Воспламенитель

Предложенная полезная модель относится к боеприпасам, а более конкретно, к конструктивным элементам воспламенителя зарядов различного функционирования и назначения. Воспламенитель содержит инициирующее устройство, смонтированное в осевой втулке, жестко связанной с корпусом и сообщающейся центральным огнепередаточным каналом с соосным пиротехническим замедлителем торцевого горения, смонтированным над выходным соплом. Новым является то, что корпус выполнен в форме монтажной резьбовой трубки, имеющей дренажные окна, сообщающиеся посредством продольных коммуникационных каналов с примыкающим к пиротехническому замедлителю ресивером в осевой втулке, которая геометрически замкнута на уступе корпуса посредством завальцовки его открытого торца на фланец замедлителя, опирающегося на осевую втулку, при этом инициирующее устройство, выполненное в виде ударного капсюля-воспламенителя, размещено с противоположной стороны втулки для взаимодействия с бойком внешнего ударного механизма, при этом соотношение площади торцевого горения пиротехнического замедлителя к суммарной площади каналов осевой втулки ограничено в диапазоне 3-4. Предложенное техническое решение обеспечило функциональную надежность и повышенную точность срабатывания компактного, простой и технологичной конструкции, воспламенителя, который пригоден для использования по назначению в разнообразных боеприпасах, то есть достигается универсальность в комплектации ответственных изделий.

Предложенная полезная модель относится к боеприпасам, а более конкретно, к конструктивным элементам воспламенителя зарядов различного функционирования и назначения.

Уровень данной области техники характеризует капсюль-воспламенитель метательного заряда малокалиберных артиллерийских патронов, описанный в патенте RU 29137, F42В 19/08, 2003 г., который содержит цилиндрическую оболочку, две камеры которой, сообщающиеся между собой, как минимум одним, запальным отверстием, сформированы жестко связанной с оболочкой наковаленкой, опирающейся на смонтированный в нижней камере малый капсюль, включающий помещенный в колпачок ударно-воспламенительный заряд, а в верхней камере размещен усилительный воспламенительный заряд переменной массы, закрытый герметизирующей фольгой, зафиксированной буртиком оболочки.

Особенностью этого воепламенительного устройства, представляющего собой автономную сборочную единицу, является то, что усилительный заряд заполняет верхнюю камеру оболочки, выполненной телескопической в форме стакана, дно которого совмещено с наковаленкой, имеющей осевое запальное отверстие, при этом оболочка установлена через демпфирующую прокладку на дне, в сопрягаемом силовом бандаже, причем подвижная чашеобразная крышка оболочки, снабженная центральным выходным окном, геометрически замкнута завальцовкой торца бандажа.

Описанный универсальный капсюль-воспламенитель предназначен для комплектации различных артиллерийских выстрелов, где выполняет дополнительные функции: обтюрирование и герметичное запирание объема гильзы при выстреле и замедленное формирование высокоэнергетического теплового импульса, передаваемого вдоль порохового метательного заряда, обеспечивая его воспламенение в объеме и более интенсивное стабильное горение.

Капсюль-воспламенитель с телескопической крышкой, формирующей дополнительный ресивер для генерируемых газов, универсален по возможности применения различных по чувствительности и энергетике пиротехнических составов малого капсюля и усилительного воспламенительного заряда.

Однако, продолжением достоинств капсюля-воспламенителя являются присущие недостатки, в частности, конструктивная сложность прецизионного изготовления сопрягаемых структурных элементов, собираемых в ограниченном объеме запального отверстия гильзы малокалиберного патрона.

Ударная нагрузка на капсюль-воспламенитель давления пороховых газов метательного заряда в диапазоне 4000-4500 кгс/см ² определяет необходимость в дополнительном механическом укреплении конструкции и повышении надежности средств его крепления.

Отмеченные недостатки ограничивают практическое использование описанного капсюля-воспламенителя в широкой номенклатуре предельно не нагруженных боеприпасов, дымовых патронах, минах, фейерверках и т.п.

Для воспламенения функционального заряда указанного типа боеприпасов предназначено устройство по патенту 2275957, F42C 9/10, В01J 7/00, 2004 г., которое по технической сущности и числу совпадающих признаков выбрано в качестве наиболее близкого аналога предложенному воспламенителю.

Известное газогенерирующее устройство содержит корпус, в котором расположены последовательно срабатывающие инициирующий элемент, система пиротехнической задержки и основной газогенерирующий заряд, формирующий на выходе из сопла рабочий высокотемпературный факел.

Особенностью известного устройства является то, что в корпусе выполнены сопловые отверстия для независимого газоотвода генерируемых продуктов горения канальной шашки газогенерирующего заряда, которые используются для наддува рабочей полости, а система пиротехнической задержки оснащена автономным исполнительным зарядом, срабатывающим через время замедления и формирующим воспламенительный форс пламени посредством калиброванного выходного отверстия.

Величина временной задержки определяется свойствами пиротехнических составов замедлителя, их температурой и скоростью горения, общей длиной зарядов.

В этом воспламенителе принципиально решена проблема стабильной работы двух и более исполнительных механизмов от одного инициирующего элемента.

Недостатком известного воспламенителя является повышенная несущая прочность толстостенного корпуса, в котором аккумулируются генерируемые газы, предназначенные для наддува рабочей емкости устройства до механического разрушения дополнительной мембраны, перекрывающей газоотводы.

При этом пиротехнический замедлитель вынужденно изолирован от камеры сгорания газогенерирующего заряда, что усложняет конструкцию, увеличивая габариты, вследствие чего ограничивается область применения для боеприпасов, функционирование которых не связано с повышенным давлением.

Задачей, на решение которой направлена настоящая полезная модель, является упрощение конструкции надежно функционирующего компактного воспламенителя с заданным временем замедления срабатывания, пригодного для широкой номенклатуры боеприпасов.

Требуемый технический результат достигается тем, что в известном воспламенителе, содержащем инициирующее устройство, смонтированное в осевой втулке, жестко связанной с корпусом и сообщающейся центральным огнепередаточным каналом с соосным пиротехническим замедлителем торцевого горения, смонтированным над выходным соплом, по предложению авторов, корпус выполнен в форме монтажной резьбовой трубки, имеющей дренажные окна, сообщающиеся с примыкающим к пиротехническому замедлителю ресивером посредством продольных коммуникационных каналов в осевой втулке, которая геометрически замкнута на уступе корпуса завальцовкой его открытого торца на фланец оболочки замедлителя, опирающийся на осевую втулку, при этом инициирующее устройство, выполненное в виде капсюля-воспламенителя, размещено с противоположной стороны втулки для взаимодействия с бойком внешнего ударного механизма, причем соотношение площади торцевого горения пиротехнического заряда замедлителя к суммарной площади каналов осевой втулки ограничено в диапазоне 3-4.

Отличительные признаки обеспечили функциональную надежность и точность срабатывания компактному, простой и технологичной конструкции, воспламенителю, который пригоден для использования по назначению в разнообразных боеприпасах, то есть достигается универсальность в комплектации ответственных изделий.

Выполнение корпуса в форме монтажной резьбовой трубки обеспечило автономность воспламенителя как сборочной единицы, изготавливаемой и хранящейся отдельно от боеприпаса, что повышает безопасность в служебном обращении и мобильность сборки.

Оснащение корпуса дренажными отверстиями расширяет технологические возможности по варьированию различными пиротехническими составами инициирующего устройства и замедлителя, адаптируя режимы и параметры их горения к конструктивным особенностям боеприпасов.

Коммуникационная связь дренажных отверстий корпуса через продольные каналы осевой втулки с ресивером, связанным с пиротехническим замедлителем, предназначена для регулирования газодинамического режима внутри изделия в широких технологических пределах, что создает его универсальность применения.

Ресивер в объеме осевой втулки служит демпфирующим элементом, в котором компенсируются колебания рабочего давления газов при переменном объеме газовыхода и стабилизируется расход газа через дренажные отверстия.

Осевая втулка смонтирована внутри корпуса, установлена на его уступе, и жестко связана с корпусом посредством завальцовки открытого торца последнего на фланец замедлителя, который опирается на осевую втулку, что просто и технологично, создает монолитное единство функционального назначения и конструктивного воплощения.

Выполнение инициирующего устройства в виде ударного капсюля-воспламенителя, размещенного внутри трубчатого корпуса, позволило совместить его со штатным ударным механизмом боеприпасов, боек которого для накалывания капсюля-воспламенителя перемещается продольно по корпусу.

Ограничение соотношения площади торцевого горения пиротехнического наполнения замедлителя к суммарной площади каналов осевой втулки выбрано из условия обеспечения стабильного функционирования в различных боеприпасах и горения пиротехнического заряда замедлительного устройства в течение необходимой временной задержки до выдачи рабочего форса пламени на структурные элементы боеприпаса.

При соотношении указанных площадей менее 3 горение пиротехнического замедлительного заряда нестабильно, вплоть до затухания.

При соотношении этих площадей более 4 генерируемые при горении пиротехнического замедлительного заряда газообразные продукты полностью не выводятся из ресивера, где заметно возрастает давление, в результате чего происходит демонтаж воспламенителя, что недопустимо.

Следовательно, каждый существенный признак необходим, а их совокупность в устойчивой взаимосвязи являются достаточными для достижения новизны качества, неприсущей признакам в разобщенности, то есть поставленная в полезной модели техническая задача решается не суммой эффектов, а новым сверхэффектом суммы признаков.

Сущность полезной модели поясняется чертежом, который имеет чисто иллюстративную цель и не ограничивает объема притязаний формулы. На чертеже изображен продольный разрез предложенного воспламенителя.

Воспламенитель по полезной модели содержит капсюль-воспламенитель 1 ударного действия (инициирующее устройство), который закреплен в чашечке 2 на нитролаке АК-20, ТУ 6-10-12-93, установленной внутри втулки 3 соосно монтажному трубчатому резьбовому корпусу 4.

Корпус 4 воспламенителя в сборе навинчивается на ударный механизм боеприпаса (условно не показан).

Втулка 3 имеет осевой канал 5 связи с ресивером 6, который сообщается с продольными сквозными каналами 7 коммуникации с корпусом 4.

Капсюль-воспламенитель 1 в осевой втулке 3 зафиксирован закаткой ее лепестков 8, которые по центру формообразуют открытый доступ под боек ударного механизма.

В верхней части корпуса 4 расположены дренажные окна 9.

Под ресивером 6 установлен замедлитель 10, фланец 11 оболочки 12 которого примыкает к осевой втулке 3 снизу и прижат к ней посредством завальцовки открытого торца корпуса 4 поверх, образуя монолитное единство несущей конструкции.

В качестве наполнения замедлителя 10 использован многослойный пиротехнический заряд 13. Каждый из пиротехнических слоев заряда 13 характеризуется температурой горения, в частности, последовательно 1200°С, 1500°С и 1800°С при толщине слоев в соотношении 1:12:0,6 соответственно.

При этом верхний (по чертежу) слой пиротехнического заряда 13 выполнен из наиболее чувствительного к тепловому импульсу состава, следующий слой представляет собой основной зажигательный состав и нижний слой - из усилительного пиротехнического состава.

Особенностью конструкции является оптимизированное соотношение площади торцевого горения заряда 13 замедлителя 10 к суммарной площади проходного сечения каналов 5 и 7 осевой втулки 3, которое выбрано в диапазоне 3-4, обеспечивая универсальность применения воспламенителя при стабильной работе по назначению.

Для осуществления гарантированного подпора газов внутри корпуса 4, при котором поддерживается рабочее давление в оболочке 12 замедлителя 10 расчетного режима горения пиротехнического заряда 13, с одной стороны, и заданного отвода избытка газов из корпуса 4, предупреждая нелинейность горения заряда 13, с другой стороны, экспериментально оптимизировно соотношение суммарной площади дренажных окон 9 корпуса 4 к площади торцевой поверхности горения заряда 13 в диапазоне 0,6-0,7.

В нижнем торце оболочки 12 замедлителя 10 выполнено выходное отверстие 14, формирующее остро направленный воспламенительный факел огня на функциональный элемент боеприпаса.

Работает предложенный воспламенитель следующим образом.

При срабатывании ударного механизма боеприпаса его боек, перемещаясь вдоль корпуса 4, накалывает чувствительный к механическому воздействию капсюль-воспламенитель 1, который, сгорая, выдает в огнепередаточный осевой канал 5 огневой импульс, воспламеняющий пиротехнический заряд 13 замедлителя 10.

Образующиеся при горении заряда 13 газообразные продукты накапливаются в ресивере 6, где перемешиваются, охлаждаются и происходит выравнивание давления.

Избыток газообразных продуктов по каналам 7 коммуникации и освободившемуся осевому каналу 5 поступают в корпус 4, заполняя его. Газовая подушка внутри корпуса 4 демпфирует давление в оболочке 12 замедлителя 10, что стабилизирует режим горения пиротехнического заряда 13.

Избыток газов в корпусе 4 автоматически мерно выводится через окна 9, предотвращая скачок давления в оболочке 12 замедлителя, который может привести к срыву и затуханию горения заряда 13.

Через заданный промежуток времени, когда заканчивается горение замедлительного заряда 13, нижним слоем его усилительного состава формируется высокотемпературный огневой факел, который выбрасывается через выходное сопло 14 к элементу взаимодействия боеприпаса.

Предложенное воспламенительное устройство характеризуется высокой функциональной надежностью, горением замедлительного заряда 13 в пределах заданного времени, что обеспечивает повышенную точностью срабатывания - формирования огневого форса на выходе.

Проведенный сопоставительный анализ предложенного технического решения с выявленными аналогами уровня техники, из которого полезная модель явным образом не следует для специалиста по боеприпасам, показал, что она не известна, а с учетом возможности промышленного изготовления воспламенителя на действующем производстве серийно, можно сделать вывод о соответствии критериям патентоспособности.

1. Воспламенитель, содержащий инициирующее устройство, смонтированное в осевой втулке, жестко связанной с корпусом и сообщающейся центральным огнепередаточным каналом с соосным пиротехническим замедлителем торцевого горения, смонтированным над выходным соплом, отличающийся тем, что корпус выполнен в форме монтажной резьбовой трубки, имеющей дренажные окна, сообщающиеся с примыкающим к пиротехническому замедлителю ресивером посредством продольных коммуникационных каналов в осевой втулке, которая геометрически замкнута на уступе корпуса завальцовкой его открытого торца на фланец оболочки замедлителя, опирающийся на осевую втулку, при этом инициирующее устройство, выполненное в виде капсюля-воспламенителя, размещено с противоположной стороны втулки для взаимодействия с бойком внешнего ударного механизма.

2. Воспламенитель по п.1, отличающийся тем, что соотношение площади торцевого горения пиротехнического заряда замедлителя к суммарной площади каналов осевой втулки ограничено в диапазоне 3-4.