головной взрыватель

Формула изобретения

Головной взрыватель для малокалиберных артиллерийских патронов, содержащий соосно смонтированные исполнительный лучевой капсюль-детонатор, агрегатный блок, в осевом огнепередаточном канале которого, оснащенном выходным дросселирующим отверстием, последовательно смонтированы центробежный шибер, мембранный затвор, поперечная задвижка, снабженная сгорающим пороховым упором, и центральный капсюль-воспламенитель, параллельно которому с возможностью продольного перемещения к стационарному жалу установлен капсюль-воспламенитель устройства самоликвидации, связанный пиротехническим каналом непосредственно с лучевым капсюлем-детонатором, при этом ступенчатое жало центрального капсюля-воспламенителя снабжено инерционным механизмом взведения, включающим спиральный стопор, размещенный внутри втулки, расположенной над кольцевой проточкой в поперечной перемычке, и связано с ударным реакционным механизмом, шарики которого помещены в радиальных наклонных пазах корпуса, связывающих с его периферийной кольцевой канавкой, закрытой обтекателем, сопряженным с монолитным головным торцом корпуса, отличающийся тем, что пиротехнический канал устройства самоликвидации и пороховой упор задвижки осевого огнепередаточного канала примыкают к кольцевому зазору между корпусом и агрегатным блоком, где выполнен ресивер для накопления газообразных продуктов их горения, причем пиротехнический канал связан через усилительный заряд в расширительной камере с дросселирующим отверстием, направленным к исполнительному капсюлю-детонатору.

Описание изобретения к патенту

Изобретение 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, размещенный 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 патенте РФ № 91158, F42C 9/14, 2009 г., 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-воспламенителя 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 свободно 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 высокотемповой 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 поражения, а срабатывание на верхнем пределе диапазона является опасным для личного состава, так как происходит на нисходящей ветви траектории при зенитной стрельбе.

Технической задачей, на решение которой направлено настоящее изобретение, 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 соосно смонтированные исполнительный лучевой капсюль-детонатор, агрегатный блок, в осевом огнепередаточном канале которого, оснащенном выходным дросселирующим отверстием, смонтированы центробежный шибер, мембранный затвор, поперечная задвижка, снабженная сгорающим пороховым упором, и центральный капсюль-воспламенитель, параллельно последнему с возможностью продольного перемещения к стационарному жалу установлен капсюль-воспламенитель устройства самоликвидации, связанный пиротехническим каналом непосредственно с капсюлем-детонатором, при этом ступенчатое жало центрального капсюля-воспламенителя снабжено инерционным механизмом взведения, включающим спиральный стопор, размещенный внутри втулки, расположенной над кольцевой проточкой в поперечной перемычке, и связано с ударным реакционным механизмом, шарики которого помещены в радиальных наклонных пазах корпуса, связанных с его периферийной кольцевой канавкой, закрытой обтекателем, сопряженным с монолитным головным торцом корпуса, согласно изобретению пиротехнический канал устройства самоликвидации и пороховой упор задвижки осевого огнепередаточного канала примыкают к кольцевому зазору между корпусом и агрегатным блоком, где выполнен ресивер для накопления газообразных продуктов их горения, причем пиротехнический канал с дросселирующим отверстием, направленным к исполнительному капсюлю-детонатору, связан через усилительный заряд в расширительной камере.

Отличительные признаки обеспечивают повышение функциональной надежности и безопасности боевого применения головного взрывателя по назначению за счет гарантированного срабатывания исполнительного капсюля-детонатора в более узком временном диапазоне после выстрела, при удалении минимальной его границы от собственных позиций стрельбы на дистанцию предполагаемой встречи с целью.

Изобретение дополнительно оснащает головной взрыватель двумя ступенями предохранения, обеспечивая повышение безопасности в служебном обращении и функциональную надежность при эксплуатации как самих взрывателей, так и оснащенных ими малокалиберных снарядов для артиллерийских патронов.

Оснащение агрегатного блока ресивером, который примыкает к пиротехническому каналу и пороховому упору задвижки осевого огнепередаточного канала, позволяет демпфировать давление генерируемых при их горении газообразных продуктов, исключив тем самым несанкционированное преждевременное срабатывание исполнительного капсюля-детонатора над собственными позициями до встречи с целью.

Это создает дополнительную временную задержку срабатывания исполнительного капсюля-детонатора, что вдвое увеличило минимальную дистанцию, на которой может происходить подрыв снаряда.

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.

Связь ресивера через кольцевой зазор корпуса с его осевым огнепередаточным каналом необходима для создания рабочего давления генерируемых газов, формирования направленного через дросселирующее отверстие, которое служит газодинамическим сопротивлением, форса пламени на лучевой капсюль-детонатор.

Положительный эффект от изобретения заключается в том, что 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.

Другим итогом предложенных усовершенствований конструкции взрывателя является стабильное горение его активных составов 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, со 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.

Дополнительный расчетный объем ресивера обеспечивает заданную временную задержку передачи инициирующего огневого импульса от инерционно накалываемого при выстреле капсюля-воспламенителя на исполнительный лучевой капсюль-детонатор, срабатывающий в узком диапазоне дистанции полета снаряда.

При этом обеспечивается механическое изолирование центробежной задвижкой осевого огнепередаточного канала на время горения порохового упора, в результате чего генерируемые горячие газообразные продукты отводятся через кольцевой зазор корпуса в накопительный ресивер агрегатного блока.

Связь пиротехнического канала с дросселирующим отверстием через усилительный заряд, помещенный в расширительной камере, позволяет использовать в первом медленно горящий состав, гарантированно обеспечивая заданную временную задержку в ограниченном объеме взрывателя малокалиберного патрона.

Расширительная камера обеспечивает накопление газообразных продуктов горения пиротехнического состава канала и динамичное формирование повышенным давлением при срабатывании усилительного заряда направленного через дросселирующеее отверстие форса пламени. В результате исполнительный лучевой капсюль-детонатор срабатывает точно в заданный промежуток времени.

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.

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 усовершенствованного головного взрывателя на действующем производстве можно сделать вывод о соответствии критериям патентоспособности.

Сущность изобретения поясняется чертежами, который имеет чисто иллюстративную цель и не ограничивает объем притязаний формулы. На чертежах 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 - вид I на фиг.2;

на фиг.6 - то же, вид по стрелке Д на фиг.5;

на фиг.7 - 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 3 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 корпусе 3 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 корпуса 3.

К капсюлю-воспламенителю 22 примыкает пиротехнический канал 24, на выходе которого смонтирован усилительный заряд 25 (фиг.1), размещенный в расширительной камере 26, которая непосредственно сообщается с дросселирующим отверстием 27 канала 1, направленным на исполнительный лучевой капсюль-детонатор 10.

Инициирующий механизм (20-21-22), совокупно с пиротехническим каналом 24 (фиг.2, 4 и 7) 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 28 (фиг.3, 4, 7) между корпусом 3 и агрегатным блоком 2 с ресивером 29, выполненным в блоке 2.

Под поперечной задвижкой 6 в осевом канале 1 корпуса 3 смонтирована замедлительная втулка 8 (как газодинамическое сопротивление), покрытая мембранным 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 27 канала 1, перекрытым центробежным шибером 9.

Центробежный шибер 9 установлен на упоре 30 (фиг.5) с возможностью относительного продольного перемещения в радиальном направляющем пазу 31 и при этом зафиксирован по торцу лепестками консольно защемленной скобы 32.

Свободные концы лепестков скобы 32 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 32 освобождают от геометрического замыкания шибер 9, который под действием центробежных сил вращения снаряда в канале ствола сходит с упора 30 и перемещается на периферию паза 31, открывая доступ к дросселирующему отверстию 27, 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 29, 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, занимая крайнее периферийное положение в пазу 31 (фиг.4), 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 22, накалывая его.

Огневой импульс от накалывания капсюля-воспламенителя 22 передается по каналу 1, где он через заданное время задержки прожигает мембрану 7 и далее через замедлительную втулку 8 и открытое дросселирующее отверстие 27 поступает на лучевой капсюль-детонатор 10, который срабатывает, инициируя разрывное снаряжение 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 воспламеняет усилительный заряд 25, который практически мгновенно формирует огневой форс, поступающий через открытое дросселирующее отверстие 27 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 устройства 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 32 на упоре 31 над дросселирующим отверстием 27, 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 превосходит 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.