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 снарядов содержит механизм самоликвидации, включающий накольно инициируемый капсюль-воспламенитель, сообщающийся посредством пиротехнического канала через дросселирующее отверстие с исполнительным лучевым капсюлем-детонатором, над которым в осевом огнепередаточном канале агрегатного блока последовательно смонтированы центробежный шибер, мембранный затвор, поперечная задвижка, снабженная сгорающим пороховым упором, и капсюль-воспламенитель, ступенчатое жало которого снабжено инерционным механизмом взведения, включающим спиральный стопор, размещенный внутри продольно 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. Новым является то, что в агрегатном блоке выполнен ресивер, связанный через кольцевой зазор в корпусе с пиротехническим каналом механизма самоликвидации, сгорающим упором поперечной задвижки и с осевым огнепередаточным каналом. Предложенное техническое решение обеспечило более точное взведение и срабатывание взрывателя в заданном узком диапазоне дистанции полета артиллерийского снаряда к цели.
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 для малокалиберных артиллерийских патронов по патенту RU 2255300 C1, F42C 9/14, 2005 г., который 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 исполнительным 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.
Отмеченные недостатки устранены в универсальном головном взрывателе, описанном в заявке 
2009138316, F42C 9/14, по которой принято решение от 09.11.09 о выдаче патента РФ, выбранном по технической сущности и числу совпадающих признаков в качестве наиболее близкого аналога предложенному головному взрывателю.
Известный головной взрыватель для малокалиберных артиллерийских снарядов содержит механизм самоликвидации, включающий накольно инициируемый капсюль-воспламенитель, сообщающийся посредством пиротехнического канала через дросселирующее отверстие с исполнительным лучевым капсюлем-детонатором, над которым в осевом огнепередаточном канале агрегатного блока последовательно смонтированы центробежный шибер, мембранный затвор, поперечная задвижка, снабженная сгорающим пороховым упором, и капсюль-воспламенитель, соосно которому смонтировано ступенчатое жало.
Ступенчатое жало капсюля-воспламентеля снабжено инерционным механизмом взведения и связано с ударным реакционным механизмом прямого действия.
Механизм взведения ступенчатого жала включает спиральный стопор, размещенный внутри продольно подвижной втулки, расположенной над кольцевой проточкой в поперечной перемычке.
Шарики ударного реакционного механизма ступенчатого жала свобоно установлены в радиальных пазах корпуса, которые наклонены к центру из его периферийной кольцевой канавки, закрытой тонкостенным обтекателем.
Обтекатель примыкает к сферической формы монолитному головному торцу корпуса и имеет возможность деформирования при внедрении в преграду только в объем кольцевой периферийной канавки, механически взаимодействуя с ударными шариками для осевого перемещения ступенчатого жала к капсюлю-воспламенителю.
Этот взрыватель характеризуется повышенной функциональной надежностью за счет оснащения двумя дополнительными ступенями предохранения и безопасностью в служебном обращении, исключив несанкционированное срабатывание.
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 на упоре.
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.
Однако, недостатком описанного взрывателя является неудовлетворительная стабильность действия по назначению из-за относительно высокой погрешности срабатывания механизма дальнего взведения и самоликвидации на дистанции полета снаряда в широком диапазоне: 20-90 м после выстрела.
При срабатывании взрывателя на нижнем пределе диапазона дистанции полета подрыв снаряда происходит до встречи с целью, что неэффективно для ее пораженя, а срабатывание на верхнем пределе диапазона является опасным для личного состава, так как происходит на нисходящей ветви траектории при зенитной стрельбе.
Задачей, на решение которой направлена настоящая полезная модель, является улучшение показателей назначения головного взрывателя, срабатывание которого происходит в более узком диапазоне на заданной оптимальной дистанции полета снаряда к цели.
Требуемый технический результат достигается тем, что в известном головном взрывателе для малокалиберных артиллерийских патронов, содержащем механизм самоликвидации, включающий накольно инициируемый капсюль-воспламенитель, сообщающийся посредством пиротехнического канала через дросселирующее отверстие с исполнительным лучевым капсюлем-детонатором, над которым в осевом огнепередаточном канале агрегатного блока последовательно смонтированы центробежный шибер, мембранный затвор, поперечная задвижка, снабженная сгорающим пороховым упором, и капсюль-воспламенитель, ступенчатое жало которого снабжено инерционным механизмом взведения, включающим спиральный стопор, размещенный внутри продольно 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, по предложению авторов, в агрегатном блоке выполнен ресивер, связанный через кольцевой зазор в корпусе с пиротехническим каналом механизма самоликвидации, сгорающим упором поперечной задвижки и с осевым огнепередаточным каналом.
Отличительные признаки обеспечили более точное взведение и срабатывание взрывателя в заданном узком диапазоне дистанции полета артиллерийского снаряда к цели.
Ресивер в агрегатном блоке является накопителем газообразных продуктов горения состава пиротехнического канала механизма самоликвидации и порохового заряда упора поперечной задвижки, что обеспечивает временную задержку для поступления инициирующего импульса в осевой огнепередаточный канал, представляющий собой относительно большое газодинамическое сопротивление.
В качестве демпфирующего устройства ресивер обеспечивает снижение пикового давления генерируемых газов, в результате чего стабилизируется и, главное, снижается скорость горения активных составов взрывателя.
Этим, во-первых, обеспечивается двойное увеличение нижнего предела диапазона срабатывания лучевого капсюля-детонатора (с 20 до 40 м) от места выстрела, что исключает преждевременный подрыв снаряда (до встречи с целью) над собственными позициями.
Вторым положительным итогом предложенных усовершенствований конструкции является стабильное горение активных составов взрывателя за узкий промежуток времени, что обеспечивает снижение максимальной дистанции срабатывания механизма самоликвидации, повышая тем самым безопасность личного состава от подрыва снарядов до нисходящей траектории полета в случае, когда не происходит его встреча с целью.
Коммуникационная связь ресивера с пиротехническим каналом механизма самоликвидации, сгорающим упором поперечной задвижки и осевым огнепередаточным каналом через примыкающий кольцевой зазор между корпусом и агрегатным блоком является простейшим и компактным конструктивным решением для осуществления необходимой последовательности действий функциональных элементов взрывателя в расчетное время.
При наличии дополнительной накопительной емкости ресивера упростилась серийная технология изготовления сопрягаемых деталей взрывателя по расширенным допускам, включая литьевой метод, что заметно сократило потребительскую стоимость изделия.
Следовательно, каждый существенный признак необходим, а их совокупность в устойчивой взаимосвязи являются достаточными для достижения новизны качества, неприсущей признакам в разобщенности, то есть поставленная задача решена не суммой эффектов, а новым сверхэффектом суммы признаков.
Сущность полезной модели поясняется чертежом, который имеет чисто иллюстративную цель и не ограничивает объем притязаний формулы. На чертеже изображены:
на фиг.1 - предложенный головной взрыватель (продольный разрез по Б-Б на фиг.3);
на фиг.2 - то же, по В-В на фиг.3;
на фиг.3 - разрез по А-А на фиг.1;
на фиг.4 - то же, после сгорания порохового упора поперечной задвижки;
на фиг.5 - разрез по Г-Г на фиг.2.
В осевом канале 1 агрегатного блока 2, размещенного в корпусе 3 головного взрывателя, последовательно сверху вниз по чертежу (фиг.1 и 2) установлены: ступенчатое жало 4, капсюль-воспламенитель 5, поперечная задвижка 6, мембранный затвор 7 замедлительной втулки 8, центробежный шибер 9 и исполнительный лучевой капсюль-детонатор 10.
Массивная ступень жала 4 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 4 примыкает к радиальным пазам 16 корпуса 3, в которых свободно расположены ударные шарики 17. Радиальные пазы 16 выполнены наклоненными от периферийной кольцевой канавки 18 в корпусе 3 к центру, где шарики 17 опираются на массивную ступень жала 3 сверху.
Периферийная кольцевая канавка 18 перекрыта тонкостенным обтекателем 19, который закреплен на корпусе 3 и конгруэнтно примыкает к его сферической формы монолитному головному торцу, образуя конструктивное единство.
Часть обтекателя 19 над периферийной канавкой 18 корпуса 3 и шарики 17 в наклонных радиальных пазах 16 образуют ударный реакционный механизм перемещения жала 4 к соосно смонтированному под ним капсюлю-воспламенителю 5.
Параллельно огнепередаточному осевому каналу 1 в агрегатном блоке 2 размещен инерционный накольный механизм (фиг.2) в составе стационарного жала 20, нагруженного пружиной 21, и капсюля-воспламенителя 22, связанного с выполненным в виде порохового заряда сгорающим упором 23 поперечной задвижки 6 осевого канала 1 агрегатного блока 2.
К капсюлю-воспламенителю 22 примыкает пиротехнический канал 24, коммутирующийся под замедлительной втулкой 8 непосредственно с дросселирующим отверстием 25 канала 1, направленным на исполнительный лучевой капсюль-детонатор 10.
Накольный механизм (20-21-22), совокупно с пиротехническим каналом 24 (фиг.5) образуют устройство самоликвидации снаряда.
Пиротехнический канал 24 выполняет функции временной задержки в течение горения его состава на передачу форса пламени на исполнительный лучевой капсюль-детонатор 10.
Пиротехнический канал 24 и пороховой упор 23 сообщаются посредством кольцевого зазора 26 (фиг.3-5) между корпусом 3 и агрегатным блоком 2 с ресивером 27, выполненным в блоке 2.
Под поперечной задвижкой 6 в осевом канале 1 агрегатного блока 2 смонтирована замедлительная втулка 8 (как газодинамическое сопротивление), покрытая мембраным затвором 7 из медной фольги, толщина которой обеспечивает временную задержку на проплавление горячим форсом продуктов горения пиротехнического состава капсюля-воспламенителя 5, необходимую для удаления снаряда за пробиваемой преградой на 0,3-0,5 м, чем обеспечивается повышенное осколочное и фугасное поражающее действие внутри боевой техники противника.
Замедлительная втулка 8 сообщается с дросселирующим отверстием 25 канала 1, перекрытым центробежным шибером 9.
Центробежный шибер 9 установлен на упоре 28 с возможностью относительного продольного перемещения в радиальном направляющем пазу 29 (фиг.1 и 2) и при этом зафиксирован по торцу лепестками консольно защемленной скобы 30.
Свободные концы лепестков скобы 30 имеют возможность инерционно опускаться при выстреле.
Функционирует взрыватель следующим образом.
В момент выстрела под действием сил инерции от линейного ускорения снаряда в канале ствола орудия продольно вниз перемещаются втулка 12 механизма взведения, капсюль-воспламенитель 22 механизма самоликвидации и свободные концы лепестков скобы 30, скользящие по торцу шибера 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 стационарное жало 20 и огненным форсом инициирует воспламенение составов пиротехнического канала 24 и порохового заряда упора 23.
Инерционно опускаясь, лепестки скобы 30 освобождают от геометрического замыкания шибер 9, который под действием центробежных сил вращения снаряда в канале ствола сходит с упора 28 и перемещается на периферию паза 29, открывая доступ к дросселирующему отверстию 25, коммутируя его с каналом 1.
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 4, которое силами инерции прижато в крайнем верхнем положении к корпусу 3.
Генерируемые газообразные продукты при горении составов пиротехнического канала 24 и пороха упора 23 накапливаются в свободном объеме ресивера 27, объем которого демпфирует их передачу в канал 1 через газодинамическое сопротивление зазоров и люфтов в агрегатном блоке 2.
На расстоянии полета от места выстрела 40 м пороховой заряд упора 23 сгорает, освобождая шиберную задвижку 6, которая под действием центробежных сил вращения снаряда перемещается влево по чертежу фиг.2, 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 3 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 16 к центру, толкая ступенчатое жало 4 вдоль канала 1 до его встречи с капсюлем-воспламенителем 5, накалывая его.
Огневой импульс от накаливания капсюля-воспламенителя 5 передается по каналу 1, где он через заданное время задержки прожигает мембрану 7 и далее через замедлительную втулку 8 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 10 секунд после выстрела состав пиротехнического канала 24 полностью сгорает и газобразные продукты горения при этом в виде усиленного форса поступают через открытое дросселирующее отверстие 25 канала 1 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 9 неподвижно удерживается в геометрическом замыкании лепестками скобы 30 на упоре 28 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, более технологичный при изготовлении в серийном производстве, заметно превосходят известный технический уровень по функциональной надежности и стабильности действия по назначению в более узком и безопасном диапазоне дистанции полета после выстрела.
Опытная проверка стрельбой показала, что полностью исключено срабатывание взрывателя на дистанции полета до встречи с целью и при падении снаряда на своей территории при зенитной стрельбе в случае промаха.
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, сообщающийся посредством пиротехнического канала через дросселирующее отверстие с исполнительным лучевым капсюлем-детонатором, над которым в осевом огнепередаточном канале агрегатного блока последовательно смонтированы центробежный шибер, мембранный затвор, поперечная задвижка, снабженная сгорающим пороховым упором, и капсюль-воспламенитель, ступенчатое жало которого снабжено инерционным механизмом взведения, включающим спиральный стопор, размещенный внутри продольно 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, отличающийся тем, что в агрегатном блоке выполнен ресивер, связанный через кольцевой зазор в корпусе с пиротехническим каналом механизма самоликвидации, сгорающим упором поперечной задвижки и с осевым огнепередаточным каналом.
