Патент на изобретение №2310157

(54) СПОСОБ УПРАВЛЕНИЯ ПОДРЫВОМ ТАНДЕМНОЙ БОЕВОЙ ЧАСТИ (ВАРИАНТЫ) И СИСТЕМА ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ (ВАРИАНТЫ)

(57) Реферат:

Изобретение относится к военной технике, конкретнее – к подрыву тандемных боевых частей, которые находят широкое применение в управляемых и неуправляемых ракетах. Техническим результатом является повышение надежности. В способе управления подрывом тандемной боевой части с момента замыкания контактов датчика подрыва формируют скачок напряжения. Вырабатывают монотонно изменяющееся напряжение, сравнивают его с частью величины скачка напряжения, при этом в момент их равенства вырабатывают сигнал, подключающий второе взрывное устройство ко второму аккумулирующему конденсатору. В систему управления подрывом тандемной боевой части введены делитель напряжения и последовательно соединенные формирователь скачка напряжения, формирователь линейно изменяющегося напряжения и компаратор. При этом вход делителя напряжения соединен с выходом формирователя скачка напряжения, а выход – со вторым входом компаратора, что позволяет исключить влияние изменения величины напряжения на втором аккумулирующем конденсаторе на работу системы подрыва второй боевой части за счет компенсации этого изменения, уменьшаются массогабаритные показатели, а значит повышаются надежность при возникновении механической перегрузки. 4 н.п. ф-лы, 3 ил.

Изобретение относится к способу и системам управления подрывом тандемных боевых частей (БЧ), которые находят широкое применение в управляемых и неуправляемых ракетах.

Тандемная БЧ представляет собой устройство, в котором подрыв первой БЧ осуществляют для снятия защиты цели, например динамической, а подрыв второй БЧ (основного заряда) производят с небольшой задержкой для уничтожения самой цели.

Известны способ управления подрывом тандемной боевой части и система для его осуществления [патент РФ №2246095 от 18.06.03 г. МПК⁷ F42C 11/06]. Способ управления подрывом тандемной боевой части включает предварительный заряд первого аккумулирующего конденсатора, подачу энергии с первого аккумулирующего конденсатора на первое взрывное устройство после замыкания контактов датчика подрыва, последующее формирование задерживающего импульса, которым подключают второе взрывное устройство ко второму аккумулирующему конденсатору, при этом осуществляют предварительный заряд первого и второго аккумулирующих конденсаторов от бортового источника питания, в момент замыкания контактов датчика подрыва формируют импульс запуска, передним фронтом которого формируют задержанный импульс.

Система управления подрывом тандемной БЧ содержит источник энергии, предохранительное устройство, датчик подрыва, первый аккумулирующий конденсатор, первое взрывное устройство и второй аккумулирующий конденсатор, выводы которого шунтированы цепочкой, состоящей из последовательно соединенных второго взрывного устройства и электронного ключа, управляющий вход которого подключен к выходу схемы задержки, введены два токоограничивающих элемента и формирователь импульса запуска, причем в качестве источника энергии использован бортовой источник питания, который подключен через предохранительное устройство к первым выводам первого и второго токоограничивающего элемента, вторые входы которых соединены, соответственно, с первым и вторым аккумулирующим конденсатором, при этом первый аккумулирующий конденсатор шунтирован цепочкой, состоящей из последовательно включенных первого взрывного устройства и датчика подрыва, вывод датчика подрыва, соединенный с первым взрывным устройством, подключен ко входу формирователя импульса запуска, выход которого соединен со входом схемы задержки, запитываемой от второго аккумулирующего конденсатора.

В известном способе управления подрывом тандемной боевой части и системе, его реализующей, существенно повышена надежность за счет автономного функционирования устройств и элементов, управляющих подрывом второго взрывного устройства с момента подрыва первого. При этом эффективность поражения цели определяется (в том числе) величиной задержки времени срабатывания второй БЧ, которая не должна зависеть от величины напряжения на втором аккумулирующем конденсаторе. Исключение влияния изменения величины напряжения, подаваемого со второго аккумулирующего конденсатора на вход питания схемы задержки (например, ждущего мультивибратора в известной системе по патенту №2246095), например, за счет применения стабилизатора напряжения, подключенного к выходу второго аккумулирующего конденсатора, приведет к увеличению тока потребления и величины минимально допустимого напряжения на конденсаторе. Это увеличит емкость, а значит и массу второго аккумулирующего конденсатора, что приведет при возникновении механической перегрузки (в момент удара ракеты о цель и разрушения ракеты) к снижению надежности срабатывания системы подрыва второй боевой части.

Таким образом, недостатком известного технического решения (способа и устройства) является низкая надежность срабатывания системы подрыва второй боевой части.

Задачей настоящего изобретения является повышение надежности системы подрыва второй боевой части.

Поставленная задача решается за счет того, что в способе управления подрывом тандемной БЧ (первый вариант), включающем предварительный заряд первого и второго аккумулирующих конденсаторов от бортового источника питания и подачу энергии с первого аккумулирующего конденсатора на первое взрывное устройство после замыкания контактов датчика подрыва, с момента замыкания контактов датчика подрыва формируют скачок напряжения, из которого вырабатывают монотонно изменяющееся напряжение, сравниваемое с частью величины амплитуды скачка напряжения, и в момент их равенства вырабатывают сигнал, подключающий второе взрывное устройство ко второму аккумулирующему конденсатору.

Поставленная задача решается также за счет того, что в способе управления подрывом тандемной БЧ (второй вариант), включающем предварительный заряд первого и второго аккумулирующих конденсаторов от бортового источника питания и подачу энергии с первого аккумулирующего конденсатора на первое взрывное устройство после замыкания контактов датчика подрыва, с момента замыкания контактов датчика подрыва формируют скачок напряжения, из которого вырабатывают монотонно изменяющееся напряжение, сравниваемое с частью величины напряжения со второго аккумулирующего конденсатора, и в момент их равенства вырабатывают сигнал, подключающий второе взрывное устройство ко второму аккумулирующему конденсатору, при этом величина напряжения на втором аккумулирующем конденсаторе задает величину амплитуды скачка напряжения.

Система управления подрывом тандемной БЧ (первый вариант), реализующая способ управления подрывом тандемной БЧ (первый вариант), содержит последовательно включенные бортовой источник питания, предохранительное устройство и систему управления подрывом первой боевой части, включающую последовательно соединенные первый токоограничивающий элемент и первый аккумулирующий конденсатор, который шунтирован цепочкой, состоящей из последовательно включенных первого взрывного устройства и датчика подрыва, а также систему управления подрывом второй боевой части, в которую входят второе взрывное устройство, подключенное через электронный ключ ко второму аккумулирующему конденсатору, соединенному через второй токоограничивающий элемент с выходом предохранительного устройства, введены делитель напряжения и последовательно соединенные формирователь скачка напряжения, формирователь монотонно изменяющегося напряжения и компаратор, при этом вход делителя напряжения соединен с выходом формирователя скачка напряжения, а выход – со вторым входом компаратора, вход формирователя скачка напряжения соединен с выходом системы управления подрывом первой боевой части, а выход компаратора – со входом управления электронного ключа.

Система управления подрывом тандемной БЧ (второй вариант) реализующая способ управления подрывом тандемной БЧ (второй вариант), содержит последовательно включенные бортовой источник питания, предохранительное устройство и систему управления подрывом первой боевой части, включающую последовательно соединенные первый токоограничивающий элемент и первый аккумулирующий конденсатор, который шунтирован цепочкой, состоящей из последовательно включенных первого взрывного устройства и датчика подрыва, а также систему управления подрывом второй боевой части, в которую входят второе взрывное устройство, подключенное через электронный ключ ко второму аккумулирующему конденсатору, соединенному через второй токоограничивающий элемент с выходом предохранительного устройства, в систему управления подрывом второй боевой части введены делитель напряжения и последовательно соединенные формирователь скачка напряжения, формирователь монотонно изменяющегося напряжения и компаратор, при этом вход делителя напряжения соединен со вторым аккумулирующим конденсатором, а выход – со вторым входом компаратора, вход формирователя скачка напряжения соединен с выходом системы управления подрывом первой боевой части, а выход компаратора – со входом управления электронного ключа, причем формирователь скачка напряжения запитан от второго аккумулирующего конденсатора.

Заявленный способ (первый вариант) реализуется следующим образом. На ракете, например, после ее старта и удаления на безопасное расстояние, предварительно заряжают от бортового источника питания первый и второй аккумулирующие конденсаторы. Осуществляют подачу энергии с первого аккумулирующего конденсатора на первое взрывное устройство после замыкания контактов датчика подрыва, например, при касании ракеты цели. С момента замыкания контактов датчика подрыва формируют скачок напряжения, например, положительной полярности относительно нулевого уровня. Этот скачок напряжения вырабатывает монотонно изменяющееся напряжение, например линейно изменяющееся.

Линейно изменяющееся напряжение (например, его текущую линейно нарастающую амплитуду положительной полярности) сравнивают с частью величины (амплитуды) скачка напряжения той же полярности. В момент равенства их величин вырабатывают сигнал, например задержанный скачок напряжения, при этом сам момент времени формирования скачка (фронта) будет являться временем задержки. Этим сигналом подключают второе взрывное устройство ко второму аккумулирующему конденсатору, в результате чего срабатывает вторая БЧ.

Способ управления подрывом тандемной БЧ (второй вариант), отличающийся от изложенного выше (первого варианта) тем, что сравнивают монотонно изменяющееся напряжение с частью величины напряжения, например с выхода резисторного делителя напряжения, вход которого подключен ко второму аккумулирующему конденсатору, т.е. с частью напряжения со второго аккумулирующего конденсатора, при этом величина напряжения на втором аккумулирующем конденсаторе задает (определяет) величину амплитуды скачка напряжения, а следовательно, и амплитуду, например, линейно изменяющего напряжения.

Таким образом, как в первом, так и во втором вариантах сравниваемые напряжения при изменении величины напряжения на втором аккумулирующем конденсаторе будут изменяться прямо пропорционально, что не скажется практически на длительности формируемого импульса задержки.

Предлагаемое изобретение поясняется фиг.1, 2 и 3. На фиг.1 и 2 приведены структурные электрические схемы систем управления подрывом тандемной БЧ, соответственно первого и второго вариантов, где представлены: 1 – бортовой источник питания (БИП), 2 – предохранительное устройство (ПУ), 3 – система управления подрывом первой БЧ (СУП1), 4а и 4б – первый и второй аккумулирующие конденсаторы, соответственно из первой и второй системы управления подрывом (АК1 и АК2), 5а и 5б – первый и второй токоограничивающие элементы, соответственно из первой и второй системы управления подрывом (ТЭ1 и ТЭ2), 6а и 6б – первое и второе взрывные устройства, соответственно из первой и второй системы управления подрывом (ВУ1 и ВУ2), 7 – датчик подрыва (ДП), 8 – система управления подрывом второй БЧ (СУП2), 9 – формирователь скачка напряжения (ФСН), 10 – делитель напряжения (ДН), 11 – формирователь монотонно изменяющегося напряжения (ФМН), 12 – компаратор (К), 13 – электронный ключ (ЭК), R1, R2 – резисторы.

На фиг.3 приведены эпюры сигналов, где “а” – сигнал на выходе датчика подрыва 7, “б” – сигнал на выходе формирователя скачка напряжения 9 (сплошная линия) и сигнал на выходе формирователя монотонно изменяющегося напряжения 11 (пунктир), “в” – сигнал на выходе компаратора 12.

Система управления подрывом тандемной боевой части (первый вариант) содержит последовательно включенные бортовой источник питания 1, предохранительное устройство 2 и систему управления подрывом первой БЧ 3. Система управления подрывом первой БЧ 3 включает последовательно соединенные первый токоограничивающий элемент 5а и первый аккумулирующий конденсатор 4а, который шунтирован цепочкой, состоящей из последовательно включенных первого взрывного устройства 6а и датчика подрыва 7. В системе управления подрывом второй БЧ 8 второе взрывное устройство 6б подключено через электронный ключ 13 ко второму аккумулирующему конденсатору 4б. Аккумулирующий конденсатор 4б соединен через второй токоограничивающий элемент 5б с выходом предохранительного устройства 2. Последовательно соединены формирователь скачка напряжения 9, формирователь монотонно изменяющегося напряжения 11 и компаратор 12. Вход делителя напряжения 10 соединен с выходом формирователя скачка напряжения 9, а выход – со вторым входом компаратора 12. Вход формирователя скачка напряжения 9 соединен с выходом системы управления подрывом первой БЧ 3. Выход компаратора 12 соединен со входом управления электронного ключа 13.

Система управления подрывом тандемной боевой части (второй вариант) содержит последовательно включенные бортовой источник питания 1, предохранительное устройство 2 и систему управления подрывом первой БЧ 3. Система управления подрывом первой БЧ 3 включает последовательно соединенные первый токоограничивающий элемент 5а и первый аккумулирующий конденсатор 4а, который шунтирован цепочкой, состоящей из последовательно включенных первого взрывного устройства 6а и датчика подрыва 7. В системе управления подрывом второй БЧ 8 второе взрывное устройство 6б подключено через электронный ключ 13 ко второму аккумулирующему конденсатору 4б. Аккумулирующий конденсатор 4б соединен через второй токоограничивающий элемент 5б с выходом предохранительного устройства 2. Последовательно соединены формирователь скачка напряжения 9, формирователь монотонно изменяющегося напряжения 11 и компаратор 12. Вход делителя напряжения 10 соединен со вторым аккумулирующим конденсатором 4б, а выход – со вторым входом компаратора 12. Вход формирователя скачка напряжения 9 соединен с выходом системы управления подрывом первой БЧ 3. Выход компаратора 12 соединен со входом управления электронного ключа 13. Формирователя скачка напряжения 9 запитан от второго аккумулирующего конденсатора 4б.

Бортовой источник питания 1 может быть выполнен аналогично как в известном устройстве [патент №2246095], т.е. как однополярный или двухполярный. В связи с изложенным, вторые выводы аккумулирующего конденсатора 4б и делителя напряжения 10, соединенные с корпусом (как приведено на фиг.1), могут быть соединены также и со вторым выводом бортового источника питания 1 (при выполнении его двухполярным). Аналогичным образом могут быть запитаны устройства, входящие в состав системы управления подрывом второй БЧ 8, что не оказывает влияние на решение поставленной задачи.

Предохранительное устройство 2, система управления подрывом первой БЧ 3, второй токоограничивающий элемент 5б, второй аккумулирующий конденсатор 4б, электронный ключ 13 и взрывное устройство 6б могут быть выполнены аналогично как в устройстве по патенту №2246095.

Формирователь скачка напряжения 9 может быть выполнен как ждущий мультивибратор, вырабатывающий импульс, длительность которого превышает время задержки (t_З), либо как «RS»-триггер, например на микросхеме 564ТР2, содержащей четыре «RS»-триггера, на “R” вход одного из которых подают импульс, формируемый, например, дифференциальной RC-цепью при подаче питания на систему управления подрывом второй БЧ 8 с выхода предохранительного устройства 2. Этот импульс установит на выходе «RS»-триггера нулевой логический импульс, а наличие импульса на его входе “S” (например, инвертируя сигнал, приведенный на эпюре “а” фиг.2 в описании изобретения) установит на выходе «RS»-триггера единичный логический уровень.

Формирователь монотонно изменяющегося напряжения 11 может быть выполнен как RC интегрирующая цепочка [В.Т.Фролкин, Л.Н.Попов “Импульсные устройства”. М., “Сов. радио”, 1980 г., стр.241, рис.9.5]. Компаратор 12, например микросхема 521СА3, запитываемая от второго аккумулирующего конденсатора.

Заявленная система управления подрывом тандемной БЧ (первый вариант) фиг.1 работает следующим образом. В исходном состоянии контакты предохранительного устройства 2, датчика подрыва 7 и электронного ключа 13 разомкнуты. После старта и удаления ракеты на безопасное расстояние от места пуска контакты предохранительного устройства 2 замыкаются, при этом от бортового источника питания 1 через предохранительное устройство 2 и токоограничивающие элементы 5а и 5б происходит заряд аккумулирующих конденсаторов, соответственно 4а и 4б.

При касании, например, головными контактами ракеты цели, замыкаются контакты датчика подрыва 7 и первое взрывное устройство 6а подключается к аккумулирующему конденсатору 4а (момент времени t₁ на эпюре “а” фиг.3). Электрический сигнал с выхода системы управления подрывом первой БЧ 3 (эпюра “а” фиг.3) поступает на вход формирователя скачка напряжения 9, (работающего в ключевом режиме), на выходе которого с момента времени t₁ формируется положительное напряжение (эпюра “б”, сплошная линия на фиг.3). Этот сигнал поступает на вход формирователя монотонно изменяющегося напряжения 11, который формирует (в данном случае) линейно нарастающее напряжение.

Сигнал с выхода формирователя монотонно изменяющегося напряжения 11 поступает на первый вход компаратора, на второй вход которого через делитель напряжения 10, выполненного на резисторах R1 и R2 (эпюра “б”, пунктир на фиг.3), поступает сигнал с формирователя скачка напряжения 9. В момент равенства величин этих напряжений (момент времени t₂) на выходе компаратора 12 формируется сигнал, приведенный на фиг.3 эпюра “в”. Этот сигнал поступает на второй вход управления электронного ключа 13 и подключает второй аккумулирующий конденсатор 4б ко второму взрывному устройству 6б.

Таким образом, срабатывание второго взрывного устройства 6б произойдет через время t_З (задержки) после срабатывания первого взрывного устройства 6а.

Формирователь скачка напряжения 9 и компаратор 12 запитывают от второго аккумулирующего конденсатора 4б, второй вывод которого соединен с корпусом, как показано на фиг.1, либо, например, выводом второй батареи (при выполнении бортового источника питания 1 в виде двух батарей) как в прототипе (патент РФ №2246095, описание фиг.2).

Изменение величины напряжения на втором аккумулирующем конденсаторе 4б приведет к прямо пропорциональному изменению величин сигналов на выходах формирователя скачка напряжения 9 и формирователя монотонно изменяющегося напряжения 11 (эпюры “б” на фиг.3), что взаимно скомпенсируется на выходе компаратора 12 и не скажется на длительности t_З, при этом t_З=const.

Заявленная система управления подрывом тандемной БЧ (второй вариант) фиг.3 работает аналогично первому, при этом вход делителя напряжения 10 подключен к аккумулирующему конденсатору 4б и напряжение со второго аккумулирующего конденсатора поступает на вход делителя 10. Кроме того, формирователь скачка напряжения 9 запитывается от второго аккумулирующего конденсатора, что также исключает влияние изменения напряжения на втором аккумулирующем конденсаторе 4б и не скажется на длительности t_З.

Следовательно, предлагаемая группа изобретений – способ управления подрывом тандемной БЧ и система для его осуществления, позволяет исключить влияние изменения величины напряжения на втором аккумулирующем конденсаторе на работу системы подрыва второй БЧ за счет компенсации этого изменения, что позволило уменьшить массогабаритные показатели, а значит повысить надежность при возникновении механической перегрузки.

Формула изобретения

1. Способ управления подрывом тандемной БЧ, включающий предварительный заряд первого и второго аккумулирующих конденсаторов от бортового источника питания и подачу энергии с первого аккумулирующего конденсатора на первое взрывное устройство после замыкания контактов датчика подрыва, отличающийся тем, что с момента замыкания контактов датчика подрыва формируют скачок напряжения, по времени возникновения которого вырабатывают монотонно изменяющееся напряжение, сравнивают его с частью величины амплитуды скачка напряжения и в момент их равенства вырабатывают сигнал, подключающий второе взрывное устройство ко второму аккумулирующему конденсатору.

2. Способ управления подрывом тандемной БЧ, включающий предварительный заряд первого и второго аккумулирующих конденсаторов от бортового источника питания и подачу энергии с первого аккумулирующего конденсатора на первое взрывное устройство после замыкания контактов датчика подрыва, отличающийся тем, что с момента замыкания контактов датчика подрыва формируют скачок напряжения, по времени возникновения которого вырабатывают монотонно изменяющееся напряжение, сравнивают его с частью величины напряжения со второго аккумулирующего конденсатора, и в момент их равенства вырабатывают сигнал, подключающий второе взрывное устройство ко второму аккумулирующему конденсатору, при этом по величине напряжения на втором аккумулирующем конденсаторе задают величину амплитуды скачка напряжения.

3. Система управления подрывом тандемной БЧ, содержащая последовательно включенные бортовой источник питания, предохранительное устройство и систему управления подрывом первой боевой части, включающую последовательно соединенные первый токоограничивающий элемент и первый аккумулирующий конденсатор, который шунтирован цепочкой, состоящей из последовательно включенных первого взрывного устройства и датчика подрыва, а также систему управления подрывом второй боевой части, в которую входят второе взрывное устройство, подключенное через электронный ключ ко второму аккумулирующему конденсатору, соединенному через второй токоограничивающий элемент с выходом предохранительного устройства, отличающаяся тем, что в систему управления подрывом второй боевой части введены делитель напряжения и последовательно соединенные формирователь скачка напряжения, формирователь монотонно изменяющегося напряжения и компаратор, при этом вход делителя напряжения соединен с выходом формирователя скачка напряжения, а выход – со вторым входом компаратора, вход формирователя скачка напряжения соединен с выходом системы управления подрывом первой боевой части, а выход компаратора – со входом управления электронного ключа.

4. Система управления подрывом тандемной БЧ, содержащая последовательно включенные бортовой источник питания, предохранительное устройство и систему управления подрывом первой боевой части, включающую последовательно соединенные первый токоограничивающий элемент и первый аккумулирующий конденсатор, который шунтирован цепочкой, состоящей из последовательно включенных первого взрывного устройства и датчика подрыва, а также систему управления подрывом второй боевой части, в которую входят второе взрывное устройство, подключенное через электронный ключ ко второму аккумулирующему конденсатору, соединенному через второй токоограничивающий элемент с выходом предохранительного устройства, отличающаяся тем, что в систему управления подрывом второй боевой части введены делитель напряжения и последовательно соединенные формирователь скачка напряжения, формирователь монотонно изменяющегося напряжения и компаратор, при этом вход делителя напряжения соединен со вторым аккумулирующим конденсатором, а выход – со вторым входом компаратора, вход формирователя скачка напряжения соединен с выходом системы управления подрывом первой боевой части, а выход компаратора – со входом управления электронного ключа, причем формирователь скачка напряжения запитан от второго аккумулирующего конденсатора.

РИСУНКИ