Радиотелемеханические системы, радиовзрыватели

второго типа срабатывают, когда ракета находится на минимальном расстоянии от цели, не превышающем величины , или попадает непосредственно в цель (рисунок  8.4, б). У РВ третьего типа срабатывание происходит также при условии нахождения ракеты на расстоянии до цели , но величина  зависит от угла визирования цели  (рисунок 8.4, в). При  происходит прямое попадание в цель. Действие РВ последнего типа обеспечивается применением специальной диаграммы направленности антенны.

   1                                                                              Цель

                                  2      3          4                        

                           Цель                            Цель

         а)                                     б)                                       в)

Рисунок 8.4 – Три вида действия РВ (1 – граница срабатывания;

2,3,4 – моменты срабатывания)

Как видно из рисунка, момент формирования команды на подрыв заряда может соответствовать  моменту минимальной дальности между снарядом и целью; в этом случае необходимо измерять производную от дальности (относительную радиальную скорость) и осуществлять взрыв в момент достижения измеряемой величиной нулевого значения. Поскольку при этом цель оказывается приблизительно под прямым углом относительно продольной оси снаряда, в рассматриваемом случае может быть применен не только изотропный, но и анизотропный (направленный) боевой заряд. На выбор величины  будет влиять значение эффективной отражающей поверхности цели.

Все РВ по месту формирования команды подрыва можно разделить на автономные и неавтономные, по способу формирования команды — на простые и комбинированные, по месту расположения источника излучения, как и системы самонаведения, — на активные, полуактивные и пассивные.

В автономных РВ команда формируется на борту снаряда. Источник радиоизлучения может быть расположен как на борту управляемого снаряда (активные РВ), так и вне его — на пункте управления, с которого ведется «подсвет» цели (полуактивные РВ), или на самой цели (пассивные РВ). Большее распространение в силу тактических преимуществ получили активные автономные РВ. Такие РВ с ненаправленными антеннами обычно сочетаются с изотропными боевыми зарядами, а РВ с направленными антеннами — с анизотропными (направленными) боевыми зарядами.    

Информация о дальности, относительной радиальной скорости или угловом положении цели заключена в том или другом параметре радиосигнала. В момент достижения параметром пороговой величины решающее устройство выдает разовую команду на исполнительное устройство - электродетонатор. В качестве используемых параметров радиосигналов могут быть, например, временное запаздывание принятых импульсов относительно излученных (импульсные РВ), частота биений между принятым и опорным сигналами (РВ с частотной модуляцией), допплеровский сдвиг частоты принятого сигнала (допплеровские РВ). Подобные РВ как бортовые радиоустройства в схемном исполнении должны быть достаточно просты. С целью упрощения схемы, например, в допплеровских РВ возможно совместить функции передатчика и приемника в единой схеме, действующей по принципу автодина. В такой схеме во входных цепях РВ образуются биения между генерируемым и принимаемым сигналами. После детектора выделяется низкочастотная составляющая биений, частота которой определяется допплеровским сдвигом, пропорциональным относительной радиальной скорости.

Наряду с отраженным от цели радиосигналом автономные РВ будут принимать и радиопомехи, излучаемые целью или другими источниками. Еще до момента начала приема отраженного от цели сигнала радиопомехи, приходящие с различных направлений, могут воздействовать на РВ по боковым лепесткам диаграммы направленности его антенны. При заметном уровне боковых лепестков, значительной мощности радиопомехи и сходстве ее структуры со структурой радиосигнала это может привести к образованию ложной команды и преждевременному срабатыванию РВ. Организация такой помехи является эффективным средством борьбы с управляемыми снарядами, снабженными РВ. Поэтому при проектировании РВ большое внимание уделяется использованию методов, уменьшающих вероятность образования ложной команды.

Характерными условиями применения автономных РВ являются: малые дальности действия, соизмеримые с размерами цели; кратковременность всего цикла работы из-за больших относительных скоростей движения снаряда и цели; наличие естественных и организованных радиопомех.

В неавтономных РВ команда подрыва формируется на пункте управления и передается на управляемый снаряд по радиоканалу  разовых команд (схема на рисунке 8.2). Радиовизиры пункта управления должны весьма точно определять координаты управляемого снаряда и цели с тем, чтобы к моменту сближения снаряда и цели на достаточно малое расстояние сформировать разовую команду. При этом, однако, технически трудно обеспечить точный контроль быстро изменяющихся взаимных условий встречи снаряда и цели для выбора наиболее выгодного направления действия боевого заряда. Поэтому неавтономные РВ сочетаются с изотропными (всенаправленными) боевыми зарядами. Преимуществом подобных РВ может быть высокая помехозащищенность, поскольку в радиовизирах на пункте управления имеется больше возможностей для отделения полезных сигналов от помех.

В рассмотренных примерах РВ имели лишь один информационный канал. В комбинированных РВ используется два или более информационных канала, и команда подрыва формируется по определенному алгоритму. Например, формирование команды с учетом условий встречи снаряда и цели может осуществляться бортовой аппаратурой (информационный канал по схеме рисунок 8.1), а предварительное включение РВ и взведение электродетонатора — по двум последовательным разовым командам, передаваемым с пункта управления (по схеме рисунок 8.2). Команда на подрыв боевого заряда с помощью такого РВ выдается лишь при наличии и определенной последовательности во времени трех отмеченных команд. Предварительные команды возможно формировать и на борту снаряда, например, используя данные о взаимном движении снаряда и цели от системы самонаведения. Однако при реализации такого метода необходимо учитывать прекращение действия системы самонаведения в пределах мертвой зоны, где как раз и должен работать РВ.

Принцип комбинирования может осуществляться также и путем совместного формирования команд от двух и более РВ, обладающих разными радиотехническими характеристиками, или путем объединения радиотехнического и нерадиотехнического (например, оптического) взрывателей. Основным преимуществом применения комбинированных РВ по сравнению с простыми является меньшая вероятность образования ложной команды, вызывающей преждевременный подрыв, а, следовательно, большая вероятность  поражения   цели.

Основные требования к РВ вытекают в первую очередь из необходимости обеспечить достаточно высокую вероятность поражения цели. Эта вероятность зависит от качества согласования области срабатывания РВ с областью поражения цели боевым зарядом. Вероятность поражения цели зависит также от надежности РВ, которая определяется как вероятностью выхода из строя узлов и элементов его схемы, так и вероятностью ложного срабатывания из-за электрических наводок и внутренних шумов. Существенным является требование высокой помехоустойчивости. Помехоустойчивость РВ можно характеризовать, например, средней мощностью помехи на входе его приемника, при которой резко возрастает вероятность преждевременного срабатывания. К РВ боевых зарядов предъявляется также требование безопасности обслуживания, удовлетворяемое введением разного рода предохранителей. Очевидно, что также важны и обычные требования к уменьшению веса, габаритов, потребляемой мощности.

8.3  Импульсный радиовзрыватель

На рисунке 8.5 приведена функциональная схема импульсного РВ, а на рисунке 8.6 — временные диаграммы напряжений, поясняющие процесс его работы. Передатчик РВ, включенный по предварительной команде, излучает (начиная с момента t_изл) радиоимпульсы длительностью , следующие друг за другом с периодом Т_п (рис.8.6, а). После того, как цель попадает в диаграмму направленности антенн РВ, приемник воспринимает отраженные импульсы (рис.8.6,б), запаздывающие относительно излучаемых на время  = 2r_ц/с, где r_ц — расстояние между снарядом и целью. Из-за быстрого уменьшения расстояния между снарядом и целью величина запаздывания от периода к периоду заметно уменьшается, а амплитуда импульсов увеличивается. Полное число принятых отраженных импульсов зависит от длительности прохождения цели через диаграмму направленности антенн РВ и величины периода повторения Т_п.

С выхода приемника видеоимпульсы (рис.8.6,б) поступают на схему совпадения, куда поступают также и стробирующие импульсы (рис.8.6,г)

длительностью , задержанные относительно излучае­мых на постоянное время . Схема совпадения в простейшем случае пропускает видеоимпульсы, только начиная с момента (рис. 8.6, д). Этот момент соответствует некоторому пороговому запаздыванию, которое задается выражением

,                             (8.1)

Рисунок 8.5 - Функциональная схема импульсного РВ

Рис. 8.6. Временные диаграммы напряжений, поясняющие процесс работы импульсного РВ

когда оказывается, что. Пороговое запаздывание определяет соответствующую пороговую дальность