НАУКА и ОБРАЗОВАНИЕ

Файл статьи: SE-BMSTU...o188.pdf (1050.07Кб)

УДК 623.454.257.4

Россия,  МГТУ им. Н.Э. Баумана

В структуру современных взрывателей входят микроэлектромеханические системы (МЭМС), обладающие расширенными функциональными возможностями, в частности, микроакселерометры и микроключи, срабатывающие при заданном уровне перегрузки. Автономный источник питания (ИП), как неотъемлемая часть МЭМС-взрывателя, заряжает накопитель энергии при выстреле и инициирует запуск огневой цепи взрывателя при встрече с целью. Рабочий уровень управляющего сигнала должен быть достигнут в пределах времени дальнего взведения, определяемого типом боеприпаса. В работе рассматривается возможность создания ИП в виде термоэлектрического генератора (ТЭГ) с аэродинамическим нагревом горячих спаев, обусловленным трением корпуса снаряда о поток набегающего воздуха на траектории. Начальная температура определяется врезанием и трением ведущего пояска снаряда при движении по каналу ствола. Представлена методика расчета температурного поля вдоль корпуса снаряда от критической точки, расположенной в вершине головной части.  В результате решения уравнения теплового баланса можно определить зависимость температуры корпуса снаряда на траектории от времени. Предложена математическая модель ТЭГ, описывающая процесс преобразования тепла в электрический выходной сигнал (термоЭДС).  Приведен  пример расчета для конкретной артиллерийской системы – 57-мм зенитной пушки С-60. Расчет выходного сигнала ТЭГ производился при ограничении по времени, соответствующем достижению вершины траектории снаряда. Показано, что на большой высоте возможно обращение в ноль перепада температур, и, соответственно, отсечка выходного сигнала ТЭГ. Параметры емкостного накопителя можно выбрать исходя из условий проверки безотказности исполнительных элементов огневой цепи взрывателя, с учетом частичной разрядки накопителя на траектории до встречи с целью.

1. Ефремов А.К. Автономные информационные и управляющие системы. В 4 т. Т. 4. М.: ООО НИЦ «Инженер», ООО «Онико-М», 2011. 332 с.
2. Распопов В.Я. Микромеханические приборы: учеб. пособие. М.: Машиностроение, 2007. 400 с.
3. Ефремов А.К., Капустян А.В. Перспективы применения МЭМС во взрывателях // Боеприпасы и высокоэнергетические конденсированные системы. 2008. № 1. С. 52-54.
4. Defense Applications of MEMS // Microelectromechanical Systems Opportunities. A Department of Defense Dual-Use Technology Industrial Assessment . Report. US Department of Defense, 1995. P. 2 -24. Available at: http://www.eee.metu.edu.tr/~tayfuna/DoD_mems.pdf, accessed 01.03.2015.
5. Баллистика ствольных систем / РАРАН; под ред. Л.Н. Лысенко и А.М. Липанова. М.: Машиностроение, 2006. 461 с.
6. Дмитриевский А.А., Лысенко Л.Н. Внешняя баллистика: учебник для вузов. 4-е изд. М.: Машиностроение, 2005. 608 с.
7. Правдин В.М., Шанин А.П. Баллистика неуправляемых летательных аппаратов. Снежинск: Изд-во РФЯЦ-ВНИИТФ, 1999. 496 с.
8. Неконтактные взрыватели и их источники тока // Зарубежное военное обозрение. 2014. 4 апреля. Режим доступа:http://www.zvo.su/suhoputnye-voyska/nekontaktnye-vzryvateli-i-ih-istochniki-toka.html (дата обращения 01.03.2015).
9. Ефремов А.К. Магнитоупругий генераторный преобразователь // Наука и образование. МГТУ им . Н . Э . Баумана . Электрон . журн . 2014. № 6. С . 195-208. DOI: 10.7463/0614.0716613
10. Ефремов А.К. Расчет пьезоэлектрического датчика цели с учетом волновых процессов // Наука и образование. МГТУ им . Н . Э . Баумана . Электрон . журн . 2014. № 11. С . 427-443. DOI: 10.7463/1114.0736576
11. Bateman P.J., So B. Some notes on the possible application of thermoelectric devices to guided missile fuzing projects. Technical Note No. ARM. 634. Royal Aircraft Establishment, 1959. Available at: http://www.dtic.mil/dtic/tr/fulltext/u2/312084.pdf, accessed 01.03.2015.
12. Eggers P.E. Development of Thermocouple Generators for Small-Caliber Munitions Fuze. Phase 1. Final Report No. AD-A010 103. NTIS (National Technical Information Service), U.S. Department of Commerce, 1975. Available at: http://oai.dtic.mil/oai/oai?verb=getRecord&metadataPrefix=html&identifier=ADA010103, accessed 01.03.2015.
13. Анатычук Л.И. Элементы и термоэлектрические устройства. Киев: Наукова думка, 1979. 762 с.
14. Серебряков М.Е. Внутренняя баллистика ствольных систем и пороховых ракет. 3-е изд. М.: Оборонгиз, 1962. 703 с.
15. Головков В.А., Емельянов В.Н., Солк С.В. Обнаружение нагретых движущихся малоразмерных объектов в ИК-диапазоне // Известия вузов. Приборостроение . 2013. Т . 56, № 5. С . 40-44.
16. Краснов Н.Ф. Гл. 13. Трение // Аэродинамика. Ч. II. Методы аэродинамического расчета. 3-е изд. М.: Высшая школа, 1980. С. 240-313.
17. Прицкер Д.М., Сахаров Г.И. Аэродинамика. М.: Машиностроение, 1968. 310 с.
18. Конструкция управляемых баллистических ракет / ред. А.М. Синюков, Р.И. Морозов. М.: Воениздат, 1969. 443 с.
19. Стильбанс Л.С. Гл. 6. Термоэлектрические явления и теплопроводность // Физика полупроводников. М.: Советское радио, 1967. С. 294-330.
20. Ефремов А.К. Аппроксимация закона сопротивления воздуха 1943 г. // Наука и образование. МГТУ им . Н . Э . Баумана . Электрон . журн . 2013. № 10. С . 270-284. DOI: 10.7463/1013.0609269
21. Симкин А.В. Технологические и конструкционные способы повышения надежности работы термоэлектрической генераторной батареи: автореф. дис. … канд. техн. наук. М., 2014. 22 с.
22. Астахова Е.И., Бабин В.П., Равич Ю.И. Расчет и измерение постоянной времени охлаждающегося термоэлемента в регулярном режиме // Инженерно-физический журнал. 1992. Т . 62, № 2. С . 284-289.
23. Иорданишвили Е.К., Бабин В.П. Нестационарные процессы в термоэлектрических и термомагнитных системах преобразования энергии. М.: Наука, 1983. 216 с.