределение интенсивности диффузного отражения вдоль оси ОХдц.
При увеличении угла скольжения у максимальное значение переотраженного поверхностью сигнала и2д (() приближается к точке зеркального отражения, а распределение переотражения вдоль трассы «цель-РЛС»
описывается кривой 2 (рисунок 1).
Границы области формирования сигнала и2 ) для г-той блестящей точки цели определяются соотношениями:
Z = ±^
^ _ ¿\ 2 _ 1 f h y ^ Vh _ Г Л а_ 4
V Г1 r2 у
2
, Xi = h/2аа, Xi = h + Г2 )_Y/2хга, (2)
где Г2, Xъ X2, И - указаны на рисунке 2.
Из рисунка видно, что проекция области отражения на плоскость ХдцОц%дц имеет форму узкой полосы, симметричной относительно оси ХдцОц . В работе [3] показано, что в пределах области отражения распределение интенсивности диффузной составляющей вдоль оси Оц%дц близко к равномерному.
410
Г1 + Г2
