Головной многоэлементный пьезогенератор (варианты)
Изобретение относится к пьезоэлектрическим взрывательным устройствам (ВУ), предназначенным для подрыва кумулятивных боевых частей, преимущественно управляемых снарядов и ракет. Пьезогенератор содержит несколько пьезоэлементов, расположенных по окружности корпуса, опорную и нагружающую контакные детали. Между пьезоэлементами и контактными деталями установлены демпфирующие прокладки из упругого материала, завернутого в металлическую фольгу, или из упругого токопроводящего высокоомного материала, или из изоляционного материала с отверстиями, расположенными напротив пьезоэлементов. Варьирование упругими свойствами материала и толщиной прокладок позволяет достичь оптимальной помехозащищенности (несрабатывание по легким преградам, таких, как кусты, стальные сетки фанера и пр.) и надежности действия ВУ по целевым преградам при встрече под большими углами от нормали.
Техническое решение относится к военной технике и предназначено для использования в контактных взрывательных устройствах боеприпасов высокого быстродействия, преимущественно кумулятивных, не имеющих источника питания на борту или имеющих источник питания, но подвод электрического напряжения к носовой части в которых затруднен.
Известны отечественные конструкции головных многоэлементных пьезогенераторов (ГМПГ), например, марки 3В8М или 9Э212, применяемые в штатных взрывательных устройствах (ВУ), в которых в электроизоляционном корпусе установлено по кольцу от 12 до 24 пьезоэлементов. Сведения об этих ГМПГ содержатся в книге «Оружие и технологии России. Энциклопедия XXI век». Издательский дом «Оружие и технологии», Москва 2006. Указанные пьезогенераторы (ПГ) содержат опорную и нагружающую электроконтактные детали, через которые напряжение, выдаваемое пьезогенератором при встрече с преградой, поступает в боевую электрическую цепь ВУ. Недостатком указанных конструкций ГМПГ является сложность регулирования помехозащищенности ВУ при прохождении боеприпасом легких преград, таких как кусты, ветки, стальные сетки, фанера и пр. Известны пьезоэлектрические устройства, в которых вопросы помехозащищенности ВУ решаются с помощью сложных электронных и логических схем (например патенты US 3.967.555, US 4.382.408, US 5.269.223, WO 2003051794). Однако такие решения являются дорогостоящими, сложными в изготовлении и не обеспечивают достаточную надежность действия ВУ.
Задача, решаемая настоящим техническим решением, - обеспечение возможности регулирования чувствительности и избирательности (помехозащищенности) ВУ без усложнения конструкции ПГ и с одновременным повышением надежности действия ВУ по целевым преградам.
Предлагаемая полезная модель ГМПГ по конструкции имеет наибольшую совокупность сходных признаков с устройством марки ЗВ8М (прототип), применяемым в ВУ противотанковых управляемых ракет с кумулятивными боевыми частями (БЧ). Признаками, общими с прототипом для всех вариантов исполнения предлагаемой
полезной модели, являются наличие пьезоэлементов, расположенных по кольцу в корпусе из электроизоляционного материала, а также наличие опорной и нагружающей электроконтактных деталей. Новым признаком для пьезогенератора варианта п.1 формулы является наличие демпфирующих прокладок из упругого материала, завернутых в металлическую фольгу, расположенных между торцами пьезоэлементов и электроконтактными деталями. Варьирование упругими свойствами материала и толщиной прокладок позволяет достичь оптимальной помехозащищенности ВУ, а токопроводящая фольга обеспечивает надежность контактирования в цепи ГМПГ-электродетонатор (ЭД). Для варианта п.2 формулы новым признаком является наличие демпфирующих прокладок из упругого высокоомного токопроводящего материала, обеспечивающих надежную электроизоляцию пьезоэлементов при преодолении боеприпасом легких преград. При встрече с целью указанные прокладки сильно сминаются, электросопротивление их резко снижается в месте смятия, при этом обеспечивается фактически прямой контакт ГМПГ-ЭД. Для варианта п.3 формулы новым признаком является наличие жестких прокладок из электроизоляционного материала с отверстиями, расположенными напротив пьезоэлементов. При встрече с целью (броня, дюралевый лист, грунт) пьезоэлементы выдают высокое напряжение, пробивающее прокладки в месте расположения отверстий. При встрече с легкими преградами генерируемое напряжение мало, пробоя не происходит и ВУ не срабатывает.
На фиг.1 показан ГМПГ в разрезе, на фиг.2 - расположение пьезоэлементов в плане, на фиг.3 - конструкция демпфирующей прокладки варианта по п.1 формулы, на фиг.4 - варианта по п.2 формулы, на фиг.5 - варианта по п.3 формулы.
ГМПГ содержит (фиг.1, 2) корпус 1 из электроизоляционного материала с отверстиями для расположения в них пьезоэлементов 2 с условием одинаковой полярности их установки (например, отверстия в корпусе и пьезоэлементы выполнены в форме трапеции). Отверстия для пьезоэлементов расположены по кольцу вокруг центрального отверстия, которое предназначено для прохождения кумулятивной струи. Количество пьезоэлементов (обычно от 3 до 24) зависит от калибра боеприпаса и выбирается из условия надежного срабатывания ВУ при встрече с целью под углами до 85° от нормали. К опорной электроконтактной детали 3 корпус 1 крепится с помощью винтов 4. Нагружающая электроконтактная деталь 5 выполнена в виде кольца и крепится к корпусу 1 с помощью гайки 6. Между торцами пьезоэлементов 2 и торцами соответствующих электроконтактных деталей установлены прокладки 7, параметры которых позволяют регулировать чувствительность и избирательность ГМПГ, обеспечивать надежное
срабатывание при встрече с целью и делать его помехозащищенным относительно легких преград. В варианте исполнения п.1 формулы (фиг.3) прокладка 8 выполнена из упругого материала (техническое сукно, резина и т.п.), а надежный неразрывный контакт обеспечивает фольга 9, которой обернута прокладка в соответствующем месте. В варианте п.2 формулы (фиг.4) прокладка 10 выполнена из высокоомного токопроводящего упругого материала, способного значительно снижать свое электросопротивление при смятии прокладки в результате встречи с целевой преградой (броня, дюралевый лист, грунт и др.). В варианте п.3 формулы (фиг.5) прокладки 11 выполнены из жесткого электроизоляционного материала (гетинакса, текстолита и др.) и имеют центральные отверстия 12, расположенные напротив торцев пьезоэлементов.
Работает ГМПГ следующим образом. При прохождении боеприпасом легких преград во всех вариантах исполнения обеспечивается высокая помехозащищенность за счет наличия прокладок между торцами пьезоэлементов и торцами соответствующих электроконтактных деталей, так как ударные волны гасятся прокладками и величина электрического напряжения на электродах ПГ недостаточна для срабатывания ВУ. При встрече с целью головной обтекатель боеприпаса сминается и механически воздействует на нагружающую электроконтактную деталь 5 (фиг.1), которая сжимает пьезоэлементы, заставляя их генерировать напряжение. Поскольку в большинстве случаев встреча с целью происходит не в нормаль, то нагружаются обычно не более 2-3 пьезоэлементов, остальные, параллельно включенные, пьезоэлементы не только не генерируют электрический заряд, но и создают шунтирующее (паразитное) действие, снижающее надежность штатного срабатывания ВУ. В исполнении п.1 формулы этот недостаток устраняется увеличением количества пьезоэлементов в кольце. В исполнении п.2 формулы к опорной и нагружающей электроконтактным деталям подключаются только те нагрузившиеся пьезоэлементы, которые смяли прокладку, электросопротивление которой в месте смятия радикально уменьшается, а ненагруженные пьезоэлементы в этом случае как шунты не работают. В исполнении п.3 формулы ситуация аналогична, только электрическое подключение нагрузившихся пьезоэлементов происходит через пробой электроизоляционных прокладок в месте расположения в них отверстий.
ГМПГ позволяет повысить надежность действия боеприпаса при встрече с целью, особенно при больших от нормали углах встречи (до 85° к нормали), без усложнения конструкции и одновременном обеспечении его помехоустойчивости при прохождении легких преград.
1. Головной многоэлементный пьезогенератор для контактных взрывательных устройств, содержащий корпус из электроизоляционного материала с установленными в нем по кольцу пьезоэлементами, опорную и нагружающую электроконтактные детали, отличающийся тем, что между торцами пьезоэлементов и электроконтактными деталями размещены демпфирующие прокладки, выполненные из упругого материала и обернутые металлической фольгой.
2. Головной многоэлементный пьезогенератор для контактных взрывательных устройств, содержащий корпус из электроизоляционного материала с установленными в нем по кольцу пьезоэлементами, опорную и нагружающую электроконтактные детали, отличающийся тем, что между торцами пьезоэлементов и электроконтактными деталями размещены демпфирующие прокладки, выполненные из упругого высокоомного токопроводящего материала, способного снижать свое электросопротивление при смятии прокладки.
3. Головной многоэлементный пьезогенератор для контактных взрывательных устройств, содержащий корпус из электроизоляционного материала с установленными в нем по кольцу пьезоэлементами, опорную и нагружающую электроконтактные детали, отличающийся тем, что между торцами пьезоэлементов и электроконтактными деталями размещены жесткие электроизоляционные прокладки с отверстиями, способствующими электрическому пробою электроизоляционных промежутков при генерации пьезоэлементами максимального напряжения.
