Результат интеллектуальной деятельности: УПРАВЛЯЕМЫЙ СНАРЯД

Изобретение относится к оборонной технике, а более конкретно к управляемым реактивным снарядам (УРС) и управляемым ракетам (УР).

Известно, что УРС и УР широко применяются в современных военных действиях, но, как показывает опыт последнего десятилетия, использование их становится все более и более массовым. Достаточно сказать, что производство УРС и УР в мире достигло многих сотен тысяч штук в год и охватывает не только передовые в техническом отношении страны, но и страны третьего мира, особенно азиатские. Естественно производство современного управляемого оружия, а тем более высокоточного, сопряжено с большими материальными затратами, учитывая это, одной из приоритетных задач при его проектировании становится снижение трудоемкости его изготовления. Известно, что электромонтажные работы в трудоемкости изготовления УРС и УР составляют значительную долю и трудно поддаются автоматизации, что требует принципиально новых технологических подходов в решении задачи снижения трудоемкости уже на этапе проектирования. Следует добавить, что навесной проводной монтаж, который широко используется в технике (в том числе и оборонной) многие годы, наложил свой отпечаток и на устройство многих элементов электротехники (разъемы, реле, переключатели и т.п. ), которые приспособлены только для проводного монтажа и даже при малых расстояниях от печатных плат, на основе которых построена современная электроника, для соединения их с ними требуются промежуточные провода - а это не только снижает надежность электромонтажа и изделия в целом, повышает его стоимость за счет ручных работ, но и требует многократных проверок правильности адресовки и целостности цепей, на что уходит много времени и средств (включая необходимость приобретения или проектирования и изготовления специальной контрольной аппаратуры). Так в известном осколочно-фугасном снаряде ЗОФ39 (см. "152-мм выстрел ЗВОФ64 (ЗВОФ93) с осколочно-фугасным снарядом ЗОФ39 и зарядом N1 (уменьшенным переменным зарядом). Техническое описание и инструкция по эксплуатации ЗВОФ64.00.00.000 ТО (ЗВОФ93.00.00.000 ТО), Москва, Военное издательство, 1990 г.), содержащем снарядный отсек (ОС) - рис. 5 технического описания, отсек управления (ОУ) - рис. 4, в который входит автопилотный блок (АБ) - рис. 21, блок питания и преобразования (БПП) - рис. 26, БПП содержит корпус 7, рис. 26, на котором закреплены блоки батарей 6 и 8, имеющие собственные кожухи, на торце БПП, обращенном к снарядному отсеку, расположена коммутационная плата с установленными на ней установочным устройством, переключателями, токоподводом и разъемом. Все элементы БПП соединены с коммутационной платой жгутами с навесным проводным электромонтажом. Кроме того БПП с помощью проводного жгута 13 с колодкой 14 соединен с другими блоками снаряда, в том числе и с гироскопическим прибором. Недостатком снаряда ЗОФ39 является достаточно высокая сложность конструкции его БПП в связи с большим количеством деталей, служащих для крепления батарей, жгутов, разъемов, колодки и других элементов, электромонтаж насыщен множеством проводов, требующих мерной разделки, паек, в результате чего трудоемкость снаряда в части БПП составляет относительно большую долю. К этому следует добавить и необходимость многократных проверок правильности адресовки электрических цепей, на что уходит много времени, и наличие большого числа контрольных приборов. Автоматизация сборочно- электромонтажных работ при данной конструкции крайне затруднена и в большей части невозможна.

В управляемом снаряде по российскому патенту N 2123659 от 13.08.97 г., содержащем корпус, блок электропитания с термоэлектрическими батареями, корпус блока электропитания выполнен в виде обоймы из высокотеплопроводного материала с гнездами, в которых установлены термоэлектрические батареи и гироскоп.

В предложенной конструкции помимо основной задачи - обогрева гироскопа при низких температурах теплом термоэлектрических батарей - решается задача по упрощению их крепления (они просто вклеены в обойму), а гироскоп перенесен в блок питания и закреплен в нем с помощью винтов. Однако, как и в снаряде ЗОФ39, блок электропитания в данной конструкции управляемого снаряда достаточно сложен, поскольку выполнен с использованием навесного проводного монтажа, и имеет те же недостатки, какие присущи снаряду ЗОФ39.

Задачей предлагаемого технического решения является устранение недостатков указанного выше управляемого снаряда (прототипа) - снижение трудоемкости электромонтажа за счет упрощения его конструкции и обеспечения возможности автоматизации электромонтажных работ, а также повышение его надежности.

Для этого в управляемом снаряде, содержащем корпус, блок питания с обоймой и размещенными в ее гнездах термоэлектрическими батареями и гироскопом, с электрическими штырями на торцах, электрически соединенными с коммутационной платой, установленной на стыке блока питания с корпусом, гнезда в обойме блока питания выполнены в виде ступенчатых сквозных отверстий, ступени которых расположены в одной плоскости, перпендикулярной продольной оси снаряда, термоэлектрические батареи и гироскоп закреплены на опорных ступенях обоймы, а их электрические штыри впаяны в контактные отверстия гибких печатных плат, выводы которых изогнуты и выведены через край коммуникационной платы на ее наружную поверхность, обращенную к корпусу снаряда, закреплены на ней и с помощью контактных отверстий припаяны к электрическим штырям, установленным на плате, при этом гибкие печатные платы закреплены на обойме с помощью щитка через мягкую изоляционную прокладку, а между торцами термоэлектрических батарей и гибкими печатными платами размещены прокладки из электроизолятора с отверстиями под штыри батарей.

На фиг. 1 представлен общий вид управляемого снаряда, на фиг. 2, 3, 4 и 5 - его элементы в увеличенном масштабе. Управляемый снаряд имеет корпус 1, к которому спереди присоединен автопилотный блок 2 с блоком питания 3. Корпус блока питания выполнен в виде обоймы 4 с размещенными в ее гнездах термоэлектрическими батареями 5 и гироскопом 6. Батареи и гироскоп снабжены электрическими штырями 7 и 8, расположенными на их торцах и соединенными с коммуникационной платой 9, через которую осуществляется электрическая связь со всеми частями снаряда. Гнезда в обойме выполнены в виде ступенчатых сквозных отверстий 10 и 11, ступени которых расположены в одной плоскости 12, перпендикулярной продольной оси снаряда. Термоэлектрические батареи и гироскоп закреплены своими торцами на опорных ступенях гнезд обоймы: батареи с помощью клея ВК-9 с наполнителем в виде алюминиевого порошка, гироскоп - с помощью винтов 13. Электрическая связь термоэлектрических батарей и гироскопа с коммутационной платой осуществляется с помощью двух гибких печатных плат 14 и 15, на которых произведена разводка проводников в соответствии с адресовкой и выполнены контактные металлизированные отверстия для стыковки со штырями на батареях, гироскопе и коммутационной плате с помощью пайки. Для защиты гибких печатных плат от тепла, выделяемого термоэлектрическими батареями во время их работы, между торцами батарей и гибкими платами установлены прокладки 16 из электроизолятора (например, из фибры или асбеста) с отверстиями под штыри батарей. Гибкие печатные платы закреплены на обойме с помощью щитка 17, прижимающего обе платы через мягкую изоляционную прокладку 18 к пластмассовой колодке со штырями, установленной на торце гироскопа, при этом зона расположения штырей открыта для пайки, а винты, крепящие гироскоп к обойме, крепят одновременно к ней и щиток с прокладкой. Выводы гибких печатных плат сведены в один жгут 19, который перегнут на 180^o через край коммутационной платы и закреплен на ее наружной поверхности 20, обращенной к корпусу снаряда.

Предлагаемое техническое решение позволяет значительно снизить трудоемкость электромонтажа управляемого снаряда по патенту N 2123659 и одновременно повысить его надежность по следующим причинам:
1. Совмещение в одном блоке питания термоэлектрических батарей и гироскопа с выходом их электрических штырей через сквозные отверстия обоймы к коммутационной плате, установленной в непосредственной близости от них, позволяет вместо трудоемкого навесного электромонтажа применить более простой, дешевый и технологичный способ соединения с помощью гибких печатных плат. Для этого торцы термоэлектрических батарей и гироскопа с размещенными на них электрическими штырями установлены в одной плоскости, перпендикулярной оси снаряда, что обеспечивает простоту и удобство сборки и пайки.

2. Применение гибких печатных плат в данной конструкции позволяет исключить параллельные цепи, произвести соединение общих цепей непосредственно на платах, что по сравнению с прототипом сокращает число паек примерно на 25% (следует отметить, что по нормативам на электромонтажные работы на одну пайку вручную положено 30 с). Сокращение числа паек, а также исключение необходимости мерной разделки каждого провода, вязки жгута и его закрепления, а также многократных проверок правильности соединения снижает трудоемкость электромонтажа примерно на 45%.

3. Предлагаемая конструкция позволяет проводить роботизацию сборочных и электромонтажных работ, что может дать снижение трудоемкости в несколько раз.

4. Крепление гибких печатных плат через мягкую изоляционную прокладку, а также защита плат от теплового воздействия (при включенных термоэлектрических батареях) с помощью электроизоляционной прокладки позволяют обеспечить более высокую надежность данной конструкции по сравнению с прототипом, а преимущества, изложенные в п.п. 1, 2 и 3, также способствуют этому. При старте управляемого снаряда предложенной конструкции действующие на гибкие печатные платы стартовые ускорения воспринимает щиток с мягкой электроизоляционной прокладкой, а поскольку масса гибких печатных плат незначительна (толщина плат не более 0,25 мм) - это обеспечивает надежное, но не жесткое их крепление по центру, а также разгрузку мест расположения паяных соединений с термоэлектробатареями и гироскопом. Выводы гибких печатных плат разгружаются при старте опорой на внутреннюю поверхность коммуникационной платы, а перегиб - их закреплением на наружной ее поверхности.

В соответствии с циклограммой функцианирования, после подачи импульса на термоэлектробатареи и их активации, в течение нескольких секунд температура расплава внутри батареи достигает 500-600^oC, а температура стенок, в том числе и дна батарей, достигает 150- 200^oC, однако прокладки из электроизолятора, расположенные между дном батарей и гибкими печатными платами, надежно защищают платы от перегрева, кроме того рассеивание тепловой энергии на стенки обоймы исключают возможность теплового удара в зоне соединения плат с электрическими штырями и обеспечивает более мягкие условия нарастания температуры.

- Изготовление опытных образцов управляемого снаряда предложенной конструкции показало значительное снижение трудоемкости изготовления электромонтажа снаряда по сравнению с прототипом (примерно на 45%). Расчеты и экспериментальные исследования опытных образцов показали их высокую надежность как расчетную, так и фактическую. В ближайшее время предложенное техническое решение найдет применение на одном из разработанных образцов управляемых снарядов.

Источники информации:
1. Патент России N 2123659 от 13.08.97 г., МПК6 F 42 B 15/00.

2. 152-мм выстрел ЗВОФ64 (ЗВОФ93) с осколочно-фугасным снарядом ЗОФ39 и зарядом N1 (уменьшенным переменным зарядом). Техническое описание и инструкция по эксплуатации ЗВОФ64.00.00.000 ТО (ЗВОФ93.00.00.000 ТО), Москва, Военное издательство, 1990 г.