Головной взрыватель

Полезная модель относится к области боеприпасов, а более конкретно, к взрывателям ударного действия, срабатывающим при встрече с преградой. Взрыватель содержит предохранительный механизм дальнего взведения, удерживающий поперечную шиберную заслонку в положении, когда установленный в ней капсюль-детонатор смещен относительно огневой цепи, где смонтирован исполнительный детонатор, инициирующий наполнение боеприпаса, при этом предохранительный механизм включает нагруженный пружинный стопор, кинематически связанный с шиберной заслонкой и опирающийся на пиротехническую шашку, которая посредством распределенных пироприемных каналов коммуникации сообщается с узлом воспламенения. Новым является то, что стопорная шашка выполнена слоеной из шлаковых составов, причем плотность запрессовки верхнего слоя выбрана больше, чем плотность запрессовки нижнего слоя, с которым непосредственно связаны заполненные пиротехническим составом коммуникационные каналы, размещенные на высоте от границы раздела слоев, составляющей треть диаметра шашки, а в нижнем торце шашки имеется центральная выемка, адекватная опорной части стопора, диаметр которой составляет 1/3-1/2 диаметра шашки. Предложенное техническое решение повысило точность срабатывания механизма дальнего взведения универсального взрывателя в узком диапазоне дистанции полета 30-40 м и для малокалиберных боеприпасов, имеющих скорость встречи с преградой 30-50 м/с, достигнута впервые.

Полезная модель относится к области боеприпасов, а более конкретно, к взрывателям ударного действия, срабатывающим при встрече с преградой, и может быть использована для малокалиберных выстрелов, имеющих скорость встречи с преградой 30-50 м/с, преимущественно подствольных гранат.

Для обеспечения необходимой дистанции дальнего взведения взрывателей часто используют пиротехнические предохранители, после выгорания через определенное время состава которых стопор шиберной заслонки огневой цепи под действием пружины внедряется в шлаки сгоревшего состава. В пиротехнических предохранителях используют как шлаковые (масса шлаков составляет 80-95% от исходной массы), так и бесшлаковые (масса шлаков - до 5%) пиротехнические составы.

При использовании бесшлаковых составов диаметр опорной части стопорного штока выполняется практически равным диаметру запрессовки пиротехнического состава, что повышает устойчивость к механическим перегрузкам эксплуатации и выстрела. Для предотвращения заклинивании при функционировании детали подвижного соединения механизма предохранения выполняются с прецизионной точностью, что ограничивает серийное использование подобных взрывателей.

В конструкциях взрывателей с шлаковыми составами шашки механизма дальнего взведения диаметр опорной части подвижного стопора выполняется в 2-4 раза меньше диаметра запрессовки пиротехнического состава, на котором установлен шток устройства предохранения. В этом случае проблемой является оптимизация опорной части стопора для того, чтобы при эксплуатации и выстреле преждевременно не внедриться в запрессовку и тем самым не снять предохранения, а с другой стороны - после сгорания стопорной шашки гарантированно преодолеть сопротивление спекшейся композиции шлакового остатка.

Уровень техники данной области характеризует взрыватель по патенту RU 2125706, F 42 C 1/06, 1999 г., который содержит механизм дальнего взведения, дистанционное устройство, механизм самоликвидации и узел воспламенения для приведения их в действие, а также исполнительный детонатор, капсюль-детонатор, смонтированный в поперечной шиберной заслонке, перекрывающей огневую цепь, и жало с инерционным приводом.

Механизм дальнего взведения представляет собой нагруженный пружиной стержневой стопор позиционирования шиберной заслонки, опирающийся на пиротехническую шашку.

Недостатком описанного ударного взрывателя является относительно большой разброс времени срабатывания, что определяет опасность при стрельбе из подствольного гранатомета для личного состава от раннего взведения взрывателя или неэффективном поражающем действии боеприпаса, когда происходит позднее его взведение, за расположением цели.

Отмеченный недостаток устранен в конструкции взрывателя по патенту US 6318270, F 42 C 15/24, 2000 г., в котором пиротехническая шашка механизма дальнего взведения дополнительно оснащена ресивером, связанным распределенными пироприемными каналами с узлом воспламенения.

В ресивере аккумулируются аэрозольные продукты горения порохового заряда узла воспламенения для образования мощного инициирующего импульса надежного воспламенения в заданное время стопорной шашки механизма дальнего взведения. Контролируемое во времени сгорание стопорной шашки обеспечивает срабатывание механизма предохранения в заданном временном диапазоне.

Однако, из-за высокой зависимости скорости горения пиротехнического состава стопорной шашки от давления применение известной конструкции практически неприемлемо в конструкциях взрывателей, имеющих для повышения чувствительности при встрече с рыхлыми преградами подвижную относительно корпуса крышку, которая выполняет функции элемента реактивного механизма (см., например, патент RU 2242704), когда происходит разгерметизация объема и скачком падает давление.

При установке механизма дальнего взведения по нижнему пределу времени горения стопорной шашки срабатывание боеприпаса происходит далеко за целью, что неэффективно, а в противном случае, когда фиксируется верхний предел времени ее горения, подрыв боеприпаса происходит непосредственно у огневой позиции, что небезопасно.

Целью настоящей полезной модели является усовершенствование конструкции взрывателя универсального действия вне зависимости от изменения давления на траектории полета боеприпаса, обеспечивающего при этом дальность взведения в более узком диапазоне.

Требуемый технический результат достигается тем, что в известном взрывателе, содержащем предохранительный механизм дальнего взведения, удерживающий поперечную шиберную заслонку в положении, когда установленный в ней капсюль-детонатор смещен относительно огневой цепи, где смонтирован исполнительный детонатор, инициирующий наполнение боеприпаса, при этом предохранительный механизм включает нагруженный пружиной стопор, кинематически связанный с шиберной заслонкой и опирающийся на пиротехническую шашку, которая посредством распределенных пироприемных каналов коммуникации сообщается с узлом воспламенения, по предложению авторов, стопорная шашка выполнена слоеной из шлаковых составов, причем плотность запрессовки верхнего слоя выбрана больше, чем плотность запрессовки нижнего слоя, с которым непосредственно связаны заполненные пиротехническим составом коммуникационные каналы, размещенные на высоте от границы раздела слоев, составляющей треть диаметра шашки, причем в нижнем ее имеется центральная выемка, адекватная опорной части стопора, диаметр которого составляет 1/3-1/2 диаметра шашки.

Отличительные признаки повысили точность срабатывания механизма

дальнего взведения универсального взрывателя в более узком временном диапазоне, что, в частности, для подствольных гранат обеспечило подрыв на оптимальной дистанции 30-40 м.

Выполнение стопорной шашки слоеной обеспечивает возможность управлять временем ее горения и адаптировать процесс горения к изменяющемуся давлению внутри взрывателя.

При использовании шлаковых составов коксовый остаток после сгорания пиротехнической шашки выполняет несущие функции конструктивного элемента с расчетным сопротивлением силам упругости сжатой пружины стопора, что обеспечивает заданное время, необходимое для проламывания стопором арочного коксового образования и выхода его из зацепления с поперечным шибером, несущим капсюль-детонатор.

Пиротехнический состав с более низкой объемной плотностью запрессовки обеспечивает интенсификацию его воспламенения.

Размещение по периферии стопорной шашки пироприемных каналов коммуникации с узлом воспламенения повысило надежность инициирования воспламенения нижнего слоя узконаправленными форсами, которые при выходе на границу раздела слоев обеспечивают воспламенение верхнего слоя по торцу и равномерное его сгорание в объеме.

Заполнение коммуникационных каналов пиротехническим составом, идентичным с составом нижнего слоя стопорной шашки, активизирует ее воспламенение и обеспечивает всестороннее (автономными шлейфами) стабильное послойное горение шашки в расчетном режиме. При этом обеспечивается дублирование воспламенения стопорной шашки.

Месторасположение каналов коммуникации относительно границы раздела слоев на высоте 1/3 диаметра стопорной шашки обеспечивает выход пламени на границу раздела и воспламенение верхнего слоя шашки раньше, чем нижний слой прогорит в радиальном направлении. Это обеспечивает сохранение несущей способности коксовому остатку и сопротивление подающей стопор пружине в течение заданного времени дальнего взведения.

Центральная выемка в нижнем торце шашки, адекватная опорной части стопора, предназначена для свободного перемещения шлакового остатка сгоревшего пиротехнического состава под действием пружины сверху вниз, в результате чего стопор, внедряясь в кокс, гарантированно опускается и освобождает шиберную заслонку в расчетное время.

Расчетная площадь опоры стопорного штока ограничена диапазоном соотношения с площадью поперечного сечения шашки из противных условий: несущей прочности запрессовки и возможности внедрения штока в объем шлакового остатка при последовательном послойном сгорании составов.

При соотношении указанных площадей менее 1/3 шток при осевых динамических нагрузках может внедриться в заряд и произойдет преждевременное взведение, когда свободная шиберная заслонка переместит накольный капсюль-детонатор под боек. Следовательно, срабатывание взрывателя может произойти при выстреле в стволе, что недопустимо.

При соотношении этих площадей более 1/2 могут быть случаи, когда усилия подающей пружины штока окажется недостаточно для его перемещения внутрь шлакового остатка стопорной шашки, что приведет к отказу срабатывания боеприпаса.

Использование коксующихся при горении пиротехнических составов позволяет получить после сгорания шашки ячеистую равномерную в объеме структуру шлакового остатка (85-90%) с расчетными несущими характеристиками и конструкционной прочностью слоев. Это позволило исключить промежуточный прецизионный опорный элемент в ограниченном объеме предохранительного устройства, конструкция и функционирование которого упростились.

Следовательно, каждый существенный признак необходим, а их совокупность является достаточной для достижения новизны качества, не присущего признакам в разобщенности, то есть решается поставленная техническая задача не суммой эффектов, а новым сверхэффектом от суммы признаков.

Сущность полезной модели поясняется чертежом, на котором изображено:

на фиг.1 - предложенный головной взрыватель в разрезе;

на фиг.2 - то же, при выстреле;

на фиг.3 - то же, на траектории,

на фиг.4 - продольный разрез узла воспламенения.

В корпусе 1 головного взрывателя ударного действия, закрытом крышкой 2, установленной с возможностью относительного продольного перемещения, соосно огнепередаточному каналу 3 укреплены лучевой капсюль-детонатор 4 и боек 5, нагруженный пружиной 6.

Крышка 2 кинематически связана посредством пружины 7 нажимного колпака 8, на котором установлена кольцевая пружина 9 в верхнем положении двухпозиционного упора крышки 2.

Колпак 8 установлен в профильном (двухпозиционном) пазу 10 крышки 2 с возможностью продольного перемещения в кольцевом зазоре 11 между корпусом 1 и центральной втулкой 12, при этом упором 13 взаимодействует с пластинчатыми пружинами 14, уложенными на втулку 12, опираясь на боек 5.

Под осевым бойком 5, перекрывая канал 3, установлена снабженная приводной пружиной 15 поперечная шиберная заслонка 16, несущая накольный капсюль-воспламенитель 17, который в исходном положении смещен относительно оси взрывателя (огневой цепи), где удерживается вертикальным стопорным штоком 18 механизма 19 дальнего взведения.

Механизм 19 дальнего взведения содержит слоеную пиротехническую шашку, выполненную из двух запрессовок 20 и 21 коксующихся, шлакообразующих при сгорании составов соответственно: нижнего, имеющего меньшую объемную плотность, и верхнего с большей объемной плотностью пиротехнического состава.

Нижняя запрессовка 20 оснащена радиальными распределенными по периферии шашки пироприемными каналами 22 коммуникации с инициирующим механизмом (узлом воспламенения), а в нижнем торце - центральной выемкой 23, адекватной опорной части штока 18.

Вертикальный шток 18 прижат пружиной 24 к верхней запрессовке 21 и имеет площадь опоры, составляющую 1/3-2/3 поперечного сечения запрессовки 20, то есть стопорной шашки в целом.

Особенностью выполнения предложенного механизма 19 дальнего взведения является размещение коммуникационных каналов 22, примыкающих непосредственно к нижней запрессовке 20, имея общее пиротехническое наполнение, на высоте от границы раздела запрессовок 20-21, сопоставимой с третью диаметра образованной ими стопорной шашки.

Узел воспламенения (фиг.4) инерционного действия содержит соосно смонтированные неподвижное жало 25 и подпружиненный капсюль-воспламенитель 26, который коммутируется с пиротехническим зарядом 20-21 механизма 19 дальнего взведения и медленно горящим пороховым составом 27 кольцевой дорожки 28 вкладыша 29, которые выполняют функции механизма самоликвидации, сообщаясь с исполнительным капсюлем-детонатором 4.

Функционирует взрыватель следующим образом.

При выстреле капсюль-воспламенитель 26 узла воспламенения (фиг.4) по действием силы инерции от линейного ускорения боеприпаса перемещается вниз, где накалывается на жало 25. Форс пламени от капсюля-воспламенителя зажигает пиросостав в каналах 22, сообщающихся с запрессовкой 20 стопорной шашки механизма 19 дальнего взведения, и пороховой состав 26 кольцевой дорожки 28 механизма самоликвидации.

Под действием силы инерции от линейного ускорения боеприпаса в пазу 11 оседает, сжимая пружину 7 нажимной колпак 8, который толкает впереди себя упором 13 пластинчатые пружины 14. Пружины 14 упруго деформируются, прогибаясь в центре, и перемещают книзу боек 5, сжимая пружину 6.

При движении вниз колпака 8 освобождается кольцевая пружина 9, которая, раскрываясь, перемещается по пазу 10 крышки 2 в нижнее устойчивое положение, где фиксируется в распор между крышкой 2 и колпаком 8 в нижнем положении.

На полете, когда исчезают осевые нагрузки, под действием сил упругости пружин 6 и 14, посредством бойка 5, крышка 2 перемещается вверх относительно корпуса 1 - ударный механизм взведен и готов к встрече с преградой.

За это время запрессовка 20 интенсивно сгорает восходящими распределенными по периферии факелами, сформированными при горении пиротехнического наполнения каналов 22. Далее при выходе огня на границу раздела запрессовок 20-21 последняя равномерно воспламеняется и стабильно горит по торцу, нечувствительно к перепаду давления, который возникает

внутри взрывателя при открытой крышке 2.

При сгорании шлаковых составов запрессовок 20 и 21 образуется несущий каркас коксового остатка, который противодействует пружине 24 и удерживает шток 18 в кинематическом зацеплении с заслонкой 16.

В расчетное время, когда догорает запрессовка 21, пружина 24 преодолевает сопротивление каркаса (спекшегося кокса) из шлакового остатка пиротехнической стопорной шашки и внедряет внутрь шток 18, который опускается. При этом освобождается поперечная заслонка 16, которая пружиной 15 перемещается в крайнее левое (по чертежу) положение, выводя накольный капсюль-детонатор 17 под боек 5.

Взрыватель готов к действию на дистанции полета боеприпаса в узком заданном диапазоне 30-40 м, оптимальном для эффективного поражения цели и безопасности личного состава в ближнем бою.

При встрече с преградой крышка 2, сжимая пружины 7, 14 и 6, реакционно перемещается вниз и динамично толкает боек 5, который накалывает капсюль-детонатор 17. Срабатывание капсюля-детонатора 17 инициирует детонацию исполнительного капсюля-детонатора 4, который инициирует наполнение боеприпаса. В данном случае крышка 2 выполняет функции чувствительного реакционного элемента, механическое перемещение которого происходит при встрече с нежесткими преградами, такими как снежный наст, водная поверхность, болото и т.п.

В случае, когда боеприпас не встречает цель на траектории или не срабатывает при встрече с преградой, по истечении заданного времени горения порохового состава 27 в кольцевой дорожке 28, форс пламени устройства самоликвидации поступает в огневую цепь и инициирует лучевой капсюль-детонатор 4, в результате чего боеприпас подрывается.

Таким образом осуществляется многофункциональное стабильное во времени действие ударного малогабаритного головного взрывателя, пригодного для использования в различных артиллерийских боеприпасах, минах и гранатах.

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

1. Взрыватель, содержащий предохранительный механизм дальнего взведения, удерживающий поперечную шиберную заслонку в положении, когда установленный в ней капсюль-детонатор смещен относительно огневой цепи, где смонтирован исполнительный детонатор, инициирующий наполнение боеприпаса, при этом предохранительный механизм включает нагруженный пружиной стопор, кинематически связанный с шиберной заслонкой и опирающийся на пиротехническую шашку, которая посредством распределенных пироприемных каналов коммуникации сообщается с узлом воспламенения, отличающийся тем, что стопорная шашка выполнена слоеной из шлаковых составов, причем плотность запрессовки верхнего слоя выбрана больше, чем плотность запрессовки нижнего слоя, с которым непосредственно связаны заполненные пиротехническим составом коммуникационные каналы, размещенные на высоте от границы раздела слоев, составляющей треть диаметра шашки, в нижнем торце которой имеется центральная выемка, адекватная опорной части стопора.

2. Взрыватель по п.1, отличающийся тем, что диаметр опорной части стопора составляет 1/3-1/2 диаметра шашки.