энергосодержащий источник тока

Формула изобретения

Энергосодержащий источник питания головного взрывателя малокалиберного артиллерийского выстрела, включающий стеклянную ампулу с электролитом, помещенную внутри пластинчатых электродов с возможностью продольного перемещения относительно бойка и опирающуюся на упругий элемент, отличающийся тем, что ампула нагружена массивной втулкой, упругий элемент выполнен в виде пластинчатых пружин, консольно закрепленных на периферии дискового основания в тангенциальном направлении, выступающих над ним противоположно вращению выстрела, а боек имеет форму клина или пирамиды.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к боеприпасам, а более конкретно к энергосодержащему источнику тока головного взрывателя малокалиберных артиллерийских выстрелов, преимущественно гранат для автоматических и ручных гранатометов.

Уровень данной области техники характеризует бортовой энергосодержащий источник тока, выполненный в виде ампульной батареи, наполненная электролитом стеклянная ампула которой установлена внутри пластинчатых электродов с возможностью продольного перемещения относительно стационарного бойка (см. патент RU 2211437, F42C 9/14, 2003 г.).

Ампула расположена над бойком и опирается на упругий элемент (цилиндрическую пружину), который прижимает ее к кожуху.

Ампула электролитической батареи электрически связана с электронным блоком управления работой электровоспламенителя, инициирующего функционирование структурных узлов и механизмов взрывателя.

Описанный источник питания дополнительно выполняет функции инерционного механизма взведения, который обеспечивает быстродействие и последовательное срабатывание взаимосвязанных устройств.

При выстреле под действием сил инерции стеклянная ампула перемещается книзу относительно корпуса взрывателя, сжимая опорную пружину, и раскалывается бойком.

Электролит разливается между пластинчатыми электродами, в результате электрохимического взаимодействия которых вырабатывается электрический ток.

Ампульная батарея выходит на режим на заданной дистанции полета, после чего происходит зарядка рабочего конденсатора до напряжения срабатывания порогового устройства электронного блока управления, который подключает электровоспламенитель к источнику тока для программного функционирования.

Известный источник тока по числу совпадающих признаков и технической сущности выбран в качестве наиболее близкого аналога предложенному.

Недостатком известного источника тока является низкая чувствительность при больших углах встречи боеприпаса с преградой, особенно мягкими грунтами, когда возможны случаи не срабатывания накольного механизма.

Головной взрыватель, оснащенный известным источником тока, предназначен для использования в артиллерийском малокалиберном выстреле, где перегрузки стрельбы составляют до 80000 g, что обеспечивает надежное инерционное срабатывание функциональных его элементов.

Однако при использовании источника тока в головном взрывателе для гранатометных выстрелов, имеющих скорость 180-240 м/с (соответственно перегрузка 17000-24000 g), функционирование накольного инерционного механизма ненадежно из-за того, что гарантированно не обеспечивается разрушение ампулы электролитической батареи, то есть возможны отказы подрыва боеприпаса, что недопустимо.

Отмеченный недостаток усугубляется тем, что для безопасности в служебном обращении жесткость опорной цилиндрической пружины, которая в служебном обращении удерживает ампулу от взаимодействия с бойком, выбирается относительно большой для демпфирования сил инерции несанкционированных ударов, падений при хранении и транспортировке боеприпасов, а также динамических перегрузок, испытываемых выстрелами в трактах подачи автоматического оружия.

Для преодоления сил упругости цилиндрической пружины, которые постоянно направлены против сил инерционного перемещения, при встрече с преградой массы стеклянной ампулы в критических случаях боевого применения может быть не достаточно для ее раскалывания бойком. То есть на рикошетных углах встречи с мягкими грунтами происходит отказ взрывателя, что недопустимо по условиям эксплуатации.

Кроме того, при большой скорости внедрения бойка конической формы в стеклянную ампулу происходит пробитие без раскалывания, в результате чего электролит не вытекает к электродам, потому что сформированное отверстие перекрыто бойком.

Задачей, на решение которой направлено настоящее изобретение, является повышение функциональной надежности энергосодержащего источника тока без снижения безопасности в служебном обращении.

Требуемый технический результат достигается тем, что в известном энергосодержащем источнике питания головного взрывателя малокалиберного артиллерийского выстрела, включающем стеклянную ампулу с электролитом, помещенную внутри пластинчатых электродов с возможностью продольного перемещения относительно бойка и опирающуюся на упругий элемент, согласно изобретению ампула нагружена массивной втулкой, упругий элемент выполнен в виде пластинчатых пружин, консольно закрепленных на периферии дискового основания в тангенциальном направлении, выступая над ним, противно вращению выстрела, а боек имеет форму клина или пирамиды.

Отличительные признаки гарантированно обеспечивают срабатывание накольного механизма при стрельбе из нарезного оружия, который раскалывает и разламывает стеклянную ампулу, надежно предотвращая при этом взаимодействие ампулы с бойком в служебном обращении, то есть повышается чувствительность дальнего взведения и безопасность стрельбы гранатами для личного состава.

Дополнительная массивная втулка, укрепленная на ампуле, повышает ее инерционность, что обеспечивает тонкую настройку механизма взведения для точного и надежного срабатывания выстрела во всем диапазоне условий встречи с различными преградами, включая гранаты, имеющие по определению низкую начальную скорость.

Выполнение упругого элемента опоры ампулы в виде пластинчатых пружин, консольно закрепленных на периферии дискового основания в тангенциальном направлении, выступая над ним противно вращению выстрела, позволяет при выстреле из нарезного ствола автоматически компенсировать их силы упругости за счет направленных встречно сил линейного ускорения и центробежных сил вращения боеприпаса.

В результате действия внешних сил пластинчатые пружины складываются в плоскости их дискового основания, освобождая пространство для рабочего перемещения ампулы к бойку.

Таким образом, упругий элемент опоры ампулы оказывает дифференцированное сопротивление инерционным перемещениям в служебном обращении и при стрельбе, когда увеличивается чувствительность к осевым перегрузкам для заданного дистанционного взведения взрывателя.

Выполнение бойка в форме клина (частный случай - пирамида) дает кратное увеличение поперечных сил в разломе ампулы, возникающих при ее продольной инерционной нагрузке, а также способствует раскалыванию вращающейся ампулы на рабочем ребре бойка, что обеспечивает свободное истечение электролита к электродам.

Следовательно, каждый существенный признак необходим, а их совокупность в устойчивой взаимосвязи являются достаточными для достижения новизны качества, не присущей признакам в разобщенности, то есть техническая задача решена в изобретении не суммой эффектов, а новым эффектом суммы признаков.

Проведенный сопоставительный анализ предложенного технического решения с выявленными аналогами уровня техники, из которого изобретение явным образом не следует для специалиста по боеприпасам, показал, что оно неизвестно, а с учетом возможности промышленного серийного изготовления надежных источников тока для малогабаритных головных взрывателей можно сделать вывод о соответствии критериям патентоспособности.

Сущность изобретения поясняется чертежом, который имеет чисто иллюстративную цель и не ограничивает объема притязаний формулы.

На чертеже изображены:

на фиг.1 - головной взрыватель гранаты;

на фиг.2 - разрез по А-А на фиг.1;

на фиг.3 - энергосодержащий источник тока;

на фиг.4 - опорный диск ампулы;

на фиг.5 - то же, вид сверху;

на фиг.6 - боек в форме клина;

на фиг.7 - боек в форме пирамиды (вариант).

Головной взрыватель для артиллерийских гранат (фиг.1, 2) содержит исполнительный детонатор 1, закрытый шиберной заслонкой 2 предохранительного механизма, в которой установлен лучевой капсюль-детонатор 3, зафиксированный в служебном обращении вне огневой цепи (слева по чертежу).

В корпусе 4 на огневой цепи взрывателя закреплен электровоспламенитель 5, непосредственно связанный с микросхемой 6 управления (электронный блок), приемная антенна 7 которой смонтирована на коническом обтекателе 8 корпуса 4.

В обтекателе 8 с возможностью продольного перемещения установлена металлическая крышка 9, оснащенная контактным выступом 10. Крышка 9 нагружена пружинами 11 и опирается на спиральную пружину 12, которая размещена в кольцевом пазу 13 корпуса 4. Спиральная пружина 12 выполняет функции центробежного механизма дальнего взведения, который исключает контактное взаимодействие электровоспламенителя 5 с источником питания 14 до выстрела из нарезного ствола оружия.

Внутри обтекателя 8 в корпусе 4 установлен предложенный энергосодержащий источник 14 питания в виде электролитической батареи (фиг.3) в следующем составе: стеклянная ампула 15 с электролитом 16, расположенная внутри пластинчатых электродов 17 над стационарным бойком 18, выполненным в форме клина (фиг.6) или пирамиды (фиг.7).

Электрически изолированные биполярные электроды 17 оснащены токовыводами 19, 20 соответственно положительным и отрицательным.

Ампула 15 опирается на пластинчатые пружины 21, расположенные тангенциально (фиг.5) и консольно закрепленные под углом в направлении ампулы 15 (фиг.1, 3, 4). Пластинчатые пружины 21 закреплены в дисковой опоре 22 со стороны, противной вращению боеприпаса.

Сверху ампула 15 через демпфирующий кожух 23 (фиг.1) нагружена массивной втулкой 24, в центральном окне которой помещен контактный выступ 10 крышки 9 и металлический колпачок 25 кожуха 23.

Электронный блок 6 электрически связан с источником 14 питания и электровоспламенителем 5.

Шиберная заслонка 2 (фиг.2) имеет пружинный привод 26 поперечного ее перемещения. В исходном положении заслонка 2 находится в крайнем левом по чертежу положении, когда лучевой капсюль-детонатор 3 расположен за огневой цепью, где удерживается стержневыми стопорами 27, закрепленными на центробежных каретках 28, нагруженных пружинами 29. При этом пружинный контакт 30 электровоспламенителя 5 закорочен на шиберную заслонку 2.

Работает взрыватель следующим образом.

При выстреле из артиллерийского оружия под действием сил инерции стеклянная ампула 15 динамично под действием импульса массы втулки 24 и кожуха 23 перемещается книзу относительно электродов 17, сжимая пластинчатые пружины 21, и раскалывается о боек 18. При этом крышка 9 неподвижно удерживается спиральной пружиной 12.

Электролит 16 разливается между пластинчатыми электродами 17, на которых за счет электрохимических реакций появляется напряжение и вырабатывается электрический ток, запитывающий микросхему 6.

При вылете гранаты из ствола оружия от внешнего источника посредством приемной антенны 7 в электронный блок 6 передается информация о времени задержки, дальнего взведения (соответствующего дистанции 50 м). Время самоликвидации (в частности 32 с) задано в программе микросхемы 6.

Под действием центробежных сил вращающейся гранаты раскручивается спиральная пружина 12, освобождая кольцевой паз 13 в корпусе 4, и сжимаются пружины 29 (фиг.2) кареток 28, которые перемещаются на периферию, в результате чего стержневые стопоры 27 освобождают шиберную заслонку 2. Под действием сил упругости пружины 26 заслонка 2 перемещается в противное крайнее положение, устанавливая лучевой капсюль-детонатор 3 на огневую цепь взаимодействия с электровоспламенителем 5 и исполнительным детонатором 1. Взрыватель готов к функционированию.

При встрече боеприпаса на траектории полета с целью происходит кинетический удар, в результате чего крышка 9, сжимая пружины 11, перемещается книзу, выступом 10 взаимодействуя с колпачком 25 (фиг.1). Электрический импульс от этого замыкания поступает в электронный блок 6, который вырабатывает команду на подрыв электровоспламенителя 5.

Факелом продуктов горения пиротехнического состава электровоспламенителя 5 инициируется лучевой капсюль-детонатор 3, взрывной волной которого через влияние инициируется исполнительный детонатор 1, подрывающий наполнение гранаты.

Аналогична последовательность действия при встрече боеприпаса на максимальной дальности полета с преградой на «нулевых» углах.

При встрече боеприпаса с преградой под рикошетными углами, когда силы упругости пружин 11 удерживают крышку 9 в исходном положении, ампула 15 совместно с кожухом 23 инерционно продолжают продольное движение, в результате чего колпачок 25 замыкается на выступ 10 крышки 9. При этом электрический импульс поступает в электронный блок 6, который инициирует электровоспламенитель 5.

Дальность дистанционного подрыва на траектории задается в виде кода времени, поступающего на электронный блок 6 через антенну 7 при выстреле, а время самоликвидации записано в ее программе управления, но принципиально может передаваться как время дистанционного подрыва.

На заданной дистанции полета управляющий импульс с блока 6 передается на электровоспламенитель 5 и подобно вышеописанному происходит подрыв боеприпаса.

Преимуществом описанной конструкции является пригодность для стрельбы из артиллерийских систем, не оборудованных устройством ввода информации. В этом случае головной взрыватель с источником тока по изобретению функционирует как штатный контактный взрыватель.