Головной взрыватель
Полезная модель относится к дистанционным комбинированным взрывателям двойного действия, временного и ударного, срабатывающим от инерционного перемещения механизмов при встрече с преградой и по истечении заданного промежутка времени с момента выстрела, который предназначен для использования в автоматических и под ствольных гранатометах. Головной взрыватель содержит исполнительный капсюль-детонатор, закрытый шиберной заслонкой предохранительного механизма, имеющей пружинный привод, оснащенный стержневым стопором, которая в служебном обращении электрически закорочена на воспламенительное устройство, взаимодействующее с лучевым капсюлем-детонатором, и ударный инерционно-реакционный механизм, кинематически связанный с коническим обтекателем корпуса, а также источник питания, выполненный в виде электрически связанной с электронным блоком управления ампульной электролитической батареи, стеклянная ампула которой смонтирована внутри пластинчатых электродов с возможностью продольного перемещения относительно накольника. Новым является то, что лучевой капсюль-детонатор смонтирован в шиберной заслонке предохранительного механизма, стержневой стопор которой закреплен на центробежных каретках, при этом в качестве электронного блока использована микросхема с программой управления структурными элементами, сообщающаяся с приемной антенной, смонтированной на коническом обтекателе, а стеклянная ампула электролитической батареи установлена на пластинчатых пружинах, консольно прикрепленных к дисковому основанию в тангенциальном направлении, выступая над ним в сторону вращения боеприпаса, и нагружена массивной втулкой, в центральном окне которой помещен, над металлическим колпачком демпфирующего кожуха, контактный выступ подпружиненной металлической крышки конического обтекателя, опирающейся на спиральную пружину, установленную в кольцевом пазу корпуса, совокупно выполняющие функции инерционно-реакционного механизма, причем накольник выполнен в форме клина или пирамиды. Предложенное техническое решение обеспечило расширение технологических и функциональных возможностей компактного головного взрывателя для гранатометов, который характеризуется безопасностью в служебном обращении и стрельбе, имеет повышенную чувствительность, особенно при встрече на рикошетных углах и с мягкими грунтами, обеспечивая заданную точность срабатывания.
Полезная модель относится к дистанционным комбинированным взрывателям двойного действия, временного и ударного, срабатывающим от инерционного перемещения механизмов при встрече с преградой и по истечении заданного промежутка времени с момента выстрела, который предназначен для использования в автоматических и подствольных гранатометах.
Уровень данной области техники характеризует головной взрыватель для малокалиберных артиллерийских боеприпасов по патенту AT №301395, F 42 C 16/01, 1972 г., который содержит инерционно-реакционный механизм исполнительного накольного жала, соосного капсюлю-детонатору боевого заряда, центробежный предохранительный механизм, замедлитель и инерционный механизм взведения.
Головной обтекатель взрывателя, кинематически связанный с центробежным предохранителем и в котором смонтирован ударный механизм, выполнен с плоским противорикошетным передним торцом для разворота изделия по нормали при встрече с целью, что создает единообразие функционирования.
Недостатками описанного аналога являются неудовлетворительная надежность действия ударного механизма на предельной дальности полета при минимальных углах встречи с преградой, когда недостаточно усилия реакции для срабатывания накольного устройства, и отсутствие механизма самоликвидации, что снижает функциональную надежность и эффективность применения боеприпаса в случае промаха мимо цели.
Отмеченные недостатки устранены в головном взрывателе для малокалиберных артиллерийских выстрелов по патенту RU 2211437, F 42 C 9/14, 2003 г., который по технической сущности и числу совпадающих признаков выбран в качестве наиболее близкого аналога предложенному.
Известный головной взрыватель содержит исполнительный капсюль-детонатор, закрытый шиберной заслонкой предохранительного устройства, ударный инерционно-реакционный механизм, кинематически связанный с коническим обтекателем корпуса, воспламенительное устройство, связанное с пиротехническим зарядом лучевого капсюля-детонатора самоликвидации, а также энергосодержащий источник питания, представляющую собой ампульную электролитическую батарею, замкнутую на оптрон (электронный блок), связанный с электровоспламенителем.
Ампульная батарея с оптроном связана через RC-цепочку замедления.
Шарик ударного инерционно-реакционного механизма нагружен подпружиненным контактом коммутатора электродетонатора, примыкающего к лучевому капсюлю-детонатору самоликвидации и электрически замкнутого посредством контактов шиберной заслонки предохранительного механизма.
Шиберная заслонка зафиксирована стержневым стопором, опирающимся
на пороховой затвор, сообщающийся с электровоспламенителем.
Оснащение головного взрывателя многоступенчатым (пиротехническим, последовательно дублированным механическим) предохранительным устройством канала детонации боевого заряда, которое электрически блокирует срабатывание электродетонатора, повышая безопасность при служебном обращении и эксплуатации.
Конструктивное выполнение ударного инерционно-реакционного механизма в качестве коммутатора цепи питания исполнительного электродетонатора расширяет функции и обеспечивает надежное срабатывание взрывателя.
Электронный блок в виде оптрона бесконтактно управляет электрическими цепями взрывателя, обеспечивая развязку между ними, повышая на порядок, сравнительно с пиротехническим механизмом в аналоге, точность по дальнему взведению.
Однако, продолжением перечисленных достоинств являются присущие недостатки.
Предохранительный механизм имеет пиротехнический затвор стопора шиберной заслонки, что определяет большой разброс времени взведения из-за разных параметров горения пиротехнического состава. При несанкционированном нагреве боеприпаса при хранении может произойти самовозгорание пиротехнического состава с последующим срабатыванием электродетонатора, смонтированного на огневой линии, и подрыв боеприпаса, что недопустимо в служебном обращении.
Конструкция инерционно-реакционного механизма характеризуется сложностью сборки и точной настройки миниатюрных комплектующих в широком диапазоне функционирования, а также низкой чувствительностью, не обеспечивая гарантированного взведения взрывателя при больших углах встречи боеприпаса с мягкими преградами.
Электронный блок (оптрон) выполняет ограниченные функции, являясь по сути пороговым устройством, подключающим к источнику питания электровоспламенитель.
Механизм самоликвидации, включающий автономный лучевой капсюль-детонатор и лабиринтный пороховой заряд замедления, занимает относительно большой объем взрывателя, что ограничивает расширение основных функций назначения.
Энергия инерционного накалывания ампулы электролитической батареи заметно расходуется на преодоление сил упругости цилиндрической пружины, на которой установлена ампула. В служебном обращении эта пружина предотвращает перемещение ампулы к накольнику, поэтому должна быть достаточно жесткой. В серийном производстве головного взрывателя точная настройка пружины, исходя из противных требований, в статике практически невозможна, поэтому существует вероятность случаев, когда накольник ампулу проткнет, но не расколет. При этом электролит из ампулы, отверстие которой перекрыто накольником, не выливается, что приведет к
отказу взрывателя.
Задачей, на решение которой направлено настоящее изобретение, является повышение функциональной надежности головного взрывателя и расширение технологических возможностей при более точных показателях назначения.
Требуемый технический результат достигается тем, что в известном головном взрывателе, содержащем исполнительный капсюль-детонатор, закрытый шиберной заслонкой предохранительного механизма, имеющей пружинный привод, оснащенный стержневым стопором, которая в служебном обращении электрически закорочена на воспламенительное устройство, взаимодействующее с лучевым капсюлем-детонатором, и ударный инерционно-реакционный механизм, кинематически связанный с коническим обтекателем корпуса, а также источник питания, выполненный в виде электрически связанной с электронным блоком управления ампульной электролитической батареи, стеклянная ампула которой смонтирована внутри пластинчатых электродов с возможностью продольного перемещения относительно накольника, по предложению авторов, лучевой капсюль-детонатор смонтирован в шиберной заслонке предохранительного механизма, стержневой стопор которой закреплен на центробежных каретках, при этом в качестве электронного блока использована микросхема с программой управления структурными элементами, сообщающаяся с приемной антенной, смонтированной на коническом обтекателе, а стеклянная ампула электролитической батареи установлена на пластинчатых пружинах, консольно прикрепленных к дисковому основанию в тангенциальном направлении, выступая над ним в сторону вращения боеприпаса, и нагружена массивной втулкой, в центральном окне которой помещен, над металлическим колпачком демпфирующего кожуха, контактный выступ подпружиненной металлической крышки конического обтекателя, опирающейся на спиральную пружину, установленную в кольцевом пазу корпуса, совокупно выполняющие функции инерционно-реакционного механизма, причем накольник выполнен в форме клина или пирамиды.
Отличительные признаки обеспечили расширение технологических и функциональных возможностей компактного головного взрывателя для гранатометов, который характеризуется безопасностью в служебном обращении и стрельбе, имеет повышенную чувствительность, особенно при встрече на рикошетных углах и с мягкими грунтами, гарантированно обеспечивая заданную точность срабатывания.
Нагружение ампулы электролитической батареи массивной втулкой, которая установлена за счет высвобождения объема от исключения пиротехнических зарядов механизма самоликвидации и привода стопора шиберной заслонки, увеличивает ее инерционность и, в конечном итоге, чувствительность взрывателя.
Установка подпружиненной металлической крышки в коническом обтекателе корпуса с возможностью взаимодействия с ампульной батареей
обеспечивает заданную точность срабатывания взрывателя при встрече с преградой. Этому же способствует выполнение на крышке контактного выступа, который размещен в центральном окне массивной втулки (груза) над металлическим, электрически связанным с электронным блоком управления, колпачком, закрепленным на демпфирующем кожухе батареи.
Спиральная пружина, установленная в кольцевом пазу корпуса, на которую опирается продольно подвижная крышка обтекателя, выполняет функции механизма взведения, освобождая кольцевой паз корпуса при раскручивании только на траектории полета боеприпаса, под действием центробежных сил вращения. В служебном обращении, в динамике подачи боеприпаса в трактах автоматического артиллерийского оружия и при выстреле эта спиральная пружина в скрученном состоянии является жестким упором, предотвращающим линейное перемещение крышки и, следовательно, преждевременное срабатывание взрывателя.
Реакционное действие продольно подвижной крышки обтекателя, совместно с дополнительной массивной втулкой ампульной батареи, на два порядка, сравнительно с прототипом, повышает чувствительность взрывателя при встрече с рыхлыми грунтами.
Установка лучевого капсюля-детонатора в поперечно подвижной шиберной заслонке механизма предохранения обеспечивает его использование в огневой цепи основного функционального назначения, при безопасном позиционировании внутри корпуса взрывателя в служебном обращении боеприпаса.
Жесткая связь стержневого стопора подпружиненной шиберной заслонки с центробежными каретками надежно удерживает лучевой капсюль-детонатор вне огневой цепи до радиального раскручивания боеприпаса в канале ствола оружия, что создает дополнительную ступень предохранения, чем повышается безопасность хранения и эксплуатации артиллерийских выстрелов.
Центробежные каретки гарантированно, по определению, обеспечивают срабатывание головного взрывателя только на траектории полета вращающегося боеприпаса, что повышает функциональную надежность.
Использование в качестве электронного блока микросхемы с программой управления структурными элементами взрывателя высвободило дополнительный объем, сравнительно с оптроном в прототипе, но главное, расширило технологические и функциональные возможности при упрощении внутренних связей.
Оснащение головного взрывателя приемной антенной, которая смонтирована на коническом обтекателе, связанной с микросхемой управления, обеспечивает активный ввод оперативной информации о дальности и времени подрыва при каждом выстреле. Это дополнительно позволило исключить автономный механизм самоликвидации за счет универсальной схемы срабатывания элементов огневой цепи от разных по времени команд с программы микросхемы управления.
Установка ампулы электролитической батареи на пластинчатых пружинах предложенной конструкции устраняет противоречие функционирования, отмеченное в критике прототипа: этот вид пружин надежно удерживает ампулу на расстоянии от накольника в служебном обращении и в динамике подачи боеприпаса в трактах оружия, но на траектории под воздействием сил линейного и радиального ускорения большая часть сил упругости демпфируется. При этом практически весь импульс сил инерции ампулы с грузом массивной втулки при встрече с преградой расходуется на взаимодействие с накольником.
Предпочтительное геометрическое выполнение накольника в форме клина (частный случай - пирамида) дает кратное увеличение поперечных сил, относительно приложенной силе инерции, что гарантированно обеспечивает раскалывание стеклянной ампулы, твердой и хрупкой по определению. Этому же способствует радиальная сила вращения ампулы, сформированная при накалывании трещина которой разворачивается на ребре контакта стационарного клина.
Следовательно, каждый существенный признак необходим, а их совокупность в устойчивой взаимосвязи являются достаточными для достижения новизны качества, то есть поставленная техническая задача решена не суммой эффектов, а новым эффектом суммы существенных признаков.
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 серийного изготовления предложенного головного взрывателя для малокалиберных артиллерийских выстрелов, можно сделать вывод о соответствии критериям патентоспособности.
Сущность изобретения поясняется чертежом, где изображено:
на фиг.1 - головной взрыватель, продольный разрез;
на фиг.2 - разрез по А-А на фиг.1;
на фиг.3 - пластинчатая пружина ампулы;
на фиг.4 - то же, вид сверху;
на фиг.5 - накольник в форме клина;
на фиг.6 - то же, пирамида.
Предложенный головной взрыватель (фиг.1, 2) содержит исполнительный детонатор 1, закрытый шиберной заслонкой 2 предохранительного механизма, в которой установлен лучевой капсюль-детонатор 3, зафиксированный в служебном обращении вне огневой цепи (слева по чертежу).
В корпусе 4 на огневой цепи взрывателя закреплен электровоспламенитель 5, непосредственно связанный с микросхемой 6 управления (электронный блок), приемная антенна 7 которой смонтирована на коническом обтекателе 8 корпуса 4.
В обтекателе 8 с возможностью продольного перемещения установлена металлическая крышка 9, оснащенная контактным выступом 10. Крышка 9
нагружена пружинами 11 и опирается на спиральную пружину 12, которая размещена в кольцевом пазу 13 корпуса 4.
Внутри обтекателя 8 в корпусе 4 установлен энергосодержащий источник 14 питания в виде электролитической батареи в составе стеклянной ампулы 15 с электролитом 16, расположенной внутри пластинчатых электродов 17 над стационарным накольником 18, выполненным в форме клина (фиг.5) или пирамиды (фиг.6).
Ампула 15 опирается на пластинчатые пружины 19, расположенные тангенциально и консольно закрепленные под углом в направлении ампулы 15. Пластинчатые пружины 19 закреплены в дисковой опоре 20 со стороны, противной вращению боеприпаса.
Сверху ампула 15 через демпфирующий кожух 21 нагружена массивной втулкой 22, в центральном окне которой помещен контактный выступ 10 крышки 9 и металлический колпачок 23 кожуха 21.
Электронный блок 6 электрически связан с источником 14 питания и электровоспламенителем 5.
Шиберная заслонка 2 (фиг.2) имеет пружинный привод 24 поперечного ее перемещения. В исходном положении заслонка 2 находится в крайнем левом по чертежу положении, когда лучевой капсюль-детонатор 3 расположен за огневой цепью, где удерживается стержневыми стопорами 25 (фиг.2), закрепленными на центробежных каретках 26, нагруженных пружинами 27. При этом пружинный контакт 28 электровоспламенителя 5 закорочен на шиберную заслонку 2
Работает взрыватель следующим образом.
При выстреле из артиллерийского оружия под действием сил инерции стеклянная ампула 15 динамично под действием импульса массы втулки 22 и кожуха 21 перемещается книзу относительно электродов 17, сжимая пластинчатые пружины 19, и раскалывается об накольник 18. При этом крышка 9 неподвижно удерживается спиральной пружиной 12.
Электролит 16 разливается между пластинчатыми электродами 17, на которых за счет электрохимических реакций появляется напряжение и вырабатывается электрический ток, который запитывает микросхему 6.
При вылете из ствола оружия посредством приемной антенны 7 в электронный блок 6 поступает информация о времени задержки, дальнего взведения (соответствующего дистанции 50 м). Время самоликвидации (в частности 32 с) задано в программе микросхемы 6.
Под действием центробежных сил вращающегося боеприпаса раскручивается спиральная пружина 12, освобождая кольцевой паз 13 в корпусе 4, и сжимаются пружины 27 (фиг.2) кареток 26, которые перемещаются на периферию, в результате чего стержневые стопоры 25 освобождают шиберную заслонку 2. Под действием сил упругости пружины 24 заслонка 2 перемещается в противное крайнее положение, устанавливая лучевой капсюль-детонатор 3 на огневую цепь взаимодействия с электровоспламенителем 5 и исполнительным детонатором 1. Взрыватель готов к функционированию.
При встрече боеприпаса на траектории полета с целью происходит кинетический удар, в результате чего крышка 9, сжимая пружины 11, перемещается книзу, выступом 10 взаимодействуя с колпачком 23. Электрический импульс от этого замыкания поступает в электронный блок 6, который вырабатывает команду на подрыв электровоспламенителя 5.
Факелом продуктов горения пиротехнического состава электровоспламенителя инициируется лучевой капсюль-детонатор 3, взрывной волной которого через влияние инициируется исполнительный детонатор 1, подрывающий наполнение снаряда, гранаты.
Аналогична последовательность действия при встрече боеприпаса на максимальной дальности полета с преградой на «нулевых» углах.
При встрече боеприпаса с преградой под рикошетными углами, когда силы упругости пружин 11 удерживают крышку 9 в исходном положении, ампула 15 совместно с кожухом 21 инерционно продолжают продольное движение, в результате чего колпачок 23 замыкается на выступ 10 крышки 9. При этом электрический импульс поступает в электронный блок 6, который инициирует электровоспламенитель 5.
Дальность дистанционного подрыва на траектории задается в виде кода времени, поступающего на электронный блок 6 через антенну 7 при выстреле, а время самоликвидации записано в ее программе управления, но принципиально может передаваться как время дистанционного подрыва.
На заданной дистанции полета управляющий импульс с блока 6 передается на электровоспламенитель 5 и подобно вышеописанному происходит подрыв боеприпаса.
Исключение из структуры взрывателя пиротехнических зарядов взаимосвязи исполнительных элементов высвободило объем внутри малогабаритной конструкции взрывателя, которая заметно упростилась, в частности, за счет сокращения номенклатуры комплектующих. В результате этого унифицирована технология изготовления головного взрывателя и снижена его потребительская стоимость.
Преимуществом предложенной конструкции является пригодность для стрельбы из артиллерийских систем, не оборудованных устройством ввода информации. В этом случае головной взрыватель по полезной модели функционирует как штатный контактный взрыватель.
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 серийного изготовления предложенного головного взрывателя для малокалиберных артиллерийских выстрелов, можно сделать вывод о соответствии критериям патентоспособности.
Головной взрыватель, содержащий исполнительный капсюль-детонатор, закрытый шиберной заслонкой предохранительного механизма, имеющей пружинный привод, оснащенный стержневым стопором, которая в служебном обращении электрически закорочена на воспламенительное устройство, взаимодействующее с лучевым капсюлем-детонатором, и ударный инерционно-реакционный механизм, кинематически связанный с коническим обтекателем корпуса, а также источник питания, выполненный в виде электрически связанной с электронным блоком управления ампульной электролитической батареи, стеклянная ампула которой смонтирована внутри пластинчатых электродов с возможностью продольного перемещения относительно накольника, отличающийся тем, что лучевой капсюль-детонатор смонтирован в шиберной заслонке предохранительного механизма, стержневой стопор которой закреплен на центробежных каретках, при этом в качестве электронного блока использована микросхема с программой управления структурными элементами, сообщающаяся с приемной антенной, смонтированной на коническом обтекателе, а стеклянная ампула электролитической батареи установлена на пластинчатых пружинах, консольно прикрепленных к дисковому основанию в тангенциальном направлении, выступая над ним в сторону вращения боеприпаса, и нагружена массивной втулкой, в центральном окне которой помещен, над металлическим колпачком демпфирующего кожуха, контактный выступ подпружиненной металлической крышки конического обтекателя, опирающейся на спиральную пружину, установленную в кольцевом пазу корпуса, совокупно выполняющие функции инерционно-реакционного механизма, причем накольник выполнен в форме клина или пирамиды.
