огнемет и пиротехнический воспламенитель огнесмеси

Формула изобретения

1. Огнемет, содержащий контейнер со стреляющим и прицельным устройствами, реактивный двигатель, установленный в контейнере, скрепленный с ним разрушаемой при выстреле связью и содержащий дроссельное отверстие в переднем дне, оболочку, жестко связанную с реактивным двигателем с образованием между ними полости, выполненную с расходным отверстием в дне и передней разрушаемой крышкой, огнесмесь, заключенную в перфорированный мешок, горловина которого перекрыта узлом, и размещенную в оболочке с образованием свободной полости между дном оболочки и дном мешка, и пиротехнический воспламенитель огнесмеси, установленный в полости между реактивным двигателем и оболочкой, отличающийся тем, что использована металлизированная огнесмесь из армированных кусков, перфорированный мешок выполнен из металлической сетки, размер ячейки которой меньше размера армированного куска металлизированной огнесмеси и больше максимального размера продуктов горения ее пиротехнического воспламенителя, узел, перекрывающий горловину мешка, выполнен в виде отдельных лепестков сетки на его боковой стенке, образованных продольными разрезами сетки через одну - две ячейки, и поджатых друг к другу в радиальном направлении, скрученых совместно в несколько оборотов по оси мешка и отогнутых в радиальном направлении с поджатием к нему, а в свободной полости оболочки между ее дном и дном мешка с огнесмесью размещена тонкостенная коническая втулка из пластика с внутренними радиальными выступами, наибольший диаметр которой равен внутреннему диаметру оболочки, а наименьший - больше диаметра расходного отверстия в дне оболочки, установленная торцем с меньшим диаметром с упором в дно оболочки вокруг ее расходного отверстия, а противоположным торцем - в дно мешка с огнесмесью, при этом между мешком с огнесмесью и передней разрушаемой крышкой оболочки образована дополнительная свободная полость, в которой установлен с упругим поджатием между ними компенсатор температурного расширения или сжатия оболочки и огнесмеси, выполненный из вспененного материала с замкнутыми ячейками и нейтрального к компонентам металлизированной огнесмеси, а оболочка со стороны ее передней разрушаемой крышки снабжена скрепленным с ней или с ее разрушаемой крышкой трубчатым удлинителем, внутренний диаметр которого равен или больше диаметра разрушаемой передней крышки оболочки.

2. Огнемет по п.1, отличающийся тем, что между дном мешка и металлизированной огнесмесью размещена легковоспламеняющаяся армированная огнесмесь, содержащая красный фосфор, которая составляет ˜5-15% от объема основной металлизированной огнесмеси.

3. Пиротехнический воспламенитель огнесмеси, содержащий пиротехнический состав и корпус, отличающийся тем, что корпус выполнен в форме неразрушаемого продуктами горения пиротехнического состава стакана с запальным отверстием в дне, перекрытым разрушаемой заглушкой, а пиротехнический состав поджат ко дну корпуса пыжом.

4. Пиротехнический воспламенитель по п.3, отличающийся тем, что стакан выполнен с возможностью установки с примыканием запальным отверстием в дне к дроссельному отверстию реактивного двигателя, а открытым торцем - к расходному отверстию оболочки с огнесмесью.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к военной технике, а именно к ручным огнеметам, однако может широко использоваться в тяжелых огнеметах, размещаемых на станках и боевых машинах, и в различного вида боеприпасах (минах, снарядах, ракетах, бомбах и т.д.), реализующих выливной (выдавливающий) способ выброса огнесмеси или дымовой смеси на цель.

Известны «Способ огнеметания и огнемет для его реализации» по патенту RU 2117904 С1 МПК F41Н 9/02, выбранные в качестве аналогов.

Огнемет, реализующий этот способ огнеметания, состоит из баллона, заполненного огнесмесью и содержащего в передней части насадок, перфорированного эластичного, сгораемого тканого мешка, имеющего длину больше длины баллона и одетого на насадок с примыканием его дна к торцу насадка, и пиротехнического воспламенителя огнесмеси - зажигательной звездки.

Пиротехнический воспламенитель огнесмеси размещен внутри баллона с огнесмесью и содержит полый корпус, прикрепленный открытым торцом к дну баллона, и пиротехнический состав в виде гранул, размещенный в полости корпуса.

Работа огнемета состоит в следующем.

При воспламенении пиротехнического состава воспламенителя огнесмеси его корпус отделяется от дна баллона и перемещается в огнесмеси к насадку. Продукты горения пиротехнического состава через открытый торец корпуса выбрасываются на дно баллона и в огнесмесь, перемешиваются с огнесмесью и совместно с ней выдавливаются избыточным давлением через насадок в атмосферу. При этом струя огнесмеси взаимодействует с дном тканого мешка и последовательно снимает его с насадка, превращая в собственную оболочку, которая на некотором удалении от огнемета, характеризующимся сбросом избыточного давления и напряжения в струе огнесмеси, сгорает и далее горящая огнесмесь летит к цели в свободном состоянии.

Недостатки аналога:

- отсутствует компенсация силы отдачи при огнеметании, что для ручных огнеметов накладывает жесткие ограничения на массу огнесмеси и скорость ее вытеснения из баллона через насадок;

- мешок имеет большую длину, вызванную расширением на выходе из насадка паров огнесмеси и растворенных в ней газообразных продуктов горения пиротехнического состава воспламенителя огнесмеси, что приводит к более интенсивному, чем скорость движения струи огнесмеси, снятию мешка с насадка, расширению его в поперечном направлении и этим увеличивает аэродинамическое сопротивление воздуха полету огнесмеси к цели и влияние ветра на точность огнеметания;

- корпус пиротехнического воспламенителя огнесмеси должен быть меньшим во всех сечениях (измерениях) диаметра насадка для исключения возможности перекрытия им отверстия последнего, что накладывает ограничения на массу пиротехнического состава воспламенителя огнесмеси, объем огнесмеси в огнемете и диаметр насадка. Кроме того, корпус воспламенителя огнесмеси с остатками горящих гранул пиротехнического состава, попав в струю огнесмеси, преждевременно сжигает мешок и этим разрушает струю и уменьшает дальность огнеметания;

- в огнемете невозможно использовать высокоэффективные пастообразные армированные огнесмеси с большим содержанием порошкообразного металлического горючего из-за невозможности их продавливания через насадок.

Недостатки аналога частично устранены в известном огнемете по патенту RU 2272982 С2 МПК F41Н 9/02, который выбран прототипом предлагаемых изобретений.

Огнемет состоит из контейнера со стреляющим и прицельным устройствами, в полости которого размещены реактивный двигатель, соединенный с контейнером разрушаемой при выстреле связью, и оболочка с армированной на куски огнесмесью, жестко связанная с реактивным двигателем с образованием между ними полости, которая газодинамически связана с реактивным двигателем через дроссельное отверстие в его переднем дне и с оболочкой расходным отверстием в ее заднем дне, и в которой размещен пиротехнический воспламенитель огнесмеси.

Огнесмесь заключена в сетчатый эластичный мешок, горловина которого завязана обычным узлом, и размещена в оболочке с образованием между ее дном и дном мешка свободной полости. Передний торец оболочки перекрыт крышкой, разрушаемой при выстреле по кольцевому утонению, диаметр которого больше внутреннего диаметра оболочки, являющегося диаметром ее горловины.

Пиротехнический воспламенитель огнесмеси в прототипе образован насыпным пиротехническим составом, заключенным в разрушаемый продуктами его горения корпус, вывешенный с зазорами в центре свободной полости между реактивным двигателем и оболочкой с огнесмесью.

Работа прототипа состоит в следующем.

При срабатывании стреляющего устройства контейнера воспламеняется пороховой заряд реактивного двигателя и образующиеся при этом пороховые газы истекают из его полости через сопло назад и через дроссельное отверстие в переднем дне в полость между ним и оболочкой с огнесмесью.

Газы, истекающие через сопло, отсоединяют реактивный двигатель от контейнера и начинают перемещать его и скрепленную с ним оболочку по контейнеру в направлении стрельбы, а истекающие через дроссельное отверстие - последовательно нагревают и в итоге прожигают тонкостенное дно корпуса пиротехнического состава и поджигают последний. Продукты горения пиротехнического состава разрушают его корпус и разбрасывают с перемешиванием горящие и негорящие элементы пиротехнического состава по всему объему полости между реактивным двигателем и оболочкой, обеспечивая их полное воспламенение. Затем пороховые газы реактивного двигателя и продукты горения пиротехнического состава через расходное отверстие в дне оболочки с огнесмесью выбрасываются в свободную полость между дном оболочки и мешком с огнесмесью, где интенсивно расширяются по всему ее объему и прижимают мешок с огнесмесью к передней разрушаемой крышке оболочки. При этом только незначительная их часть попадает на дно мешка и через ячейки в нем внедряется в огнесмесь.

В момент достижения в свободной полости оболочки расчетного давления ее передняя крышка разрушается по кольцевому утонению и под действием избыточного давления вместе с огнесмесью, заключенной в мешок, выбрасывается сначала из оболочки в контейнер, а затем из контейнера в направлении стрельбы.

После выхода из контейнера благодаря притоку воздуха огнесмесь воспламеняется по всей поверхности тканого мешка, который на некотором удалении сгорает и дальше смесь летит к цели, постепенно разделяясь на отдельные куски согласно ее армировки.

Недостатки прототипа:

- свободная полость между дном оболочки и тканым мешком с огнесмесью предусматривает взаимодействие дна тканого мешка с элементами конструкции, организующими эту полость, что при ударных и вибрационных нагрузках неизбежно приведет к трению между ними и разрушению дна мешка еще в процессе эксплуатации огнемета (до выстрела);

- различные коэффициенты температурного расширения (сжатия) огнесмеси и оболочки приведут при отрицательных температурах к образованию в полости оболочки дополнительной свободной полости, которая в зависимости от положения огнемета перед стрельбой может разместиться между мешком с огнесмесью и передней разрушаемой крышкой оболочки или между мешком с огнесмесью и боковой поверхностью оболочки, что при выбрасывании огнесмеси приведет либо к гидравлическому удару и случайному разрушению оболочки в любом месте, либо к прорыву продуктов горения пиротехнического воспламенителя огнесмеси между мешком с огнесмесью и стенкой оболочки к ее передней разрушаемой крышке. Это приведет к нерасчетному режиму выбрасывания мешка с огнесмесью из оболочки и контейнера и к его отклонению от заданной траектории движения в радиальном направлении, противоположном месту прорыва продуктов горения пиротехнического воспламенителя огнесмеси;

- передняя разрушаемая крышка оболочки даже при незначительной несимметричности разрушения своим краем будет врезаться в поверхность канала контейнера и создавать на ней забоину или задир, которые будут заклинивать оболочку с реактивным двигателем в контейнере и вырывать огнемет из рук огнеметчика;

- взаимодействие высокотемпературных продуктов горения пиротехнического воспламенителя огнесмеси с дном тканого мешка приведет к частичному или полному его сгоранию еще в оболочке или контейнере, поэтому после вылета мешка с огнесмесью из контейнера основная горящая часть огнесмеси будет выбрасываться внутренним избыточным давлением в ней из мешка назад, а оставшаяся в мешке огнесмесь улетит к цели, как правило, не воспламенившейся. Этот недостаток будет наиболее ярко проявляться при использовании огнесмесей с большим содержанием порошкообразного металлического горючего, т.к. они требуют более продолжительного и более интенсивного теплового воздействия для надежного воспламенения;

- разрушаемый корпус пиротехнического воспламенителя и последовательный разброс продуктов его горения по объемам полости между реактивным двигателем и оболочкой и свободной полости между дном оболочки и мешком с огнесмесью снижают надежность и интенсивность воспламенения огнесмеси.

Технической задачей настоящего предлагаемого изобретения является устранение недостатков известных огнеметов и применяемых в них пиротехнических воспламенителей огнесмеси, а именно повышение с обеспечением их стабильности основных характеристик: дальности и точности огнеметания, количества доносимой к цели горящей огнесмеси, безопасности для огнеметчика и возможности использования огнесмесей с большим содержанием порошкообразного металлического горючего.

Согласно настоящему предлагаемому изобретению решение поставленной технической задачи достигается:

- в части конструкции огнемета, включающего контейнер со стреляющим и прицельным устройствами, реактивный двигатель, установленный в контейнере, скрепленный с ним разрушаемой при выстреле связью и содержащий дроссельное отверстие в переднем дне, оболочку, жестко связанную с реактивным двигателем с образованием между ними полости и содержащую расходное отверстие в дне и переднюю разрушаемую крышку, армированную огнесмесь, заключенную в перфорированный мешок, горловина которого перекрыта узлом, и размещенную в оболочке с образованием свободной полости между дном оболочки и дном мешка, и пиротехнический воспламенитель огнесмеси, установленный в полости между реактивным двигателем и оболочкой, смесь выполнена металлизированной, перфорированный мешок выполнен из металлической сетки, имеющей ячейку меньше армированного куска металлизированной огнесмеси, но больше максимального размера продуктов горения ее пиротехнического воспламенителя, узел, перекрывающий горловину мешка, выполнен отдельными лепестками сетки на его боковой стенке, образованными ее продольными разрезами через одну - две ячейки, которые поджаты друг к другу в радиальном направлении, совместно скручены в несколько оборотов по оси мешка и отогнуты в радиальном направлении с поджатием к нему; в свободной полости оболочки между ее дном и дном мешка с огнесмесью размещена тонкостенная коническая втулка из пластика, имеющая внутренние радиальные выступы, наибольший диаметр которой равен внутреннему диаметру оболочки, а наименьший - больше диаметра расходного отверстия в дне оболочки, и установленная торцом с меньшим диаметром с упором в дно оболочки вокруг ее расходного отверстия, а противоположным торцом - в дно мешка с огнесмесью, между мешком с огнесмесью и передней разрушаемой крышкой оболочки образована дополнительная свободная полость, в которой установлен с упругим поджатием между ними компенсатор температурного расширения (сжатия) оболочки и огнесмеси, выполненный из вспененного материала с замкнутой ячейкой и нейтрального к компонентам металлизированной огнесмеси, оболочка со стороны ее передней разрушаемой крышки снабжена скрепленным с ней или ее разрушаемой крышкой трубчатым удлинителем, внутренний диаметр которого равен или больше диаметра, по которому разрушается передняя крышка оболочки.

В частном случае, между дном мешка и армированной металлизированной огнесмесью размещена легковоспламеняющаяся армированная огнесмесь, содержащая красный фосфор, которая составляет ˜5-15% от объема основной металлизированной огнесмеси;

- в части конструкции пиротехнического воспламенителя огнесмеси, содержащего пиротехнический состав в корпусе, корпус выполнен в форме не разрушаемого продуктами горения пиротехнического состава стакана с запальным отверстием в дне, перекрытым разрушаемой заглушкой, при этом пиротехнический состав поджат к дну корпуса пыжом.

Изобретение поясняется чертежом, где:

на фиг.1 представлена конструкция огнемета; на фиг.2 представлена конструкция пиротехнического воспламенителя огнесмеси; на фиг.3 и 4 представлены элементы мешка из металлической сетки и показаны:

1 - контейнер со стреляющим и прицельным устройствами;

2 - реактивный двигатель с сопловым отверстием 18 в заднем дне и дроссельным отверстием 19 в переднем;

3 - оболочка с расходным отверстием 20, соединяющим полость 21 с полостью 22;

4 - передняя разрушаемая крышка оболочки 3;

5 - легковоспламеняющаяся фосфорная огнесмесь;

6 - металлизированная и армированная на куски огнесмесь;

7 - мешок из металлической сетки;

8 - пиротехнический воспламенитель огнесмеси;

9 - трубчатый удлинитель;

10 - заглушка расходного отверстия «в» оболочки 3;

11 - жесткая коническая втулка, выполненная из пластика;

12 - компенсатор температурного расширения (сжатия);

13 - упругая пластина, образующая разрушаемую при выстреле связь реактивного двигателя с контейнером;

14 - неразрушаемый корпус пиротехнического воспламенителя огнесмеси, выполненный из металла в форме стакана;

15 - заглушка запального отверстия, выполненная из сгораемого материала и герметично вклеенная в запальное отверстие 23;

16 - состав пиротехнического воспламенителя огнесмеси, элементы которого меньше ячейки мешка 7;

17 - пыж пиротехнического воспламенителя огнесмеси, выполненный из картона, поджимающий состав 16 к дну корпуса 14 и установленный в нем на клее или герметике;

23 - запальное отверстие пиротехнического воспламенителя огнесмеси;

24 - лепестки мешка 7, образованные продольными разрезами сетки через одну - две ячейки;

А - направление поджатия лепестков 24 перед совместным скручиванием в несколько оборотов по оси мешка (скрутка лепестков и ее поджатие к мешку 7 показано на фиг.1).

Производство выстрела из огнемета по предлагаемому изобретению осуществляется в следующей последовательности.

При срабатывании стреляющего устройства контейнера 1 срабатывает реактивный двигатель 2 и его пороховые газы истекают через сопло 18 наружу и через дроссельное отверстие 19 в полость камеры 21. При этом газы, истекающие через сопло 18, деформируют упругую пластину 13, выбрасывают ее из контейнера 1 и сопла реактивного двигателя 2, отсоединяя их друг от друга, и начинают перемещать реактивный двигатель и жестко скрепленную с ним оболочку 3 по контейнеру 1 в направлении стрельбы. Пороховые газы, истекающие через дроссельное отверстие 19 в полость 21, последовательно прожигают заглушку 15 запального отверстия 23 корпуса 14 пиротехнического воспламенителя огнесмеси 8, поджигают находящийся в нем состав 16, вышибают пыж 17 и разрушают заглушку 10, и вместе с горящими элементами состава 16 через расходное отверстие 20 перетекают в полость 22 оболочки 3, образованную конической втулкой 11, обеспечивающей свободный объем конической формы в донной части оболочки 3 для лучшего распределения горящих элементов пиротехнического состава 16 по поверхности огнесмеси. При этом полость 22 практически мгновенно заполняется пороховыми газами и продуктами горения пиротехнического состава до давления разрушения передней крышки 4 оболочки 3, а горящие части пиротехнического состава проникают через ячейки в металлический мешок 7 и внедряются в легковоспламеняющуюся фосфорную огнесмесь 5.

После разрушения передней крышки 4 ее отделившаяся по кольцевому утонению часть, компенсатор температурного расширения (сжатия) 12 и огнесмеси 5 и 6 в мешке 7 выбрасываются избыточным давлением в направлении стрельбы, проходя через трубчатый удлинитель 9, не соприкасаясь с внутренней поверхностью контейнера 1, а реактивный двигатель 2 и оболочка 3 этим же давлением тормозятся на длине контейнера 1 до полной их остановки.

После вылета мешка 7 с огнесмесями 5 и 6 внедренные в фосфорную огнесмесь 5 пороховые газы и горящие элементы пиротехнического состава 16, благодаря притоку кислорода из окружающего воздуха, воспламеняют фосфорную огнесмесь 5, которая, в свою очередь, надежно воспламеняет огнесмесь 6, и они летят к цели в виде одного большого горящего куска, создавая высокое психологическое воздействие на противника. Огнесмеси, заключенные в мешок из металлической сетки, летят к цели компактно и без разрушения на траектории полета, при этом сетка мешка разогревается до температуры ее разрушения. На цели огнесмеси 5 и 6, разрушая мешок 7, энергией удара дробятся на отдельные куски, которые разлетаются в стороны, создавая множественные очаги первичного возгорания (очаги пожара).

Из описания устройства и работы огнемета по предлагаемому изобретению следует, что в нем:

- металлический материал мешка с огнесмесью препятствует разрушению дна мешка при взаимодействии его с элементами конструкции внутренней полости оболочки при ударных и вибрационных нагрузках в процессе эксплуатации огнемета (до выстрела);

- жесткая коническая втулка, обеспечивающая свободный объем между дном оболочки и дном мешка с огнесмесью, и компенсатор температурного расширения (сжатия) оболочки и огнесмеси, выполненный из вспененного материала, во всем температурном диапазоне применения огнемета препятствуют образованию в полости оболочки дополнительных свободных полостей, что обеспечивает расчетный режим выбрасывания мешка с огнесмесью из оболочки и контейнера при любой температуре стрельбы, отсутствие разрушения оболочки и отклонения от заданной траектории движения мешка из металлической сетки с огнесмесью;

- трубчатый удлинитель, крепящийся к оболочке или передней разрушаемой крышке, предотвращает образование на поверхности канала контейнера забоин или задиров, возникающих в процессе выстрела от элементов разрушаемой крышки, которые будут заклинивать оболочку с реактивным двигателем в контейнере и вырывать огнемет из рук огнеметчика;

- мешок из металлической сетки не разрушается от взаимодействия с высокотемпературными продуктами горения пиротехнического воспламенителя огнесмеси и препятствует высеву огнесмеси на траектории движения;

- наличие между дном мешка из металлической сетки и армированной металлизированной огнесмесью легковоспламеняющейся фосфорной огнесмеси приводит к более полному и быстрому воспламенению всей огнесмеси, что будет наиболее ярко проявляться при использовании огнесмесей с большим содержанием порошкообразного металлического горючего, требующего более продолжительного и более интенсивного теплового воздействия для надежного воспламенения;

- не разрушаемый корпус пиротехнического воспламенителя огнесмеси способствует прямому направлению продуктов горения пиротехнического состава и пороховых газов реактивного двигателя непосредственно в полость оболочки, образованную конической втулкой, установленной на ее дне, что повышает надежность и интенсивность воспламенения огнесмеси.

Таким образом, предлагаемое изобретение позволяет:

1) в части конструкции огнемета:

- доносить металлизированную огнесмесь до цели с минимальным высевом на траектории и надежным ее воспламенением;

- равномерно распределять по поверхности огнесмеси со стороны дна мешка из металлической сетки горящие частицы пиротехнического состава воспламенителя огнесмеси;

- улучшить импульс динамической неуравновешенности огнемета при стрельбе;

- устранить отклонение траектории движения огнесмеси от направления стрельбы;

2) в части конструкции пиротехнического воспламенителя огнесмеси:

- использовать любые типы насыпных пиротехнических составов и существенно уменьшить их массу;

- надежно и равномерно внедрять продукты горения пиротехнического состава в огнесмесь через ячейки мешка из металлической сетки.