Пристрій і спосіб виміру початкової швидкості снаряда або подібних елементів зброї

Реферат: Відповідно до винаходу пропонується пристрій для виміру початкової швидкості (V0) снаряда (6) або подібних елементів зброї, а також спосіб, стосовно до якого може бути використаний даний пристрій. Пристрій включає ствол або пускову трубу, які виконують роль порожнистого провідника (1), генератор сигналів (4), що за допомогою каналу передачі сигналу з'єднаний щонайменше з одним передавальним елементом зв'язку (2), що призначений для активування ствола або пускової труби (1), а також канал приймального пристрою для передачі сигналу, вимірюваного на щонайменше одному приймальному елементі зв'язку (3) на блок обробки (5). Відстань між передавальним елементом зв'язку (2) і приймальням елементом зв'язку/приймальними елементами зв'язку (3) може змінюватися і, за рахунок цього, вибиратися індивідуально залежно від вибраного режиму коливань порожнистого провідника (1). Залежно від вибраного методу виміру приймальний елемент зв'язку (3) повинен бути певним чином розміщений щодо передавального елемента зв'язку (2). Якщо швидкість вимірюється після проходження снаряда (6), приймальний елемент зв'язку (3) розміщається між днищем снаряда і передавальним елементом зв'язку (2), а при вимірі швидкості (V0) перед проходженням снаряда (6), приймальний елемент зв'язку (3) розміщується між наконечником снаряда і передавальним елементом зв'язку (2). У випадку комбінування обох методів виміру повинні бути передбачені щонайменше два приймальні елементи зв'язку (3), при цьому передавальний елемент зв'язку (2) повинен бути розміщений між обома приймальними елементами зв'язку (3). Виміряється електромагнітне поле порожнистого ствола або пускової труби (1) без снаряда (6), а також UA 103023 C2 (12) UA 103023 C2 перед снарядом (6) або після снаряда (6) або ж використовується комбінація цих методів виміру. Визначення початкової швидкості (V0) проводиться, виходячи зі значень вимірюваних сигналів. UA 103023 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 З опису винаходу до патенту DE 697 09 291 Т2 (ЕР 0 840 087 В1) відомо засіб для керування початковою швидкістю снаряду. Він включає систему датчиків, які здійснюють виміри параметрів, обумовлених початковою швидкістю снаряду. Вимір провадиться за допомогою розміщених в стволі або на ньому датчиків, які сприймають підвищення тиску в стволі, яке обумовлено нагріванням робочого газу в стволі. У якості датчиків запропоновано використовувати тензометричні смужки, які контактують зі стволом. При цьому здійснюється вимір ступеню розширення ствола. Виходячи з різниці в часі проходження снаряду через обидва окремі датчики, визначається його швидкість. Відповідно до патенту DE 10 2005 024 179 А1, запропоновано взагалі відмовитися від безпосереднього виміру поточної початкової швидкості снаряда, тому що фактична початкова швидкість визначається виходячи зі значення поточної швидкості польоту снаряду, тобто, розраховується за цим значенням. Виходячи із цього поточного значення швидкості снаряду, за попередньо заданим моментом запалювання снаряду при стандартній початковій швидкості здійснюється корекція моменту запалювання, що потім служить настановним параметром. Для передачі цієї інформації на снаряд передбачено мікрохвильовий передавальний пристрій, що працює в діапазоні частот ГГц і передає поточний заданий, наприклад, системою керування вогнем, момент запалювання на боєприпаси або снаряд. Інший метод полягає в тому, щоб використовувати ствол у якості круглого порожнистого провідника і вимірювати допплерівську швидкість снаряду в стволі, як це пропонується в патенті ЕР 0 023 365 А2. При цьому частота сигналу перевищує граничну частоту для даного конкретного режиму коливань порожнистого провідника. У цьому випадку виникаючі електромагнітні хвилі поширюються в стволі і відбиваються від снаряду і відбувається зсув допплерівської частоти, величина якого залежить від поточної швидкості снаряду. В описі винаходу до патенту DE 27 17 949 А1 представлений прилад для виміру швидкості в стволі за допомогою електромагнітних хвиль, при цьому у якості критерію зміни швидкості проходження снаряду по стволу використовується довжина хвилі порожнистого провідника ствола. Для цього на однаковій відстані від ствола розміщені датчик і приймальний детектор. У цьому випадку снаряд використовується як відбивач електромагнітних хвиль. На дуловій частині ствола під нахилом розміщений відбивач, що відхиляє виходячи з рупору хвилі і направляє їх у ствол. Довжина хвилі порожнистого провідника ствола визначається дослідним шляхом, у процесі якого замість снаряду в ствол відносно повільно вводиться відбивач електромагнітних хвиль і шляхом вимірів реєструється відстань між двома максимальними значеннями. З опису винаходу до патенту ЕР 0 331 670 А1 відомі спосіб і пристрій для визначення внутрішніх балістичних характеристик ствольної зброї, при цьому електромагнітні хвилі попадають на розташований збоку від ствола порожнистий провідник і після відбиття знову направляються на снаряд, що перебуває в стволі. Завдяки цьому забезпечується можливість вимірів навіть у випадку стрілянини бойовими снарядами. Виходячи з міркувань оптимальності способу, щонайменше половина енергії електромагнітних хвиль направляються не убік снаряду, а виділяється з дула гармати. Для з'єднання хвиль вони розділяються і подаються на, щонайменше, дві, розташовані на певній відстані друг від друга, ділянки порожнистого провідника на стволі гармати, у результаті чого частини хвиль, що направляються на снаряд, підсумуються і компенсують хвилі, що поширюються в протилежному напрямку. Відповідно до опису винаходу до патенту DE 10 2006 058 375.2 запропоновано використовувати у якості порожнистого провідника ствол або пускову трубу і/або частину дулового гальма (порожнистим провідником вважається труба з характерною формою поперечного перерізу зі стінками з дуже високою електропровідністю. В техніці найчастіше використовуються порожнисті провідники прямокутного і круглого перетину), які піддані впливу граничної частоти даного режиму коливань порожнистого провідника. При цьому відстань між передавальним елементом зв'язку і приймальним елементом зв'язку фіксована. Виходячи з даної ідеї, метою даного винаходу є створення способу виміру, що дозволяє ефективно і точно визначати початкову швидкість снаряду або подібних елементів зброї. Досягнення поставленої мети забезпечуються за рахунок ознак п. 1 формули винаходу. Ознаки переважних форм виконання винаходу представлені в залежних пунктах формули винаходу. В основу винаходу поставлена задача здійснення виміру або визначення початкової швидкості снаряду або перед снарядом, або після нього, при цьому при комбінуванні цих методів істотно підвищується точність виміру. У випадку виміру перед снарядом, слід враховувати той факт, що при проходженні порожнистого провідника наконечник снаряду впливає на електромагнітне поле. Цей вплив може бути компенсовано завдяки тому, що в 1 UA 103023 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 більшості випадків тип використовуваних боєприпасів відомий і для снаряду використовуються параметри, які дозволяють компенсувати вплив наконечника снаряду на результат виміру. У випадку виміру після снаряду використовується циліндрична форма днища снаряду, завдяки чому результат виміру не залежить від форми наконечника снаряду. При цьому на електромагнітне поле впливає днище снаряду. Метод виміру, заснований на проходженні снаряду, є найбільш доцільним з тієї причини, що більшість типів снарядів мають плоске циліндричне днище. Відповідні зміни реєструються приймальним елементом зв'язку і відповідний сигнал направляється в блок обробки. На відміну від згаданої вище заявки (див. вище), відповідно до якої для вимірів використовуються порожнисті провідники певного перетину, у цьому випадку у якості порожнистого провідника, використовується, переважно, гладка труба будь-якого перетину. Крім того, за допомогою, щонайменше, одного передавального елемента зв'язку і одного приймального елемента зв'язку електромагнітне поле реєструється без снаряду, тобто, до того моменту, як снаряд пройде порожнистий провідник. Останні параметри зчитування перед проходженням кожного снаряду використовуються для калібрування системи виміру. Завдяки такому калібруванню при проведенні вимірів враховується вплив температури і інших факторів. При проходженні снаряду реєструються тимчасові зміни електромагнітного поля, на підставі яких здійснюється калібрування. Таким чином, вимір початкової швидкості снаряду провадиться незалежно від температури і інших факторів. Генератор сигналів (наприклад, осцилятор) генерує сигнал з постійною середньою частотою, що нижче мінімальної граничної частоти коливань порожнистого провідника. Залежно від геометрії і типу передавального елементу зв'язку (котушка, диполь та ін.), активуються кілька режимів коливань порожнистого провідника (TEmn при m = 0, 1, 2...i n = 1, 2, 3 ...). Генератор сигналів генерує або несучу частоту в безперервному режимі (режим CW), або модульований сигнал. Відстань між передавальним елементом зв'язку, що приймає сигнали осцилятора, і приймальним елементом зв'язку може змінюватися і вибиратися індивідуально залежно від обраного режиму коливань порожнистого провідника, при цьому, однак, вона залежить від калібру, внутрішнього розміру порожнистого провідника і частоти. Більш детально сутність пропонованого винаходу пояснюється на прикладах виконання. На фігурах представлені: фіг. 1 вимірювальний пристрій для виміру початкової швидкості снаряду перед снарядом фіг. 2 вимірювальний пристрій для виміру початкової швидкості снаряду після снаряду Позицією 1 позначений гладкий порожнистий провідник (труба), в який вбудовані (щонайменше) один передавальний елемент зв'язку 2 і (щонайменше) один приймальний елемент зв'язку 3. Осцилятор 4 з'єднаний з передавальним елементом зв'язку 2, а блок обробки 5 - із приймальним елементом зв'язку 3. За допомогою перерахованих вище елементів може провадитись визначення початкової швидкості снаряду 6. Позицією 7 позначене дуло ствола або пускової труби 1. Осцилятор 4 через передавальний елемент зв'язку 2 активує режим коливань порожнистого провідника (трансверсальний електричний - ТІ і трансверсальний магнітний - ТМ. Необхідний режим коливань порожнистого провідника активується шляхом механічної або електромагнітної селекції коливань). На першому етапі вимірюється електромагнітне поле без снаряду 6. Система «труба» 1 (порожнистий провідник 1) видає сигнал певної сили, що приймається приймальним елементом зв'язку 3, наприклад акустичним датчиком, і направляється в блок обробки 5. Після цього здійснюється вимір перед снарядом 6 (фіг. 1) або після снаряду 6 (фіг. 2). Відстань між передавальним елементом зв'язку 2 і приймальним елементом зв'язку 3 може варіюватися і підбиратися індивідуально залежно від обраного режиму коливань порожнистого провідника 1, при цьому, однак, вона залежить від калібру, внутрішнього розміру порожнистого провідника 1 і частоти. Якщо режим коливань порожнистого провідника активується передавальним елементом зв'язку 2, прийнятий сигнал (наприклад, індукована напруга) на приймальному елементі зв'язку 3 має форму, що описується наступним рівнянням  UInd   A n  e  pn z k  n 1 де  - внутрішній радіус порожнистого провідника 1, а Аn і рn залежать від n. При цьому діє наступна нерівність р1