55-69

УДК 681.586.5
DOI: https://doi.org/10.25686/2306-2819.2020.2.55

СИСТЕМА КОНТРОЛЯ СКОРОСТИ СНАРЯДА НА ВЫХОДЕ СТВОЛА С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ МНОГОАДРЕСНЫХ ВОЛОКОННЫХ БРЭГГОВСКИХ РЕШЁТОК

А. Ж. Сахабутдинов¹, Р. Ш. Мисбахов², Е. В. Куликов¹, Г. А. Морозов¹,
В. Ю. Колесников¹, К. А. Липатников¹, Л. М. Сарварова¹
¹Казанский национальный исследовательский технический университет им. А.Н. Туполева – КАИ,
Российская Федерация, 420111, Казань, ул. К. Маркса, 10
E-mail:microoil@mail.ru
²Казанский государственный энергетический университет,
Российская Федерация, 420111, Казань, ул. Красносельская, 51

АННОТАЦИЯ

Представлена волоконно-оптическая система на основе трёх пар многоадресных волоконных брэгговских структур (МАВБС) отражательного типа (3l-ВБР), записанных в одном оптическом волокне. Система предназначена для контроля скорости снаряда на выходе ствола (ССВС) в реальном времени. Основной функцией системы является контроль ССВС через измерение в процессе выстрела времени прохождения волной кольцевой деформации ствола каждой из пар датчиков, закреплённых на поверхности ствола с различным базовым расстоянием. Волокно при этом установлено так, что каждая пара датчиков расположена вдоль своей направляющей ствола, угол между которыми с его осью составляет 120°, и подключена через циркулятор к зондирующему лазеру и интеррогатору. В отличие от других данная волоконно-оптическая система является радиофотонной, не требует использования сложных и дорогих вибрационно-неустойчивых оптико-электронных интеррогаторов для опроса датчиков и позволяет дополнительно контролировать параметры волны деформации ствола в шести точках на его выходе. Измеренная ССВС может быть использована для повышения точности прицеливания, индикации характеристик живучести ствола и установки сроков его эксплуатации по фактическому состоянию износа.

КЛЮЧЕВЫЕ СЛОВА

скорость снаряда на выходе ствола; точность прицеливания; живучесть ствола; фактическое состояние износа; волна кольцевой деформации ствола; многоадресная волоконная брэгговская структура отражательного типа; радиофотонный интеррогатор.

ПОЛНЫЙ ТЕКСТ (pdf)

ФИНАНСИРОВАНИЕ

Работа выполнена при финансовой поддержке гранта Президента Российской Федерации для государственной поддержки молодых российских ученых – кандидатов наук МК-3421.2019.8 (контракт № 075-15-2019-309).

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1.    Performance enhancement and health monitoring of a medium caliber gun system using optical fiber Bragg grating sensors / C. LaVigna, J. Bowlus, H. Kwatny et al. // 10th U.S. Army Gun Dynamics Symposium Proceedings. ADP012481. Pp. 406-417.
2.    Strain-based health monitoring and remaining life prediction of large caliber gun barrel Bin Wu, Bang-jun Liu, Jing Zheng et al. // Measurement. 2018. Vol. 122. Pp. 297-311.
3.    Underwood J.H., Troiano E. Critical fracture processes in army cannons: A review // Journal of Pressure Vessel Technology. 2003. Vol. 125. Pp. 287-292.
4.    Хайков В.Л. Развитие методов инструментального контроля и визуализации состояния каналов стволов артиллерийских орудий // Восточно-Европейский журнал передовых технологий. 2013. Т. 3. № 7(63). С. 52-56.
5.    Вытришко Ф.М., Ашурков П.А., Ефанов В.В. Устройство для определения износа канала ствола артиллерийского оружия // Патент РФ 2494368. G01N3/56. Опубл. 27.09.2013.
6.    Спектрографы с высокой дисперсией для радиофотонных сенсорных систем / Э.Р. Муслимов, И.И. Нуреев, О.Г. Морозов и др. // Фотон-экспресс. 2019. № 6 (158). С. 318-319.
7.    Spectrographs with high angular dispersion: design and optimization approach / E. Muslimov, I. Nureev, O. Morozov et al. // Optical Engineering. 2018. Vol. 57. № 12. Pp. 125104.
8.    Волоконные брэгговские решетки с двумя фазовыми сдвигами как чувствительный элемент и инструмент мультиплексирования сенсорных сетей / Р. Ш. Мисбахов, Р. Ш. Мисбахов, О.Г. Морозов и др. // Инженерный вестник Дона. 2017. № 3. URL: ivdon.ru/ru/magazine/archive/N3y2017/4343.
9.    Морозов О.Г., Сахабутдинов А.Ж. Адресные волоконные брэгговские структуры в квазираспределенных радиофотонных сенсорных системах // Компьютерная оптика. 2019. Т. 43. № 4. С. 535-543.
10.    Система для оценок износа ствола по данным измерения его деформаций с использованием адресных волоконных брэгговских решёток / Е.В. Куликов, А.Ж. Сахабутдинов, К.А. Липатников и др. // Вестник Поволжского государственного технологического университета. Сер.: Радиотехнические и инфокоммуникационные системы. 2020. № 1 (45). С. 78-89.
11.      Многоадресные волоконные брэгговские структуры в радиофотонных сенсорных системах / Т.А. Аглиуллин, В.И. Анфиногентов, Р.Ш. Мисбахов и др. // Труды учебных заведений связи. 2020. Т. 6. № 1. С. 6‒13.
12.      Multi-Addressed Fiber Bragg Structures for Microwave-Photonic Sensor Systems / O. Morozov, A. Sakhabutdinov, V. Anfinogentov et al. // Sensors. 2020. Vol. 20. P. 2693.
13.       Djordjevic I.B., Saleh A.H., and Küppers F. Design of DPSS based fiber bragg gratings and their application in all-optical encryption, OCDMA, optical steganography, and orthogonal-division multiplexing // Optics Express. 2014. Vol. 22. № 9. P. 10882-10897.
14.      Stable triple-wavelength fiber ring laser with ultranarrow wavelength spacing using a triple-transmission-band fiber Bragg grating filter / L. Xia, P. Shum, Y.X. Wang et al. // IEEE Photonics Technology Letters. 2006. Vol. 18. № 20. P. 2162–2164.
15.       Сахабутдинов А.Ж. Иерархический классификатор задач построения радиофотонных сенсорных систем на основе адресных волоконных брэгговских структур // Инженерный вестник Дона. 2018. № 3. URL: ivdon.ru/ru/magazine/ archive/n3y2018/5141.
16.      Сахабутдинов А.Ж. Адресные волоконные брэгговские структуры на основе двух идентичных сверхузкополосных решеток // Инженерный вестник Дона. 2018. № 3. URL: ivdon.ru/ru/magazine/archive/n3y2018/5142.
17.       Метод формирования двухчастотного излучения для синтеза солитонов и применения спектрально-эффективной модуляции RZ и CSRZ форматов в оптических сетях доступа / А.А. Талипов, О.Г. Морозов, Г.И. Ильин и др. // Вестник Поволжского государственного технологического университета. Серия: Радиотехнические и инфокоммуникационные системы. 2012. № 2 (16). С. 3-12.
18.       Модуляционные методы формирования спектрально чистого двухканального полигармонического излучения с одинаковой разностной частотой и поляризационным мультиплексированием. Постановка задачи / О.Г. Морозов, Г.И. Ильин, Г.А. Морозов и др. // Инженерный вестник Дона. 2017. № 4. URL: ivdon.ru/ru/magazine/ archive/n4y2017/4587.
19.      Волоконные решетки показателя преломления и их применения / C.А. Васильев, О.И. Медведков, И.Г. Королев и др. // Квантовая электроника. 2005. Т. 35. № 12. С. 1085–1103.
20.       Оценка возможностей применения волоконных решеток Брэгга с гауссовым профилем отражения в качестве датчика температуры / Д.И. Касимова, А.А. Кузнецов, П.П. Крыницкий и др. // Вестник Поволжского государственного технологического университета. Серия: Радиотехнические и инфокоммуникационные системы. 2013. № 2 (18). С. 73-81.
21.      Fiber-optic Bragg sensors with special spectrum shapes for climatic test systems / O.G. Morozov, P.E. Denisenko, E.P. Denisenko et al. // Proc. of SPIE. 2017. Vol. 10342. P. 1034217.
22. Радиофотонный метод измерения мгновенных частот множества радиосигналов на основе аддитивного частотного смещения с расширенным диапазоном измеряемых частот / А.А. Иванов, О.Г. Морозов, А.Ж. Сахабутдинов и др. // Фотон-экспресс. 2019. № 6 (158). С. 85-86.

Для цитирования: Сахабутдинов А. Ж., Мисбахов Р. Ш., Куликов Е. В., Морозов Г. А., Колесников В. Ю., Липатников К. А., Сарварова Л. М. Система контроля скорости снаряда на выходе ствола с использованием многоадресных волоконных брэгговских решёток // Вестник Поволжского государственного технологического университета. Сер.: Радиотехнические и инфокоммуникационные системы. 2020. № 2 (46). С. 55-69. DOI: https://doi.org/10.25686/2306-2819.2020.2.55