Программируемый снаряд

Изобретение относится к области программирования снаряда во время прохождения через ствол. Программируемый снаряд, по меньшей мере, с одним накопителем энергии, одним электронным блоком и взрывателем, а также, по меньшей мере, с одним датчиком для приема сигнала с частотой f₂ для передачи энергии, которая может направляться в накопитель энергии, и для приема посланного для программирования сигнала с частотой (f₃) и передачей данного сигнала электронному блоку для программирования. Программирование, так же как передача энергии, осуществляется при прохождении снаряда (1) через ствол оружия, дульный тормоз или подобный элемент, который используется в качестве волновода ниже граничной частоты. Изобретение позволяет осуществить оптимальное программирование и/или передачу энергии и создать снаряд простой компоновки. 2 н и 4 з.п. ф-лы, 5 ил.

 

Изобретение относится к проблеме программирования снаряда во время прохождения сквозь ствол и т.п. Кроме того, предусмотрена передача энергии на снаряд при прохождении сквозь ствол.

Программируемому снаряду должна быть сообщена информация относительно времени его детонации и/или траектории полета. В системах, в которых рассчитывается время детонации из измеренной начальной скорости V₀ снаряда, информация может передаваться только на ствол и/или в полете. Если программирование осуществляется еще перед выходом из ствола, снаряд пролетает, как правило, мимо программного устройства с начальной скоростью V₀ и вместе с тем с относительным смещением к программному устройству.

Известное программное устройство описано в публикации СН 691143 А5. С помощью контурной катушки передатчика информация индуктивно через катушку обратной связи передается в/на снаряд. Независимо от громоздкой конструкции программного устройства неэкранированная контурная катушка передатчика может привести к нежелательной радиации, так как катушка действует так же, как антенна. Излучаемый сигнал может фиксироваться и быть получен на основании данных о месте установки орудия.

Из публикации WO 2009/085064 А2 известен способ, при котором программирование осуществляется посыланием вслед световых лучей. Для этого снаряд снабжен по периметру оптическими датчиками.

Не опубликованная ранее публикация DE 10 2009024508.1 относится к способу корректирования траектории полета управляемого снаряда, специально посредством калибрования снаряда соответственно среднекалиберного снаряда. При этом предложено каждым снарядом в отдельности вести огонь (непрерывный огонь, быстрый одиночный огонь), а дополнительную информацию по отдельному снаряду передавать в направлении магнитного поля земли. Калибрование снаряда осуществляется по принципу управления снарядами по ведущему лучу. Каждый снаряд считывает только определенный для снаряда ведущий луч и посредством дополнительной информации может определять свое абсолютное положение в пространстве, чтобы таким образом добиться правильного корректирующего импульса.

Альтернативные возможности передачи, например, посредством микроволнового генератора, известны, в том числе из публикации ЕР 1726911 A1.

Поэтому хотя во время полета программирование технически возможно, однако, и оно подвержено простым помехам.

Для программируемых боеприпасов энергия должна передаваться снаряду для интегрированной в него электроники и для запуска детонационной цепи. Для этого различные боеприпасы имеют небольшие аккумуляторные батареи, которые обеспечиваются необходимой энергией. Другие программируются перед выстрелом и снабжаются энергией. Если происходит устойчивая подача энергии, например, во время хранения или в процессе заряжания в оружие, это может привести к нежелательному разрыву снаряда при сбое электроники. Таким образом, использование простых накопителей энергии, таких как аккумуляторные батареи, не всегда целесообразно.

Поэтому из соображений безопасности рекомендуется доставлять энергию снаряду только непосредственно перед выстрелом, например, после взрыва заряда и перед выходом из ствола оружия. Благодаря этому гарантируется, что перед выстрелом не произойдет детонации снаряда, так как у него нет для этого необходимой энергии.

Аккумуляторная батарея из публикации DE 3150172 А активируется только после того, как снаряд покинет ствол орудия, что происходит, в том числе посредством механического программного реле времени. И аккумуляторная батарея в публикации DE 19941301 А активируется только посредством больших ускорений при выстреле.

В соответствии с публикацией DE 488866 А конденсатор взрывателя заряжается в положении выстрела через внешние контакты. Запальный конденсатор заряжается согласно публикации DE 10 2007007404 А уже после окончания дальнего возведения, то есть примерно за две секунды до окончания времени работы взрывателя. Запальный конденсатор в соответствии с публикацией DE 2653241 А заряжается перед выстрелом индуктивно через электромагнитные катушки.

В публикации US 4,144,815 А описан тип устройства для передачи энергии, у которого ствол служит микроволновым проводником, так что перед выстрелом происходит передача энергии и данных. Приемная антенна на взрывателе получает посылаемый сигнал и передает его через переключатель или к выпрямителю, или к работающему в качестве демодулятора фильтру, который выделяет из принимаемого сигнала данные. Выпрямитель служит для генерации из входного сигнала напряжения питания, которое затем накапливается.

Известны также устройства, которые получают энергию из кинетической энергии снаряда. Механизм, встроенный в снаряд, преобразует из ускорения после запала заряда необходимую энергию в электромагнитную энергию и тем самым заряжает находящийся в снаряде накопитель.

В публикации СН 586384 описан способ, при котором посредством линейного ускорения выстрела ведущий поясок из мягкого железа и кольцевой постоянный магнит смещаются относительно индукционной катушки в направлении оси снаряда, из-за чего в катушке создается напряжение, которое заряжает конденсатор. Для обеспечения безопасности согласно публикации СН 586889 данный модуль снабжается средствами защиты при транспортировке, которые разрушаются только в результате большого ускорения, возникающего при выстреле.

Недостатком может быть то, что используется ускорение снаряда в стволе орудия. При этом ускорением невозможно точно управлять. Различные процессы зарядки влияют таким образом, что снаряду сообщается слишком много или слишком мало энергии для полета. Недостатком слишком малого количества энергии является то, что не гарантируется функциональность. Другим недостатком является сложный и, следовательно, занимающий место механизм для преобразования механической энергии в электромагнитную энергию. Кроме того, данный механизм может быть разрушен при высоком воздействии внешних факторов (воздействие во время запуска, поперечные ускорения и вращение снаряда) на снаряд во время выстрела. Для предотвращения этого необходимы конструктивные меры, которые не только увеличивают цену снаряда, но и требуют больше места в снаряде и делают его более тяжелым.

Генераторы в головке снаряда предложены в публикации DE 2518266 и DE 10341713 A.

В качестве альтернативы к ним предложено использовать и выполнять пьезоэлектрические кристаллы, как в публикациях DE 7702073 A, DE 2539541 А или DE 2847548 A.

Последние должны заменить известные механизмы преобразования энергии системой передачи энергии, которая со своей стороны передает необходимую энергию снаряду не позднее прохождения ствола.

Задачей изобретения является создание снаряда, который имеет простую компоновку и позволяет осуществлять оптимальное программирование и/или оптимальную передачу энергии.

Задача решается посредством признаков пунктов 1 соответственно 4 формулы изобретения. Предпочтительные формы осуществления изобретения представлены в дополнительных пунктах формулы изобретения.

При этом изобретение исходит из идеи выполнения программирования и передачи энергии индуктивными и/или емкостными датчиками. Для этого в снаряде устанавливается датчик, который принимает запрограммированный сигнал, а также электрически связанный с данным датчиком процессор, который осуществляет программирование и инициирует вследствие этого к заданному времени взрыв снаряда. Электрический накопитель служит для снабжения энергией электроники процессора. В предпочтительном варианте исполнения изобретения он получает энергию при прохождении ствола оружия и/или дульного тормоза.

В предпочтительном варианте осуществления в качестве волновода ниже граничной частоты используется ствол, дульный тормоз или дополнительная часть между концом ствола и дульным тормозом, а также устанавливаемая на дульном тормозе часть.

Подобный способ с устройством для измерения начальной скорости снаряда и т.п. известен уже из публикации DE 10 2006058375 А. В ней предложено использовать в качестве волновода ствол, соответственно пусковую трубу и/или части дульного тормоза (волноводом считается трубка с характерным поперечным сечением, которая имеет стенку с высокой электропроводностью. В технике широко распространены, прежде всего, волноводы с прямоугольным и круглым сечениями). Трубка работает ниже граничной частоты соответствующего режима волновода. Однако не предложено применять волновод в качестве системы передачи энергии. В публикации WO 2009/141055 А развивают дальше данную идею и комбинируют друг с другом два метода измерения начальной скорости V₀ снаряда.

В параллельных заявках фирмы-заявителя представлен способ и устройство для программирования и передачи энергии. В них рассматриваются соединение со стороны орудия модулей программирования и/или передачи энергии. Измерение V₀ осуществляется предпочтительно с помощью волновода. В данном случае подобное решение может быть основой как для программирования со стороны орудия, так и передачи энергии снаряду.

Более подробно изобретение поясняется с помощью примера выполнения и чертежей.

На чертежах схематически показано:

фиг.1 - программируемый снаряд в первом варианте с полосовым фильтром;

фиг.2 - программируемый снаряд из фиг.1 с маршрутом энергии;

фиг.3 - программируемый снаряд из фиг.2 с маршрутом программирования;

фиг.4-5 - блок-схема программирования соответственно передачи энергии снаряду.

На фиг.1-3 показан снаряд 1, по меньшей мере, с одним датчиком 2 для приема запрограммированного сигнала с частотой f₃ и/или передачи энергии с частотой f₂. Датчиком может быть, например, катушка индуктивной и/или электрод для емкостной передачи сигнала. Взрыватель 7 (электрический) электрически соединен с электронным блоком (процессором) 6, а также накопителем 5 энергии. Сигнал с частотой f₂ питает накопитель 5 энергии, а сигнал с частотой f₃ программирует в электронном блоке 6, например, время детонации. Накопитель 5 энергии снабжает энергией электронный блок 6 и взрыватель 7.

В предпочтительном варианте осуществления изобретения передача энергии может согласовываться с сигналом программирования. На фиг.1 используется запрограммированный сигнал с частотой f3≠f2, так что по причине экономии места для обоих процессов может применяться тот же самый датчик 2. В данном предпочтительном варианте исполнения изобретения используется только один датчик 2, программирование и передача энергии для накопителя 5 в снаряде 1. Этому способствует то, что передача энергии при прохождении снаряда 1 сквозь ствол, дульный тормоз и т.д. и программирование по времени происходят после данного переноса энергии. Само собой разумеется, что для этого нужно использовать два отдельных датчика и надежно их подключить.

Согласно предпочтительному варианту исполнения изобретения, представленному на фиг.1, поступление энергии (передача энергии) на снаряде 1 происходит путем приема частоты f₂ и программирование посредством приема частоты f₃. Поскольку для обеих частот используется общий приемный датчик 2, то подключен полосовой фильтр 3, 4, который, с одной стороны, пропускает сигнал с частотой f₂ к накопителю 5, а, с другой стороны, сигнал с частотой f₃ к электронному блоку 6. Таким образом, оба полосовых фильтра 3, 4 разделяют полученные сигналы в соответствии с их частотами.

Во втором предпочтительном варианте осуществления изобретения в соответствии с фиг.2 и фиг.3 (может быть f₂≠f₃ или f₂≠f₃) вместо полосовых фильтров 3, 4 подключен блок управления 8, который производит переключение по отдельным маршрутам - маршрут энергии и программирования - через выключатель 9 или подобный ему. На фиг.2 показано соединение с накопителем 5 энергии, а на фиг.3 представлено подключение датчика 2 к электронному блоку 6 программирования.

На фиг.4 показана последовательность программирования при условии f₂≠f₃. На фиг.5 представлена последовательность программирования при условии f₂=f₃. Co стороны орудия компоновка для программирования или передачи энергии подробно не представлена (см. две параллельные заявки фирмы-заявителя).

Снаряд 1 влетает в не представленный подробно волновод. На первом этапе происходит передача энергии снаряду 1 внутри волновода HL1. Для этого применяют либо полосовые фильтры 3, 4, либо согласно примеру исполнения изобретения на фиг.2 и фиг.3 блок 8 управления. Далее программирование происходит, например, внутри волновода HL1. Оба названных волновода могут образовываться одним и тем же волноводом. Если имеются несколько схем волноводов и их проходят один за другим (соответствует N>1:ja), то процесс повторяется. В остальных случаях снаряд 1 выходит из волновода.

Если для программирования и передачи энергии используется только частота (f₂=f₃), маршруты энергии в снаряде 1 поочередно должны открываться или закрываться. В самом простом случае это происходит посредством выключателя 8 в снаряде. Кроме того, могут иметься несколько волноводов, через которые проходят поочередно (маршрут N>1:ja), прежде чем снаряд 1 покинет волноводы.

1. Программируемый снаряд (1), по меньшей мере, с одним накопителем (5) энергии, одним электронным блоком (6) и взрывателем (7), а также, по меньшей мере, с одним датчиком (2)
- для приема сигнала с частотой f₂ для передачи энергии, которая может направляться в накопитель (5) энергии, а также
- для приема посланного для программирования сигнала с частотой f₃ и передачей данного сигнала электронному блоку (6) для программирования, причем
- программирование, так же как передача энергии, осуществляется при прохождении снаряда (1) через ствол оружия, дульный тормоз или подобный элемент, который используется в качестве волновода ниже граничной частоты.

2. Снаряд по п.1, отличающийся тем, что соединены два полосовых фильтра (3,4), причем один полосовой фильтр (3) пропускает сигнал к накопителю (5) с частотой f₂, а второй полосовой фильтр (4) передает сигнал дальше в электронный блок (6) с частотой f₃.

3. Снаряд по п.1, отличающийся тем, что блок (8) управления соединен с выключателем (9), так что сигнал с частотой f₂ направляется в накопитель (5), а сигнал с частотой f₃ направляется в электронный блок (6).

4. Способ программирования и/или передачи энергии снаряду (1), по меньшей мере, с одним накопителем (5) энергии, одним электронным блоком (6) и одним взрывателем (7), а также, по меньшей мере, с одним датчиком (2),
отличающийся этапами:
- передача энергии на снаряд (1) посредством подачи сигнала с частотой f₂, а также
- программирование снаряда (1) посредством подачи сигнала с частотой f₃, причем
- по меньшей мере, одним датчиком (2) направляется
- сигнал с частотой f₂ к накопителю (5) и
- сигнал с частотой f₃ к электронному блоку (6), причем
- программирование, так же как передачу энергии, осуществляют при прохождении снаряда (1) через ствол оружия, дульный тормоз или подобный элемент, который используется в качестве волновода ниже граничной частоты.

5. Способ по п.4, отличающийся тем, что переключение осуществляют посредством фильтрации.

6. Способ по п.4, отличающийся тем, что переключение осуществляют посредством управляемой коммутации.