[go: up one dir, main page]

RU2836705C1 - Device for measuring velocity on muzzle of gun - Google Patents

Device for measuring velocity on muzzle of gun Download PDF

Info

Publication number
RU2836705C1
RU2836705C1 RU2024126138A RU2024126138A RU2836705C1 RU 2836705 C1 RU2836705 C1 RU 2836705C1 RU 2024126138 A RU2024126138 A RU 2024126138A RU 2024126138 A RU2024126138 A RU 2024126138A RU 2836705 C1 RU2836705 C1 RU 2836705C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
projectile
gun
magnetic
muzzle
velocity
Prior art date
Application number
RU2024126138A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Владимир Анатольевич Токарев
Сергей Степанович Крюченков
Дмитрий Иванович Баклашов
Андрей Георгиевич Шаврин
Захар Николаевич Пинчуков
Original Assignee
Российская Федерация, от имени которой выступает Государственная корпорация по атомной энергии "Росатом" (Госкорпорация "Росатом")
Федеральное государственное унитарное предприятие "Российский Федеральный ядерный центр - Всероссийский научно-исследовательский институт экспериментальной физики" (ФГУП "РФЯЦ-ВНИИЭФ")
Filing date
Publication date
Application filed by Российская Федерация, от имени которой выступает Государственная корпорация по атомной энергии "Росатом" (Госкорпорация "Росатом"), Федеральное государственное унитарное предприятие "Российский Федеральный ядерный центр - Всероссийский научно-исследовательский институт экспериментальной физики" (ФГУП "РФЯЦ-ВНИИЭФ") filed Critical Российская Федерация, от имени которой выступает Государственная корпорация по атомной энергии "Росатом" (Госкорпорация "Росатом")
Application granted granted Critical
Publication of RU2836705C1 publication Critical patent/RU2836705C1/en

Links

Abstract

FIELD: measuring.
SUBSTANCE: device for measuring velocity on the muzzle of a gun comprises a magnetic field generator mounted on the barrel at the muzzle of a gun and made on the basis of a permanent magnet, a magnetic detector in the form of an inductance coil and a backup system for measuring velocity of the projectile; a magnetic belt is installed on the projectile for interaction with the backup system. Projectile comprises main system, which includes high-speed comparator, inverter, microcontroller with memory, magnetic detector. Magnetic field generator is made either in the form of two permanent magnet belts, or two inductance coils, through which direct current passes, wherein width b1 and height h1 of these permanent magnet belts or width b2 and height h2 of winding of inductance coils, as well as width b3 and height h3 of winding of inductance coil, which is a magnetic detector, are selected from the following condition: bi/hi<1.
EFFECT: high accuracy of measuring projectile speed on the muzzle of a gun and high noise immunity.
1 cl, 1 dwg

Description

Изобретение относится к контрольно-измерительной технике и может быть использовано для измерения скоростей снаряда в стволе орудия, составляющих основу параметров движения снаряда на этапе внутренней баллистики и являющихся важнейшими баллистическими характеристиками оружия, оказывающей влияние на его боевые свойства, в частности, изобретение относится к устройствам измерения начальной скорости снаряда с высокой точностью при выходе его из стреляющего орудия для корректировки времени его срабатывания по цели.The invention relates to control and measuring equipment and can be used to measure the speed of a projectile in a gun barrel, which form the basis of the parameters of the projectile's movement at the stage of internal ballistics and are the most important ballistic characteristics of a weapon, affecting its combat properties; in particular, the invention relates to devices for measuring the initial speed of a projectile with high accuracy when it exits a firing gun to adjust the time of its response to a target.

Из уровня техники известно измерительное устройство для снаряда с взрывателем AHEAD по патенту CH 691143 A5 (публик. 30.04.2001, МПК G01P 3/66, F41A 21/32). Внутри прочного кожуха находятся две индукционные катушки, необходимые для измерения скорости снаряда. Перед ними расположена более крупная катушка программатора. Эти катушки используются последовательно и решают разные задачи. В момент выстрела снаряд последовательно проходит через две катушки измерителя скорости. Система управления огнем (СУО) определяет скорость снаряда в данные для стрельбы и выдает необходимый сигнал на катушку программатора. Та вводит данные во взрыватель снаряда. В корпусе взрывателя помещены приемная катушка и специальный источник энергии. Рядом с ним находится программируемое временное устройство, принимающее данные с программатора и определяющее продолжительность полета. При неудачном вводе данных через 8 с после выстрела срабатывает самоликвидатор. Надульное устройство и СУО автоматически измеряют реальное значение скорости и вносят поправки в водимые данные.A measuring device for a projectile with an AHEAD fuse is known from the prior art according to patent CH 691143 A5 (published on 30.04.2001, IPC G01P 3/66, F41A 21/32). Inside a strong casing there are two induction coils required to measure the projectile velocity. In front of them there is a larger programmer coil. These coils are used sequentially and solve different problems. At the moment of firing, the projectile sequentially passes through two velocity measuring coils. The fire control system (FCS) determines the projectile velocity in terms of firing data and issues the necessary signal to the programmer coil. The latter enters the data into the projectile fuse. The fuse body contains a receiving coil and a special energy source. Next to it there is a programmable time device that receives data from the programmer and determines the flight duration. If the data input is unsuccessful, the self-liquidator is triggered 8 seconds after the shot. The muzzle device and the fire control system automatically measure the actual speed value and make adjustments to the entered data.

Недостатком данного измерительного устройства является ограниченное время ввода данных из-за небольшого времени пролета. Временное разрешение составляет 10 мс, что снижает точность измерения.The disadvantage of this measuring device is the limited data input time due to the short time of flight. The time resolution is 10 ms, which reduces the measurement accuracy.

Известно другое устройство для измерения скорости снаряда на дульном срезе орудия (патент на изобретение RU 2651954, МПК F41A 21/32 (2006.01), G01P 3/66 (2006.01), G01B 7/00 (2006.01) опубликован: 24.04.2018 Бюл. №12), которое выбрано в качестве ближайшего аналога. Устройство содержит генератор магнитного поля, выполненный на основе постоянного магнита и размещенный на дульном срезе орудия, магнитный детектор в виде катушки индуктивности, магнитный поясок, установленный на снаряде, систему измерения скорости снаряда, расположенную вне орудия. Генератор магнитного поля представляет собой периодическую структуру, выполненную из колец, из магнитного порошка, размещенных между кабелями, соединенными проводником для передачи индуцированного токового сигнала в блок, в котором формируются временные интервалы последовательности прохождения снаряда с магнитным пояском под кольцами, сформированными кабелями и периодической структурой (кольцами из магнитного порошка). Регулярная структура между кольцами из многожильного кабеля создана кольцами из магнитного порошка с шагом 1 см через 0,5 см. Система измерения скорости снаряда выполнена в виде последовательно соединенных блока формирования временных интервалов последовательности прохождения снаряда с магнитным пояском между кольцами, сформированными кабелями и периодической структурой, блока формирования временной последовательности, соответствующей кольцам периодической структуры, вычислителя скорости, средней величины скорости и дисперсии при прохождении снарядом колец периодической структуры, блока коррекции баллистического расчета, блока расчета временной поправки Δt для расчета времени подрыва снаряда, и блока передачи временной поправки Δt на исполнительный механизм снаряда, причем выход последнего через выходной кабель соединен с магнитным пояском снаряда. Начало и окончание временных отсчетов для вычисления дульной скорости снаряда не зависят от величины амплитуд формируемых сигналов, а определяются равномерностью покрытия магнитного порошка на стволе орудия, помехами за счет изменяющейся электромагнитной обстановки. Полученные сигналы обрабатываются, и определяется момент начала и окончания отсчета временного интервала прохода снаряда по отрезку пути, размеченному магнитными кольцами из магнитного порошка.Another device for measuring the velocity of a projectile at the muzzle of a gun is known (patent for invention RU 2651954, IPC F41A 21/32 (2006.01), G01P 3/66 (2006.01), G01B 7/00 (2006.01) published: 24.04.2018 Bulletin No. 12), which was selected as the closest analogue. The device contains a magnetic field generator based on a permanent magnet and placed on the muzzle of the gun, a magnetic detector in the form of an induction coil, a magnetic belt mounted on the projectile, a projectile velocity measurement system located outside the gun. The magnetic field generator is a periodic structure made of rings of magnetic powder placed between cables connected by a conductor for transmitting the induced current signal to the unit in which time intervals of the sequence of passage of a projectile with a magnetic belt under the rings formed by cables and a periodic structure (rings of magnetic powder) are formed. The regular structure between the rings of the multi-core cable is created by rings of magnetic powder with a step of 1 cm every 0.5 cm. The projectile velocity measurement system is implemented in the form of a series-connected unit for generating time intervals of the sequence of passage of the projectile with a magnetic belt between the rings formed by the cables and the periodic structure, a unit for generating a time sequence corresponding to the rings of the periodic structure, a speed calculator, an average value of the speed and dispersion when the projectile passes the rings of the periodic structure, a ballistic calculation correction unit, a unit for calculating the time correction Δt for calculating the projectile detonation time, and a unit for transmitting the time correction Δt to the projectile actuator, wherein the output of the latter is connected to the magnetic belt of the projectile through the output cable. The beginning and end of the time counts for calculating the muzzle velocity of the projectile do not depend on the magnitude of the amplitudes of the signals being generated, but are determined by the uniformity of the magnetic powder coating on the gun barrel, interference due to the changing electromagnetic environment. The received signals are processed, and the start and end moments of the time interval of the projectile's passage along a section of the path marked by magnetic rings made of magnetic powder are determined.

Недостатки ближайшего аналога связаны с тем, что:The disadvantages of the closest analogue are related to the fact that:

- измерение скорости осуществляют в середине ствола, что снижает точность измерения окончательной скорости. С целью точного определения точки подрыва снаряда во взрыватель, формирующий команду на подрыв, необходимо ввести точную начальную скорость;- the velocity is measured in the middle of the barrel, which reduces the accuracy of the final velocity measurement. In order to accurately determine the point of detonation of the projectile, it is necessary to enter the exact initial velocity into the fuse that generates the command to detonate;

- измерение сигналов происходит при переходе через «0», что повышает чувствительность к помехам;- signal measurement occurs when crossing “0”, which increases sensitivity to interference;

- система измерения размещена рядом с орудием, что также увеличивает чувствительность к помехам;- the measurement system is located next to the weapon, which also increases sensitivity to interference;

- передачу сигнала осуществляют через ствол.- the signal is transmitted through the barrel.

Техническим результатом заявляемого изобретения является повышение точности измерения скорости снаряда на дульном срезе орудия и повышение помехозащищенности.The technical result of the claimed invention is an increase in the accuracy of measuring the projectile velocity at the muzzle of the gun and an increase in noise immunity.

Указанный технический результат достигается за счет того, что в устройстве измерения скорости на дульном срезе орудия, включающем генератор магнитного поля, выполненный на основе постоянного магнита и размещенный на дульном срезе орудия, магнитный детектор в виде катушки индуктивности, магнитный поясок, установленный на снаряде, систему измерения скорости снаряда, расположенную вне орудия, новым является то, что указанная система измерения скорости снаряда является дублирующей, а основная система измерения скорости расположена в снаряде и состоит из быстродействующего компаратора, инвертора, микроконтроллера с памятью, при этом генератор магнитного поля выполнен либо в виде двух поясков постоянного магнита, либо двух катушек индуктивности, через которые проходит постоянный ток, причем ширина b1 и высота h1 этих поясков постоянного магнита или ширина b2 и высота h2 намотки катушек индуктивности, в случае их применения, а также ширина b3 и высота h3 намотки катушки индуктивности, являющейся магнитным детектором, выбраны из следующего условия: bi/hi<1. Выполнение данного условия позволяет увеличить амплитуду тока на магнитном детекторе, что влияет на помехозащищенность, и обострить фронт импульса тока, что влияет на точность измерения временного интервала.The specified technical result is achieved due to the fact that in the device for measuring the velocity at the muzzle end of a gun, including a magnetic field generator made on the basis of a permanent magnet and placed on the muzzle end of the gun, a magnetic detector in the form of an induction coil, a magnetic belt mounted on the projectile, a projectile velocity measurement system located outside the gun, what is new is that the specified projectile velocity measurement system is duplicate, and the main velocity measurement system is located in the projectile and consists of a high-speed comparator, an inverter, a microcontroller with memory, wherein the magnetic field generator is made either in the form of two permanent magnet belts or two induction coils through which direct current passes, wherein the width b 1 and the height h 1 of these permanent magnet belts or the width b 2 and the height h 2 of the winding of the induction coils, if they are used, as well as the width b 3 and the height h 3 of the winding of the induction coil, which is a magnetic detector, are selected from the following condition: b i /h i <1. Fulfillment of this condition allows to increase the amplitude of the current on the magnetic detector, which affects the noise immunity, and to sharpen the front of the current pulse, which affects the accuracy of the time interval measurement.

Наличие отличительных признаков позволяет магнитному детектору обнаруживать импульсы во время пролета снаряда мимо генераторов, а начальную скорость снаряда определять по разнице во времени импульсов, поскольку расстояние между двумя генераторами друг от друга известно, таким образом, определение начальной скорости осуществляется самим взрывателем снаряда, которую не нужно отдельно передавать в снаряд, что обеспечивает точность измерения и повышает помехозащищенность.The presence of distinctive features allows the magnetic detector to detect pulses during the flight of the projectile past the generators, and to determine the initial velocity of the projectile by the difference in the time of the pulses, since the distance between the two generators is known, thus, the initial velocity is determined by the projectile fuse itself, which does not need to be separately transmitted to the projectile, which ensures measurement accuracy and increases noise immunity.

На фиг. представлен снаряд, пролетающий через дульный тормоз.The figure shows a projectile flying through a muzzle brake.

Выстреливаемый снаряд 1 состоит из взрывателя 3, системы измерения скорости в виде электронного блока 2 для измерения и выдачи команды на подрыв, магнитного детектора 4, источника резервного питания 5. Дульный тормоз 7 снабжен двумя катушками индуктивности 6, которые могут устанавливаться на любом дульном тормозе без дополнительных переделок. Дублирующая система измерения скорости 8 размещена вне орудия.The fired projectile 1 consists of a fuse 3, a speed measurement system in the form of an electronic unit 2 for measuring and issuing a command to detonate, a magnetic detector 4, and a backup power source 5. The muzzle brake 7 is equipped with two inductance coils 6, which can be installed on any muzzle brake without additional modifications. The backup speed measurement system 8 is located outside the gun.

Примером конкретного выполнения заявляемого устройства может служить устройство измерения скорости на дульном срезе орудия, включающее генератор магнитного поля, выполненный либо в виде двух поясков постоянного магнита, либо двух катушек индуктивности, через которые проходит постоянный ток, размещенных на дульном срезе орудия, магнитный детектор в виде катушки индуктивности, магнитный поясок, установленный на снаряде, основную систему измерения скорости, расположенную в снаряде и дублирующую систему измерения скорости, расположенную вне орудия. При выполнении генератора магнитного поля в виде двух поясков постоянного магнита, ширина b1 и высота h1 поясков составляет 2 и 4 мм соответственно, (b1/h1<1). Пояски расположены на дульном срезе орудия на расстоянии 150 мм друг от друга.An example of a specific implementation of the claimed device may be a device for measuring the velocity at the muzzle of a gun, including a magnetic field generator made either in the form of two belts of a permanent magnet, or two induction coils through which direct current passes, located at the muzzle of the gun, a magnetic detector in the form of an induction coil, a magnetic belt installed on the projectile, a main velocity measurement system located in the projectile and a duplicate velocity measurement system located outside the gun. When implementing a magnetic field generator in the form of two belts of a permanent magnet, the width b 1 and the height h 1 of the belts are 2 and 4 mm, respectively, (b 1 /h 1 <1). The belts are located at the muzzle of the gun at a distance of 150 mm from each other.

При выполнении генератора магнитного поля в виде двух катушек индуктивности ширина b2 и высота h2 намотки катушек индуктивности составляет 3 и 6 мм соответственно, (b2/h2<1).When the magnetic field generator is made in the form of two induction coils, the width b 2 and the height h 2 of the winding of the induction coils are 3 and 6 mm, respectively, (b 2 /h 2 <1).

Ширина b3 и высота h3 намотки катушки индуктивности, являющейся магнитным детектором составляет 4 и 5 мм соответственно, (b3/h3<1).The width b 3 and the height h 3 of the winding of the inductance coil, which is a magnetic detector, are 4 and 5 mm, respectively, (b 3 /h 3 <1).

Основная система измерения скорости состоит из быстродействующего компаратора, инвертора, микроконтроллера с памятью.The basic speed measurement system consists of a high-speed comparator, inverter, and microcontroller with memory.

Работа заключается в следующем: снаряд, пролетая через генераторы магнитного поля, установленные на дульном тормозе 7, за счет изменения линий магнитной индукции, на магнитном детекторе, представляющем катушку индуктивности, возникает индуктивный ток, который формирует на компараторе два импульса, разнесенные на время t. С выхода компаратора импульсы поступают на инвертор, который преобразует их в сигналы TTL уровня. Эти импульсы поступают на вход микроконтроллера, где с помощью ПО обрабатываются, определяется скорость снаряда и записывается в память в виде поправочного коэффициента времени срабатывания взрывателя снаряда. Аналогично осуществляется измерение скорости снаряда системой 8, где магнитный генератор располагается на взрывателе 3 снаряда, а два магнитных детектора, представляющие катушки индуктивности располагаются на дульном тормозе 7.The operation is as follows: the projectile, flying through the magnetic field generators installed on the muzzle brake 7, due to the change in the magnetic induction lines, an inductive current arises on the magnetic detector, representing the induction coil, which forms two pulses on the comparator, spaced by time t. From the comparator output, the pulses go to the inverter, which converts them into TTL level signals. These pulses go to the input of the microcontroller, where they are processed with the help of software, the projectile velocity is determined and written to the memory as a correction factor for the projectile fuse response time. Similarly, the projectile velocity is measured by system 8, where the magnetic generator is located on the fuse 3 of the projectile, and two magnetic detectors, representing induction coils, are located on the muzzle brake 7.

При пролете снаряда 1 через дульный тормоз 7 осуществляется измерение скорости снаряда как системой 8, так и непосредственно блоком 2. Измеренная скорость снаряда 1 при помощи блока 8 вводится во взрыватель снаряда при последующем выстреле, что позволяет более точно скорректировать его подрыв в последующем выстреле в случае отказа измерения скорости снаряда с помощью блока 2. Это позволяет повысить эффективность поражения цели.When projectile 1 flies through muzzle brake 7, the projectile velocity is measured both by system 8 and directly by block 2. The measured velocity of projectile 1 is entered into the projectile fuse by block 8 during the subsequent shot, which allows for more accurate adjustment of its detonation in the subsequent shot in the event of failure to measure the projectile velocity by block 2. This allows for increased target engagement efficiency.

Claims (1)

Устройство измерения скорости на дульном срезе орудия, включающее генератор магнитного поля, выполненный на основе постоянного магнита и размещенный на дульном срезе орудия, магнитный детектор в виде катушки индуктивности, магнитный поясок, установленный на снаряде, систему измерения скорости снаряда, расположенную вне орудия, отличающееся тем, что указанная система измерения скорости снаряда является дублирующей, а основная система измерения скорости расположена в снаряде и состоит из быстродействующего компаратора, инвертора, микроконтроллера с памятью, при этом генератор магнитного поля выполнен либо в виде двух поясков постоянного магнита, либо двух катушек индуктивности, через которые проходит постоянный ток, причем ширина b1 и высота h1 этих поясков постоянного магнита или ширина b2 и высота h2 намотки катушек индуктивности, в случае их применения, а также ширина b3 и высота h3 намотки катушки индуктивности, являющейся магнитным детектором, выбраны из следующего условия: bi/hi<1.A device for measuring the velocity at the muzzle end of a gun, including a magnetic field generator made on the basis of a permanent magnet and placed on the muzzle end of the gun, a magnetic detector in the form of an induction coil, a magnetic belt installed on the projectile, a projectile velocity measurement system located outside the gun, characterized in that the said projectile velocity measurement system is duplicated, and the main velocity measurement system is located in the projectile and consists of a high-speed comparator, an inverter, a microcontroller with memory, wherein the magnetic field generator is made either in the form of two permanent magnet belts or two induction coils through which a direct current passes, and the width b1and height h1these belts of permanent magnet or width b2and height h2windings of induction coils, if used, and also the width b3and height h3the windings of the inductance coil, which is a magnetic detector, are selected from the following condition: bi/hi<1.
RU2024126138A 2024-09-05 Device for measuring velocity on muzzle of gun RU2836705C1 (en)

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2836705C1 true RU2836705C1 (en) 2025-03-19

Family

ID=

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4228397A (en) * 1978-11-13 1980-10-14 The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Army Electronic velocimeter having an oscillator coupled coil for measuring projectile muzzle velocity
US6064196A (en) * 1997-12-31 2000-05-16 Aai Corporation Apparatus and method for calculating muzzle velocity
CH691143A5 (en) * 1995-03-17 2001-04-30 Contraves Ag Device for measuring shell velocity at mouth of barrel of high cadence weapon has offset magnetic flux sensor coils on closed magnetic circuit perpendicular to barrel
EP0783095B1 (en) * 1996-01-05 2001-11-21 General Dynamics Ordnance and Tactical Systems, Inc. Passive velocity data system
EP1956335A3 (en) * 2007-02-08 2009-11-04 Honeywell International Inc. Velocity measurement using manetoresistive sensors
RU2651954C1 (en) * 2017-03-21 2018-04-24 Виктор Юрьевич Цыганков Method of muzzle velocity measurement and the device for its implementation

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4228397A (en) * 1978-11-13 1980-10-14 The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Army Electronic velocimeter having an oscillator coupled coil for measuring projectile muzzle velocity
CH691143A5 (en) * 1995-03-17 2001-04-30 Contraves Ag Device for measuring shell velocity at mouth of barrel of high cadence weapon has offset magnetic flux sensor coils on closed magnetic circuit perpendicular to barrel
EP0783095B1 (en) * 1996-01-05 2001-11-21 General Dynamics Ordnance and Tactical Systems, Inc. Passive velocity data system
US6064196A (en) * 1997-12-31 2000-05-16 Aai Corporation Apparatus and method for calculating muzzle velocity
EP1956335A3 (en) * 2007-02-08 2009-11-04 Honeywell International Inc. Velocity measurement using manetoresistive sensors
RU2651954C1 (en) * 2017-03-21 2018-04-24 Виктор Юрьевич Цыганков Method of muzzle velocity measurement and the device for its implementation

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US4483190A (en) Muzzle velocimeter
CA2139291C (en) Multifunctional magnetic fuze
US8800359B2 (en) Determination of the muzzle velocity of a projectile
US9562736B2 (en) Electromagnetic muzzle velocity controller and booster for guns
US4987832A (en) Method and apparatus for increasing the effectiveness of projectiles
US4862785A (en) Apparatus for digitally adjusting in a projectile a counter for starting a time fuze
JP3891619B2 (en) How to determine the explosion time of a programmable projectile
US7082823B1 (en) Digital signal processing back biased hall effect muzzle velocity measurement system
US3787770A (en) Method and apparatus for detecting a projectile leaving the barrel of a gun
CA2464636C (en) Device and method for determining the muzzle velocity of a projectile
JP3891618B2 (en) How to determine the explosion time of a programmable projectile
RU2836705C1 (en) Device for measuring velocity on muzzle of gun
US20140060298A1 (en) Apparatus and method for programming a projectile
JP4008520B2 (en) How to determine the explosion time of a programmable projectile
CN116047106B (en) A method for measuring projectile muzzle velocity based on data fusion
RU2651954C1 (en) Method of muzzle velocity measurement and the device for its implementation
EP3752786B1 (en) Method and system for measuring airburst munition burst point
CN208076416U (en) A kind of X-ray machine trigger based on magnetic probe
GB2200215A (en) Determination of projectile velocity
RU2089917C1 (en) Projectile velocity-measuring device
RU2797820C1 (en) Artillery shell with remote explosion control system
RU2494368C1 (en) Device to determine artillery piece barrel bore wear
张斌珍 et al. Analysis of initial velocity measurement methods of pro jectile muzzle
RU2698531C1 (en) Method for measurement of projectile flight time of measured base and device for its implementation
Qiao et al. Analysis of muzzle velocity measuring device for small arms grenade