артиллерийский взрыватель

Формула изобретения

Артиллерийский взрыватель, содержащий предохранительно-детонирующее устройство с передаточным зарядом, расположенным в неподвижной детали, и поворотной втулкой с элементом огневой цепи, отличающийся тем, что на опорной поверхности поворотной втулки или неподвижной детали выполнена цилиндрическая проточка, диаметр которой D ₁ и наружный диаметр поворотной втулки d₂ связаны соотношением

D₁=(0,60÷0,95)D₂ .

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к области военной техники и может быть использовано во взрывателях для артиллерийских боеприпасов различного назначения.

Безопасность артиллерийских взрывателей предохранительного типа в служебном обращении и при выстреле обеспечивается предохранительно-детонирующим устройством, в котором элементы огневой цепи, например капсюль-детонатор и передаточный заряд, в исходном положении смещены друг относительно друга. При этом случайное срабатывание капсюля-детонатора не приводит к срабатыванию передаточного заряда и взрывателя в целом.

Для обеспечения безопасности взрывателя в канале ствола его взведение, т.е. совмещение капсюля-детонатора, расположенного в перемещающейся детали, с передаточным зарядом, расположенным в неподвижной детали предохранительно-детонирующего устройства, должно осуществляться на начальном участке траектории на некотором удалении от дульного среза артиллерийского орудия.

В качестве перемещающейся детали могут использоваться движок, перемещаемый в радиальном направлении, поворотный диск, вращающийся относительно оси, перпендикулярной оси взрывателя, и поворотная втулка, вращение которой осуществляется относительно оси, параллельной или совпадающей с осью взрывателя.

Наибольшее распространение во взрывателях получила поворотная втулка, которая в исходном положении удерживается в невзведенном состоянии предохранительным механизмом и освобождается им при выстреле (Васильев М.Ф. «Теория проектирования трубок и взрывателей», Военное издательство Министерства вооруженных сил СССР, М., 1946 г.).

Аналогами заявляемому изобретению являются известные устройства по патентам США №3961578, №4004521, №4741270, а также взрыватели РГ-6, РГМ (Молчанов Г.Г., Туркин П.И., «Курс артиллерии», книга 5, боеприпасы. Военное издательство Министерства вооруженных сил СССР, М., 1949 г.) и взрыватели Д-1, Д-1У, РГМ-6, В-429 (Прохоров Б.А. «Боеприпасы артиллерии», М.: Машиностроение, 1973 г.).

Перечисленные аналоги применяются для комплектации артиллерийских боеприпасов различного назначения. Общими признаками перечисленных аналогов с предлагаемым изобретением является наличие в их конструкциях предохранительно-детонирующего устройства, в котором в качестве перемещающейся детали используется поворотная втулка с капсюлем-детонатором, удерживаемая в невзведенном состоянии предохранительным механизмом.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому техническому результату к заявляемому изобретению является взрыватель РГМ-2 (Молчанов Г.Г., Туркин П.И., «Курс артиллерии», книга 5, боеприпасы. Военное издательство Министерства вооруженных сил СССР, М., 1949 г.), принятый за прототип.

Взрыватель РГМ-2 применяется для комплектации гаубичных боеприпасов полевой артиллерии.

Предохранительно-детонирующее устройство взрывателя РГМ-2 содержит передаточный заряд, расположенный в неподвижной детали, поворотную втулку с капсюлем-детонатором и предохранительный механизм в виде подпружиненных стопора и втулки с шариком.

Взрыватель РГМ-2 работает следующим образом. В служебном обращении поворотная втулка удерживается в невзведенном положении подпружиненным стопором, так как хвостовая часть его заходит в неподвижную деталь предохранительно-детонирующего устройства, в которой расположен передаточный заряд.

При выстреле под действием осевой силы инерции втулка, преодолевая сопротивление пружины, перемещается вниз и освобождает шарик, который препятствовал стопору подняться вверх под действием пружины. Стопор, преодолевая осевую силу инерции и отодвигая шарик в сторону, поднимается вверх под действием собственной пружины. При этом происходит расцепление стопора с неподвижной деталью предохранительно-детонирующего устройства и освобождение поворотной втулки. Поворотная втулка не может развернуться в боевое положение под действием спиральной пружины до вылета снаряда за дульный срез орудия, так как она удерживается от разворота большим моментом трения, превышающим момент спиральной пружины и возникающим вследствие прижатия ее осевой силой инерции к опорной поверхности неподвижной детали предохранительно-детонирующего устройства.

За дульным срезом поворотная втулка разворачивается в боевое положение под действием спиральной пружины до упора в ограничитель. При этом положении капсюль-детонатор будет располагаться соосно над передаточным зарядом. Предохранительно-детонирующее устройство взведено.

К причинам, препятствующим достижению указанного ниже технического результата при использовании прототипа, относится его недостаточная безопасность при стрельбе из современных артиллерийских орудий на наименьших зарядах, в том числе на перспективных модульных зарядах, так как происходит взведение взрывателя в канале ствола при выстреле, что может привести к траекторным срабатываниям боеприпасов в непосредственной близости от орудия и гибели расчета стреляющего орудия.

Это объясняется тем, что в современных орудиях по сравнению с ранее разработанными орудиями при стрельбе на малые дальности для повышения эффективности поражения открыто расположенной цели используются метательные заряды, обеспечивающие меньшее давление пороховых газов в канале ствола при выстреле. Это позволяет получить навесную траекторию стрельбы с увеличением угла встречи боеприпаса с грунтом, что приводит к увеличению площади осколочного поля и, в конечном счете, к повышению эффективности поражения открыто расположенной живой силы противника.

При этом момент трения, возникающий на опорной поверхности поворотной втулки предохранительно-детонирующего устройства под действием осевой силы инерции, действующей у дульного среза орудия при выстреле, в этих условиях меньше момента спиральной пружины, что приводит к взведению взрывателя в канале ствола. При стрельбе с закрытых позиций через маскировочную сетку, а также в аварийных ситуациях, например, при стрельбе с неснятым походным чехлом, взведение взрывателя в канале ствола может привести к разрыву снаряда и гибели расчета орудия.

Общими признаками заявляемого изобретения с прототипом является предохранительно-детонирующее устройство с поворотной втулкой, в которой расположен элемент огневой цепи (капсюль - детонатор).

Задачей предлагаемого технического решения является создание взрывателя для комплектации артиллерийских боеприпасов различного назначения, обеспечивающего повышение безопасности, надежности действия взрывателя и эффективности поражения целей при стрельбе из современных артиллерийских орудий на наименьших зарядах.

Это достигается тем, что в конструкции взрывателя, включающего предохранительно-детонирующее устройство с передаточным зарядом, расположенным в неподвижной детали, и поворотной втулкой, в которой расположен элемент огневой цепи, например, капсюль-детонатор, на опорной поверхности либо поворотной втулки, либо неподвижной детали выполнена цилиндрическая проточка, диаметр которой связан с наружным диаметром поворотной втулки следующим соотношением:

D₁=(0,60...0,95)D ₂, где

D₁ - диаметр цилиндрической проточки;

D₂ - наружный диаметр поворотной втулки.

Глубина проточки не оказывает влияния на технический результат, достигаемый изобретением, и может иметь различные значения, например, от 0,2 до 3 мм. Дальнейшее увеличение глубины проточки приводит к снижению технологичности изготовления детали и к неоправданному увеличению габаритных размеров поворотной втулки. Кроме того, увеличение глубины проточки свыше 3 мм приводит к увеличенному воздушному зазору между капсюлем-детонатором и передаточным зарядом во взведенном положении, что снижает надежность действия огневой цепи из-за ухудшения условий передачи детонации.

Сущность заявляемого изобретения заключается в использовании цилиндрической проточки на опорной поверхности поворотной втулки или на неподвижной детали с передаточным зарядом с соотношением, указанным выше. Это позволяет существенно увеличить момент трения, возникающий от осевой силы инерции, действующей при выстреле на дульном срезе, по сравнению с прототипом и обеспечить невзведение взрывателя в канале ствола орудия при стрельбе из современных артиллерийских орудий на наименьших зарядах.

Соотношение диаметра цилиндрической проточки и наружного диаметра поворотной втулки установлено расчетно-экспериментальным методом исходя из условий, во-первых, обеспечения невзведения взрывателя при стрельбе из современных артиллерийских орудий на наименьших зарядах и, во-вторых, обеспечения прочности кольцевого выступа на опорной поверхности поворотной втулки, образовавшегося в результате проточки, при стрельбе на усиленных зарядах.

Невзведение взрывателя в канале ствола обеспечивается при условии, что момент трения, возникающий от действия на поворотную втулку осевых сил инерции на дульном срезе, меньше момента сил, стремящихся развернуть втулку в боевое положение. Другими словами, с помощью несложных математических преобразований это условие можно записать в следующем виде:

где

М_дв - движущий момент сил, стремящихся развернуть втулку в боевое положение;

m - масса поворотной втулки;

n - перегрузка, действующая на детали взрывателя на дульном срезе;

f_тр - коэффициент трения между опорными поверхностями поворотной втулки и неподвижной детали.

В приведенном соотношении диаметр цилиндрической проточки D₁ пропорционален движущему моменту М_дв и обратно пропорционален массе поворотной втулки m, перегрузке на дульном срезе ствола n и коэффициенту трения f_тр . Изменяя в конструкции взрывателя указанные величины, можно добиться выполнения вышеприведенного неравенства. Так, например, коэффициент трения можно изменять за счет подбора материалов, из которых изготавливаются неподвижная деталь и поворотная втулка, а также за счет соответствующей чистоты обработки их опорных поверхностей.

Сущность изобретения поясняется чертежом, на котором представлен общий вид предлагаемой конструкции взрывателя.

Артиллерийский взрыватель содержит поворотную втулку 1 с элементом огневой цепи, например капсюлем-детонатором 2, диафрагму 3 (неподвижная деталь предохранительно-детонирующего устройства), передаточный заряд 4 и спиральную пружину 5.

В служебном обращении поворотная втулка 1 удерживается в невзведенном положении предохранительным механизмом (на чертеже не показан). При этом капсюль-детонатор 2 смещен относительно передаточного заряда 4 на некоторое расстояние в радиальном направлении. На чертеже в качестве примера показан вариант исполнения цилиндрической проточки на опорной поверхности поворотной втулки.

При выстреле в канале ствола предохранительный механизм освобождает поворотную втулку 1. Однако втулка 1 не может развернуться в боевое положение под действием спиральной пружины 5, так как сила инерции, действующая при выстреле, прижимает опорную поверхность втулки 1 к диафрагме 3. Причем во время движения снаряда по каналу ствола вплоть до дульного среза даже при стрельбе на наименьших зарядах проточка на опорной поверхности втулки 1 обеспечивает момент трения от действия силы инерции больше момента спиральной пружины 5, который стремится развернуть втулку 1 в боевое положение.

На траектории, после прекращения действия силы инерции, поворотная втулка 1 разворачивается в боевое положение под действием спиральной пружины 5. При этом капсюль-детонатор 2 будет расположен над передаточным зарядом 4. Взрыватель взведен.

В предлагаемом изобретении предохранительный механизм, удерживающий поворотную втулку в невзведенном положении в условиях служебного обращения и освобождающий ее при выстреле, конструктивно может быть выполнен в различном исполнении в зависимости от факторов, использующихся для снятия ступени предохранения взрывателя.

В артиллерийских взрывателях для снятия ступени предохранения во взрывателе, как правило, используются:

осевая сила инерции, действующая в канале ствола при выстреле, как это сделано в прототипе;

центробежная сила инерции, вызванная центростремительным ускорением от вращения снаряда;

совместное использование двух вышеназванных факторов.

Кроме того, для разворота поворотной втулки в боевое положение вместо спиральной пружины может использоваться момент от центробежных сил, возникающий при вращении снаряда, при наличии эксцентриситета между центром массы поворотной втулки и осью ее вращения.

Указанные конструктивные отличия не влияют на сущность предлагаемого изобретения.

В реализованных конструкциях взрывателей, предназначенных для комплектации боеприпасов современных артиллерийских орудий, заявляемое изобретение выполнено при следующих соотношениях:

D₁=17,0 мм, D₂=18,0 мм, при этом D ₁=0,94D₂.

Для снятия ступеней предохранения при выстреле в реализованных конструкциях взрывателей используются осевая и центробежная сила инерции.

Предлагаемое техническое решение позволяет применять его не только для гаубичных боеприпасов, где используются наименьшие заряды, но и для комплектации пушечных боеприпасов полевой, танковой и морской артиллерии. В этом случае, как отмечалось выше, необходимо обеспечить прочность кольцевого выступа на опорной поверхности поворотной втулки, образовавшегося в результате проточки, при стрельбе на пушечных, в том числе усиленных зарядах.

Техническим результатом заявляемого изобретения является обеспечение безопасности стрельбы, надежности действия взрывателя и обеспечение эффективного поражения открыто расположенной живой силы противника на малых дальностях стрельбы при использовании наименьших зарядов.

Технический результат заявляемого изобретения подтвержден результатами расчетов, а также испытаниями в лабораторных и натурных условиях.