Radiosäkring (även proximity fuse; engelsk proximity fuze ) - en säkring som ger detonation av stridsspetsen på ett givet avstånd från målet, utan mekanisk kontakt med det senare. Ökar avsevärt effektiviteten av eld mot vissa typer av mål, såsom flygplan eller infanteri. Används ofta i luftvärnsartilleri . I moderna arméer används det i luftvärnsmissiler och för luftsprängning av fragmentering och klustervapen .
Ej att förväxla med fjärrdetonation av landminor med radiokommunikation .
Funktionsprincipen är baserad på mottagningen av en signal som reflekteras från målet: säkringssensorn är en variant av radarn , det vill säga en radiosändare och en radiomottagare kombinerade till en enhet .
Det finns flera huvudapplikationer för radiosäkringar.
På 1930-talet ledde den växande betydelsen av luftfart i militära angelägenheter till spridningen av specialiserade luftvärnsvapen, främst luftvärnsartilleri . Traditionella artillerikontaktsäkringar visade sig dock vara ineffektiva och det var få direktträffar på flygplanet. För att öka effektiviteten av luftvärnseldningen beslöts att detonera ammunitionen så nära flygplanet som möjligt, även om det missar. För att göra detta började luftvärnsammunition att förses med så kallade fjärrsäkringar, som fungerade i tid efter skottet. Tiden var inställd före skottet så att explosionen inträffade i höjd med målet. Men den låga noggrannheten i höjden, den lilla fragmenteringsradien och målens manövrerbarhet tillät fortfarande inte tillförlitlig detonation på minsta avstånd. Försöken att hitta mer effektiva sätt att fastställa flygplanets närhet fortsatte, inklusive sådana exotiska som ljudet från motorn eller dess avgaser. Vissa lösningar har nått praktiska tester, till exempel optiska baserade på att registrera reflektionen av ljusblixtar från ett mål.
Den första informationen som har kommit till oss om praktiska experiment med användning av radiovågor för att bestämma avståndet till ett mål går tillbaka till 1939-1940. [1] [2] I Storbritannien har ett antal vetenskapliga studier genomförts som visar på möjligheten att skapa en sådan säkring. Men mycket stränga krav på säkringsdimensioner och motstånd mot höga belastningar vid avfyring, när linjär acceleration når 20 tusen g och centrifugalkrafter vid projektilrotationshastigheter upp till 30 tusen rpm, tillät inte britterna att skapa en praktiskt användbar anordning. Därför överförde de brittiska myndigheterna utvecklingen till USA. 1941 testades den första fjärrstyrda radiosäkringen i USA, som detonerade en luftbomb på en given höjd över marken. År 1942 lyckades amerikanerna lösa problemet med att skapa miniatyrelektronik som är resistent mot överbelastning, och i augusti ägde den första artilleriskjutningen mot flygplansmål rum med hjälp av T-3 luftvärnsradiosäkring. Skjutningarna var mycket framgångsrika och säkringarna sattes i massproduktion. 1943 utfärdades ett amerikanskt patent på en radiosäkring. [3] I slutet av 1945 lyckades USA göra 22 miljoner säkringar. De användes i stor utsträckning av amerikanerna och britterna i luftvärnsartilleri, men bara i de situationer där prover av radiosäkringar inte kunde falla i fiendens händer. Om hemligheten med radiosäkringar hade avslöjats av tyskarna eller japanerna, så kunde deras användning mot allierat flyg ha orsakat enorm skada på anti-Hitlerkoalitionens flygvapen. Därför hölls användningen av säkringen mot fiendens markstyrkor tillbaka till slutet av 1944 av sekretesskäl.
Utvecklingen av radiosäkringar var ett genombrott inom militär elektronik - granater för luftvärnskanoner med en kaliber på 76 och 90 mm , utrustade med radiosäkringar VT , (Variable Time fuze), visade sig vara tre gånger effektivare även i jämförelse med den senaste radarbrandledningen för den tiden. Förlusterna av tyska V-1- projektiler i räder mot England ökade från 24 % till 79 %, vilket resulterade i att effektiviteten (och intensiteten) av sådana räder minskade avsevärt.
I Tyskland hämmades utvecklingen av radiosäkringar av brist på resurser. Men 1942, efter starten av den massiva allierade bombningen av Tyskland, började arbetet med att skapa luftvärnsmissiler och närhetssäkringar för dem. [4] [5] Ett antal företag presenterade sin utveckling, dock endast Doppler-säkringen med kodnamnet “Cockatoo” ( tyska “Cockatoo” ) från Donaulandische GmbH ( Wien ), som användes på vissa modifieringar av Henschel Hs 293 luftvärnsmissil , nådde massproduktion . I slutet av 1944 - början av 1945 tillverkades cirka 3 000 säkringar.
Från memoarerna från sovjetiska underrättelseofficerare och avklassificerat amerikanska kontraspionagematerial är det känt att Sovjetunionen fick information om utvecklingen av radarsäkringar i Storbritannien och USA. [4] [6] Speciellt i december 1944 överlämnade Julius Rozenberg till den sovjetiske underrättelseofficeren Alexander Feklisov ett prov på en färdig radiosäkring och teknisk dokumentation för den.
I Sovjetunionen utfördes de första experimenten med radiosäkringar i slutet av 1944 - början av 1945 på luftbomber. [7] I slutet av 1945, genom beslut av GKO , bildades GNII-504 för utveckling och produktion av radiosäkringar. [8] En uppsättning miniatyr höghållfasta radiorör utvecklades vid NII-617 med deltagande av V. N. Avdeev . Satsen innehöll en 1S1A generatortriod, en 06P1A lågfrekvent pentod och en 1T1A tyratron. [9] [10] [11] En linje av artilleri (AR-5, AR-21, AR-27, AR-30, AR-45, etc.) och luftbomb (BRV-1, BRV-3) säkringar Har skapats.
Närhetssäkring består av:
Den innehåller också vanligtvis en kontaktsäkring (stötsäkring) vid fel på en närsäkring och en uppsättning säkerhetselement som säkerställer säker hantering av ammunition. Vissa säkringar kan utrustas med justeringar för höjden på detonationen, självdestruktionsområde, aktiveringsområde (för att undvika detonation ovanför vänliga truppers positioner).
Säkringssensorn är en variant av radarn , det vill säga en radiosändare och radiomottagare kombinerade till en enhet ; Funktionsprincipen är baserad på mottagningen av en signal som reflekteras från målet.
Det finns tre huvudmetoder för drift av målsensorn, valda beroende på kraven för räckvidd och brusimmunitet [12] :
På grund av projektilens betydande hastighet i förhållande till målet har signalen som reflekteras från målet en frekvensförskjutning på grund av Dopplereffekten . Denna frekvensförskjutna signal matas till mixern, vid vars utgång differensfrekvensen separeras av ett filter. Amplituden för skillnadsfrekvensen beror på avståndet till målet.
Den enklaste dopplersensorn är en variant av en autodyne - en generator och en mixer kombinerade i en krets . Generatorn laddas på antennen, den tar även emot signalen som reflekteras från hindret med ett Dopplerskifte motsvarande projektilens hastighet. Skillnadssignalen som väljs av mixern förstärks och matas till beslutsnoden, vanligtvis gjord i form av en tröskeldetektor. När tröskeldetektorn utlöses tillförs ström till den elektriska detonatorn. Autodyne är den enklaste designen, men förlorar till andra alternativ inom måldetekteringsområde och brusimmunitet.
Sändarens frekvens ändras kontinuerligt snabbt enligt en viss lag. Eftersom signalen som reflekteras från målet behöver lite tid på sig att färdas till målet och tillbaka, har den mottagna målsignalen en frekvens som skiljer sig med en liten mängd från den aktuella sända. Den mottagna signalen matas till mixern och skillnadsfrekvensen mellan de mottagna och de aktuella sända frekvenserna allokeras. Värdet på skillnadsfrekvensen beror på avståndet till målet.
För betydande avstånd används principen för en klassisk pulsradar. Sändaren genererar en kort puls, som, reflekterad från målet, återgår till mottagaren. Tiden mellan sända och mottagna pulser är proportionell mot avståndet till målet.
Strömförsörjningen förser kretsen med elektricitet med de specificerade parametrarna under projektilflygningens varaktighet. Som regel tillverkas källor antingen kemiska eller i form av en turbogenerator , som drivs av ett luftflöde som faller på projektilen. Möjligheten till långtidslagring av kemiska kraftkällor tillhandahålls genom separat lagring av dess komponenter. För att göra detta placeras batteriets flytande elektrolyt i en ampull. Vid tidpunkten för skottet förstörs ampullen av överbelastningar och elektrolyten kommer in i batteriet. En turbogenerator är strukturellt mer komplicerad, eftersom den kräver ett system av luftkanaler och en turbinhastighetsstabilisator, men den är säkrare och mer tillförlitlig än kemiska batterier, där ampullen kan tryckavlastas av skäl som inte är relaterade till skottet, till exempel, vid stötar under transport eller när projektilen faller på en hård yta.
Användningen av radiovågor gör att fienden kan upptäcka beskjutning i förväg och motverka den effektiva driften av radiosäkringar. [13] Det finns specialiserade elektroniska krigföringsstationer utformade för att upptäcka signalen som sänds ut av säkringen och automatiskt generera en svarsstrålning som simulerar en frekvensförskjuten signal som reflekteras från målet. I det här fallet kommer säkringen att fungera innan den närmar sig målet och skadan kommer att minimeras. Ett exempel på en sådan station är den sovjetiska SPR-2 .
Som svar på motstånd komplicerar utvecklarna av radiosäkringar deras design. Till exempel, för detta använder de en förändring av sändarens frekvens, bildandet av en signal vid flera frekvenser, fördröjningen av att slå på sensorn, installationen av ytterligare målsensorer baserade på andra fysiska principer (till exempel infraröd, magnetiska), etc.
Modern radiosäkring
Design
Elektronik
turbin