Головной взрыватель
Предложенная полезная модель относится к дистанционным комбинированным взрывателям двойного действия, ударного и временного, срабатывающим при встрече с преградой и по истечении заданного промежутка времени с момента выстрела, определяемого сгоранием порохового элемента механизма самоликвидации. Головной взрыватель для малокалиберных артиллерийских патронов содержит механизм самоликвидации, включающий накольно инициируемый капсюль-воспламенитель, соединенный посредством пиротехнического канала с исполнительным лучевым капсюлем-детонатором, над которым последовательно смонтированы в осевом огнепередаточном канале корпуса мембранный затвор замедлительной втулки и капсюль-воспламенитель, ступенчатое жало которого снабжено инерционным механизмом взведения, включающим спиральный стопор, размещенный внутри подвижной втулки, расположенной над кольцевой проточкой в поперечной перемычке, и связано с ударным реакционным механизмом, шарики которого свободно установлены в радиальных пазах корпуса, наклоненных к центру из его периферийной кольцевой канавки, закрытой обтекателем, сопряженным с монолитным головным торцом корпуса, причем его осевой огнепередаточный канал закрыт снизу ресивером, дросселирующее отверстие которого сообщается с лучевым капсюлем-детонатором. Новым является то, что капсюль-воспламенитель отделен от мембранного затвора поперечной задвижкой, снабженной сгорающим упором, пороховой заряд которого связан с капсюлем-воспламенителем механизма самоликвидации, а в ресивере установлен центробежный шибер, замкнутый внутри лепестков консольно защемленной скобы. Предложенное техническое решение обеспечило повышение безопасности в служебном обращении и функциональной надежности как самих взрывателей, так и при эксплуатации оснащенных ими малокалиберных снарядов для артиллерийских патронов, за счет оснащения головного взрывателя дополнительно двумя ступенями предохранения, снимаемыми только при выстреле и на дистанции полета снаряда.
Предложенная полезная модель относится к дистанционным комбинированным взрывателям двойного действия, ударного и временного, срабатывающим при встрече с преградой и по истечении заданного промежутка времени с момента выстрела, определяемого сгоранием порохового элемента механизма самоликвидации.
Уровень данной области техники характеризует дистанционный головной взрыватель комбинированного действия по патенту RU 2205362 С2, F42С 9/14, 2001 г., содержащий корпус, в котором установлены капсюль-воспламенитель, осевое жало, замедлительная втулка, закрытая прокладкой, предохранитель, лучевой капсюль-детонатор и механизм самоликвидации.
Осевое жало имеет инерционный механизм взведения, включающий спиральный стопор, помещенный внутри продольно подвижной втулки, опирающейся на прокладку над кольцевой проточкой, и связано с ударным реакционным механизмом, шарики которого свободно помещены в радиальных каналах, наклоненных от периферийной кольцевой канавки к центру.
Корпус взрывателя оснащен головным центральным стержнем с опорной сферической головкой, под которой защемлен конической формы тонкостенный обтекатель, закрывающий периферийную кольцевую канавку для выхода по наклонным каналам шариков под действием центробежных сил вращения снаряда на траектории полета к цели. При этом шарики опираются на обтекатель, который выполняет функции мембраны, инициирующей срабатывание взрывателя реакционно, от механической деформации при внедрении в преграду.
Тонкостенный обтекатель вдавливается вглубь периферийной кольцевой канавки в корпусе взрывателя, ударно взаимодействуя с примыкающими шариками, в результате этого шарики принудительно динамично перемещаются по радиальным пазам, толкая ступенчатое жало к капсюлю-воспламенителю, который срабатывает и огневым форсом воздействует на исполнительный капсюль-детонатор.
Этот головной взрыватель для малокалиберных артиллерийских патронов характеризуется всепогодным использованием, то есть заданное разрывное его действие на траектории полета не зависит от состояния атмосферы, так как ударный механизм нечувствителен к динамическому воздействию града, дождя и пыли, а также повышенной безопасностью боевого применения, которая обеспечивается механизмом дальнего взведения.
Последнее обстоятельство важно для арткомплекса наземного базирования, где траектория полета снарядов может проходить через собственные позиции, при наличии таких пусковых помех для взрывателя, как ветви деревьев, кусты и пр.
Однако, наличие протяженного головного стержня с опорной головкой для безопасного динамического взаимодействия с механизмами тракта питания автоматики пушки заметно сокращает полезный объем взрывателя, уменьшая габариты огневой цепи передачи воспламенительного форса, что приводит к повышению быстродействия взрывателя, при котором подрыв снаряда происходит на преграде при встрече с целью. Это резко снижает эффективность осколочного действия, сравнительно с подрывом снаряда внутри боевой техники.
Замедлительная втулка, установленная в продольном пазу корпуса между капсюлем-воспламенителем и исполнительным лучевым капсюлем-детонатором, совместно с предохранительным механизмом, не обеспечивает достаточного времени задержки срабатывания взрывателя за преградой, особенно в снарядах 23-мм патронов к артсистемам ЗСУ-23 и ЗУ-23, где практическая реализация описанной конструкции не представляется технически возможной из-за стесненного объема.
Отмеченные недостатки устранены в головном взрывателе по патенту RU 2255300 C1, F42C 9/14, 2005 г., который по технической сущности и числу совпадающих признаков выбран в качестве наиболее близкого аналога предложенному взрывателю.
Известный головной взрыватель для малокалиберных артиллерийских патронов содержит механизм самоликвидации, инициируемый накольником капсюль-воспламенитель которого посредством пиротехнического канала связан с исполнительным лучевым капсюлем-детонатором и последовательно смонтированные в осевом огнепередаточном канале корпуса капсюль-воспламенитель, средство замедления в виде мембранного затвора и ресивер с периферийными дросселирующими отверстиями, размещенным над лучевым капсюлем-детонатором.
Ступенчатое жало осевого капсюля-воспламенителя снабжено инерционным механизмом взведения и связано с ударным реакционным механизмом инициирования.
Инерционный механизм взведения включает спиральный стопор, размещенный внутри подвижной втулки, которая смонтирована на разрезной прокладке над кольцевой проточкой в поперечной перемычке корпуса.
Ударный реакционный механизм содержит шарики, помещенные в радиальных пазах корпуса, наклоненных от закрытой коническим обтекателем периферийной кольцевой канавки к центру, где расположена массивная ступень жала над капсюлем-воспламенителем.
Особенностью известного головного взрывателя является то, что конический тонкостенный обтекатель установлен сверху головного торца корпуса, образуя монолитное единство, конструктивное и функциональное.
При этом высвобождается объем взрывателя для размещения структурных элементов больших габаритов, обеспечивающих заданную временную задержку для срабатывания взрывателя за преградой: внутри поражаемой техники.
Сопряженный с массивным скругленной формы головным торцом взрывателя, тонкостенный конический обтекатель не деформируется от динамических нагрузок в трактах питания пушки, а шарики ударного реакционного механизма при этом свободно примыкают к тонкостенному обтекателю, защищенному от деформационного механического воздействия.
Мембранный затвор продольного канала корпуса в совокупности с лабиринтным огневым каналом ресивера, имеющего смещенные к периферии дросселирующие отверстия коммуникации с исполнительным лучевым капсюлем-детонатором, обеспечили заданное временное замедление передачи инициирующего импульса для подрыва снаряда за преградой, внутри боевой техники, что повышает эффективность ее осколочного и фугасного поражения.
Продолжением достоинств известного головного взрывателя являются присущие недостатки: чрезмерно высокое быстродействие механизма взведения, которое не исключает срабатывание взрывателя в канале ствола или над собственной позицией стрельбы, а также возможный несанкционированный подрыв при служебном обращении, в частности, в результате срабатывания накольного механизма от падений, ударов взрывателя, снаряда, патрона или от воспламенения пиротехнического состава при перегреве в трактах питания пушки после остановки стрельбы очередями. В последнем случае форс от сработавшего пиротехнического канала, минуя мембранный затвор осевого канала корпуса, передается непосредственно на исполнительный капсюль-детонатор, что вызывает недопустимый подрыв.
Технической задачей, на решение которой направлена настоящая полезная модель, является устранение отмеченных недостатков для повышения функциональной надежности и безопасности в служебном обращении универсального головного взрывателя.
Требуемый технический результат достигается тем, что в известном головном взрывателе для малокалиберных артиллерийских патронов, содержащем механизм самоликвидации, включающий накольно инициируемый капсюль-воспламенитель, соединенный посредством пиротехнического канала с исполнительным лучевым капсюлем-детонатором, над которым последовательно смонтированы в осевом огнепередаточном канале корпуса мембранный затвор замедлительной втулки и капсюль-воспламенитель, ступенчатое жало которого снабжено инерционным механизмом взведения, включающим спиральный стопор, размещенный внутри подвижной втулки, расположенной над кольцевой проточкой в поперечной перемычке, и связано с ударным реакционным механизмом, шарики которого свободно установлены в радиальных пазах корпуса, наклоненных к центру из его периферийной кольцевой канавки, закрытой обтекателем, сопряженным с монолитным головным торцом корпуса, причем его осевой огнепередаточный канал закрыт снизу ресивером, дросселирующее отверстие которого сообщается с лучевым капсюлем-детонатором, согласно предложению авторов, капсюль-воспламенитель отделен от мембранного затвора поперечной задвижкой, снабженной сгорающим упором, пороховой заряд которого связан с капсюлем-воспламенителем механизма самоликвидации, а в ресивере установлен центробежный шибер, замкнутый внутри лепестков консольно защемленной скобы.
Отличительные признаки, за счет оснащения головного взрывателя дополнительно двумя ступенями предохранения, обеспечили повышение безопасности в служебном обращении и функциональной надежности как самих взрывателей, так и при эксплуатации оснащенных ими малокалиберных снарядов для артиллерийских патронов.
Первая ступень предохранения обеспечена установкой в ресивере, над его дросселирующим отверстием, шибера центробежного действия, который удерживается в геометрическом замыкании двумя лепестками скобы, инерционно отжимаемыми при выстреле, а затем под действием центробежных сил вращения снаряда гарантированно освобождающими шибер, отклоняясь к периферии и выходя за габариты его торца.
Это предотвращает срабатывание взрывателя в служебном обращении от случайного взведения механизма самоликвидации, например при падении, или от воспламенения пиротехнического канала в перегретых трактах питания пушки, что возможно при остановке высоко темповой стрельбы. Форс пламени от сработавшего пиротехнического канала в этом случае локализуется в ресивере и не передается на лучевой капсюль-детонатор, так как дросселирующее отверстие ресивера остается перекрытым шибером, который удерживается в геометрическом замке неподвижных пластинчатых пружин.
Вторая ступень предохранения - поперечная задвижка, которая механически перекрывает продольный огнепередаточный канал корпуса на время удаления патрона в полете от позиции стрельбы на 20 м (пока не сгорит пороховой заряд его упора). Этим предотвращается несанкционированное более раннее срабатывание лучевого капсюля-детонатора, который изолирован на время горения порохового заряда упора задвижки от инициирующего импульса сработавшего капсюля-воспламенителя. Таким образом подрыв снаряда вблизи боевой позиции (1,5-3,0 м в аналогах), опасный для личного состава и боевой техники, исключается.
Следовательно, каждый существенный признак необходим, а их совокупность в устойчивой взаимосвязи являются достаточными для достижения новизны качества, неприсущей признакам в разобщенности, то есть техническая задача решена не суммой эффектов, а новым сверхэффектом от суммы признаков.
Сущность полезной модели поясняется чертежом, где изображено:
на фиг.1 - головной взрыватель, продольный разрез;
на фиг.2 - вид А на фиг.1;
на фиг.3 - то же, вид сверху, во взведенном положении.
В осевом канале 1 корпуса 2 головного взрывателя последовательно сверху вниз по чертежу установлены: ступенчатое жало 3, капсюль-воспламенитель 4, поперечная задвижка 5, мембранный затвор 6 замедлительной втулки 7, центробежный шибер 8 ресивера 9 и исполнительный лучевой капсюль-детонатор 10.
Массивная ступень жала 3 опирается на предохранительный стопор 11, выполненный из спирально скрученной ленты, которая помещена в продольно подвижной втулке 12, опирающейся на разрезную прокладку 13, установленную на поперечной перемычке 14.
В поперечной перемычке 14 выполнена кольцевая проточка 15 под линейно оседающую втулку 12.
Верхняя часть массивной ступени жала 3 примыкает к радиальным пазам 16 корпуса 2, в которых свободно расположены шарики 17. Радиальные пазы 16 выполнены наклоненными от периферийной проточки 18 в корпусе 2 к центру, где шарики 17 опираются на массивную ступень жала 3 сверху.
Периферийная проточка 18 перекрыта тонкостенным обтекателем 19, который закреплен на корпусе 2 и конгруэнтно примыкает к его сферической формы монолитному головному торцу, образуя конструктивное единство.
Часть обтекателя 19 над проточкой 18 корпуса 2 и шарики 17 в наклонных радиальных пазах 16 образуют ударный реакционный механизм перемещения жала 3 к соосно смонтированному под ним капсюлю-воспламенителю 4.
Параллельно огнепередаточному каналу 1 в корпусе 2 размещен инерционный накольный механизм в составе стационарного жала 20 и нагруженного пружиной 21 капсюля-воспламенителя 22, связанного с выполненным в виде порохового заряда упором 23 поперечной задвижки 5 осевого канала 1 корпуса 2.
К капсюлю-воспламенителю 22 примыкает пиротехнический канал 24, непосредственно сообщающийся с ресивером 9 (условно не показано).
Накольный механизм, совокупно с пиротехническим каналом 24, который выполняет функции временной задержки горения состава, образуют устройство самоликвидации снаряда.
Под поперечной задвижкой 5 в осевом канале 1 корпуса 2 смонтирована замедлительная втулка 7 (как газодинамическое сопротивление), покрытая мембранным затвором 6 из медной фольги, толщина которой обеспечивает временную задержку на проплавление горячим форсом продуктов горения пиротехнического состава капсюля-воспламенителя 4, необходимую для удаления снаряда за преградой на 0,3-0,5 м, чем обеспечивается повышенное осколочное и фугасное поражающее действие внутри боевой техники противника.
Замедлительная втулка 7 сообщается с ресивером 9, в котором смонтирован центробежный шибер 8, перекрывающий дросселирующее отверстие 25, направленное на исполнительный капсюль-детонатор 10.
Центробежный шибер 8 установлен с возможностью относительного продольного перемещения в радиальном направляющем пазу 26 ресивера 9 (фиг.2 и 3) и при этом зафиксирован по торцу лепестками скобы 27, которая консольно защемлена в корпусе 2.
Свободные концы лепестков скобы 27, которые имеют возможность инерционно поворачиваться в ее плоскости, примыкают к ступенчатым упорам 28.
Функционирует взрыватель следующим образом.
В момент выстрела под действием сил инерции от линейного ускорения снаряда в канале ствола пушки продольно вниз перемещаются втулка 12 механизма взведения, капсюль-воспламенитель 22 механизма самоликвидации и свободные концы лепестков скобы 27, скользящие по торцу шибера 8 в ресивере 9.
Втулка 12 прогинает разрезную прокладку 13 и устанавливается в кольцевой проточке 15 поперечной перемычки 14, освобождая спиральную ленту предохранительного стопора 11.
Капсюль-воспламенитель 22, сжимая пружину 21, накалывается на жало 20 и огненным форсом инициирует воспламенение состава пиротехнического канала 24 и порохового заряда упора 23.
Лепестки скобы 27 опускаются на уровень шире отстоящих ступеней упоров 28, где они под действием центробежных сил вращения снаряда отклоняются от продольной оси консольно защемленной скобы 27, освобождая при этом от геометрического замыкания шибер 8.
Далее центробежный шибер 8 по радиальному пазу 26 смещается в крайнее периферийное положение (фиг.3), в результате чего дросселирующее отверстие 25 ресивера 9 открывается для сообщения с осевым огнепередаточным каналом 1 корпуса 2.
Шарики 17 ударного реакционного механизма в радиальных пазах 18 перемещаются вверх до упора в обтекатель 19.
Спиральная лента стопора 11 полностью раскручивается на дистанции полета 1,5-2,0 м, освобождая ступенчатое жало 3, которое силами инерции прижато в крайнем верхнем положении к корпусу 2.
На расстоянии полета от места выстрела 20-80 м пороховой заряд упора 23 сгорает, освобождая шиберную задвижку 5, которая под действием центробежных сил вращения снаряда перемещается влево по чертежу, в результате чего осевой огнепередаточный канал 1 открывается - происходит дальнее взведение взрывателя.
После этого головной взрыватель готов к действию по назначению.
При встрече снаряда с целью монолитный сферический торец корпуса 2 внедряется через листовую преграду поражаемой техники, на которой обтекатель 19 над периферийной канавкой 18 деформируется вовнутрь.
При этом шарики 17 получают ударный импульс, в результате чего перемещаются по наклонным радиальным пазам 18 к центру, толкая ступенчатое жало 3 вдоль канала 1 до его встречи с капсюлем-воспламенителем 22, накалывая его.
Огневой импульс от накалывания капсюля-воспламенителя 22 передается по каналу 1, где через заданное время задержки прожигает мембрану 6 и далее через замедлительную втулку 7, ресивер 9 и дросселирующее отверстие 25 поступает на лучевой капсюль-детонатор 10, который срабатывает, инициируя разрывной заряд снаряда.
В этот момент снаряд проникает за преграду, где происходит его подрыв, сопровождающийся поражением ударной волной в замкнутом объеме и осколками убойной силы.
В случае, когда встреча снаряда с целью не происходит, через 11 секунд после выстрела на дистанции пролета 4 км состав пиротехнического канала 24 полностью сгорает. Газообразные продукты горения при этом поступают через открытое дросселирующее отверстие 25 ресивера 9 непосредственно на исполнительный лучевой капсюль-детонатор 10, в результате чего происходит подрыв и снаряд самоликвидируется.
В случаях несанкционированного воспламенения пиротехнического канала 24, от накольного инициирования капсюля-воспламенителя 22 механизма самоликвидации при служебном обращении от случайного удара или от перегрева в трактах питания пушки, лучевой импульс генерируемого при этом горячего аэрозоля не передается на капсюль-детонатор 10, так как шибер 8 в ресивере 9 неподвижно удерживается в геометрическом замыкании лепестками скобы 27 над дросселирующим отверстием 25, перекрывая доступ к капсюлю-детонатору 10, что предотвращает подрыв изделия.
Боевые характеристики предложенного головного взрывателя, который предназначен для комплектования унитарных малокалиберных артиллерийских патронов с осколочно-фугасными и осколочно-трассирующими снарядами для борьбы с наземной небронированной техникой противника на дальностях до 4 км, а также воздушными целями на высоте до 2000 м и наклонной дальности до 2500 м, соответствуют ближайшему аналогу.
Однако, предложенный головной взрыватель заметно превосходят известный технический уровень по функциональной надежности и безопасности в служебном обращении за счет двух дополнительных ступеней предохранения, снимаемых только при выстреле и на дистанции полета снаряда, что определяет его практическую востребованность.
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 усовершенствованного головного взрывателя на действующем производстве, можно сделать вывод о соответствии критериям патентоспособности.
Головной взрыватель для малокалиберных артиллерийских патронов, содержащий механизм самоликвидации, включающий накольно инициируемый капсюль-воспламенитель, соединенный посредством пиротехнического канала с исполнительным лучевым капсюлем-детонатором, над которым последовательно смонтированы в осевом огнепередаточном канале корпуса мембранный затвор замедлительной втулки и капсюль-воспламенитель, ступенчатое жало которого снабжено инерционным механизмом взведения, включающим спиральный стопор, размещенный внутри подвижной втулки, расположенной над кольцевой проточкой в поперечной перемычке, и связано с ударным реакционным механизмом, шарики которого свободно установлены в радиальных пазах корпуса, наклоненных к центру из его периферийной кольцевой канавки, закрытой обтекателем, сопряженным с монолитным головным торцом корпуса, причем его осевой огнепередаточный канал закрыт снизу ресивером, дросселирующее отверстие которого сообщается с лучевым капсюлем-детонатором, отличающийся тем, что капсюль-воспламенитель отделен от мембранного затвора поперечной задвижкой, снабженной сгорающим упором, пороховой заряд которого связан с капсюлем-воспламенителем механизма самоликвидации, а в ресивере установлен центробежный шибер, замкнутый внутри лепестков консольно защемленной скобы.
