способ ивзлечения капсюлей из гильз стрелковых патронов и устройство для его осуществления

Формула изобретения

1. Способ извлечения капсюлей из гильз стрелковых патронов, включающий операции частичного заполнения внутренней полости гильзы рабочей жидкостью и последующего создания в ней повышенного давления, достаточного для экстракции инициирующего взрывчатого вещества совместно с корпусом капсюля, отличающийся тем, что повышенное давление в полости гильзы создают путем импульсного нагрева ограниченного объема на поверхности или в придонной области жидкости до температуры не ниже температуры ее кипения.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что нагрев жидкости осуществляют посредством сфокусированного пучка лазерного излучения.

3. Способ по п.1, отличающийся тем, что нагрев жидкости сфокусированным пучком лазерного излучения осуществляют серией импульсов с изменением координаты фокального пятна на поверхности, на заданной глубине или же по высоте столба жидкости.

4. Способ по п.1 или 2, отличающийся тем, что в рабочую жидкость вводят микро- или наночастицы вещества, обладающие избирательной способностью к поглощению лазерного излучения применяемой длины волны.

5. Устройство для извлечения капсюлей из гильз стрелковых патронов, содержащее механизмы подачи гильз в зону обработки и их фиксации, узел наполнения жидкостью полостей гильз, механизм создания давления и механизм удаления гильз из зоны обработки, отличающееся тем, что в качестве механизма создания давления оно содержит источник лазерного излучения, дополнительно снабженный регулируемым устройством фокусировки, расположенным над зоной обработки гильз.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к области утилизации боеприпасов, в частности к технологии расснаряжения оружейных патронов стрелковых калибров.

Одной из важных задач при утилизации патронов стрелкового оружия является разборка системы «гильза-капсюль», т.е. извлечение неотстрелянных капсюлей-воспламенителей из гильз, предварительно освобожденных от пуль и пороха.

Известен способ извлечения отстрелянных капсюлей из гильз охотничьих и спортивных патронов /1/. Устройство для осуществления этого способа содержит толстостенный стакан-матрицу с отверстием в днище, размещаемые внутри стакана кондукторные элементы для обрабатываемой гильзы, устанавливаемую на резьбе на входе в стакан пробку-фиксатор с центральным отверстием и ударный поршень, диаметр рабочей части которого равен калибру дульца гильзы.

Для извлечения капсюля корпус гильзы помещают сначала во втулку-кондуктор, затем совместно с ней - в стакан-матрицу; посредством дополнительной втулки-кондуктора, одеваемой на дульце гильзы, осуществляют его центрирование в пробке-фиксаторе, устанавливаемой на резьбе на входе в стакан. Полость гильзы заполняют жидкостью, сквозь отверстие пробки в гильзу до соприкосновения с жидкостью вводят ударный поршень и, наконец, путем удара по головке поршня получают в полости гильзы повышенное давление, необходимое для извлечения капсюля.

Импульс давления в жидкости воздействует сквозь запальные отверстии в донце гильзы на капсюль, капсюль извлекается.

Главным недостатком как данного способа, так и устройства для его осуществления является сложность механизации и автоматизации осуществляемого с его помощью процесса при необходимости расснаряжения большого количества патронов.

Также известен способ одновременного извлечения инициирующего взрывчатого вещества и корпусов капсюлей из гильз патронов стрелкового оружия, подвергающихся промышленной утилизации /2/. В соответствии с данным способом внутреннюю полость гильзы заполняют водой, в которой создают повышенное давление, достаточное для экстракции инициирующего взрывчатого вещества совместно с корпусом капсюля. Повышенное давление воды в полости гильзы создают путем введения в эту полость через дульце гильзы цилиндрического поршня, прилегающего своей наружной поверхностью к внутренней поверхности дульца гильзы.

Устройство для реализации данного способа содержит:

- совмещенные механизмы фиксации и ориентированной подачи гильз в зону обработки в виде захватов для размещения гильз, в основании которых выполнены отверстия для прохождения извлекаемых ИВВ и капсюлей;

- узел наполнения жидкостью в виде патрубка для заливки жидкости в полость гильзы;

- механизм создания давления, представляющий собой подвижный в осевом направлении соосный гильзе поршень, наружный диаметр которого близок к внутреннему диаметру дульца гильзы;

- механизм удаления гильз из зоны обработки.

Механизмы фиксации и ориентированной подачи гильз в зону обработки, а также механизм удаления гильз из зоны обработки размещены на роторном устройстве, с которым сопряжены узел наполнения жидкостью и механизм создания давления.

Таким образом, данный способ в соответствии с его описанием достаточно легко механизируется и автоматизируется, однако не лишен отдельных недостатков:

1) Необходимо максимальное заполнение рабочей жидкостью полости гильзы вплоть до дульца, что влечет большой ее расход.

2) Осуществление способа требует прилегания наружной поверхности поршня к внутренней поверхности дульца гильзы, что не всегда осуществимо, т.к. в предварительном процессе извлечения пули из патрона цилиндричность дульца может быть нарушена. А это перед применением способа потребует восстановления дульца, т.е. дополнительных трудозатрат.

3) Для подачи поршня в полость гильзы необходимо обеспечить строгую соосность самого поршня и дульца.

4) В случае перехода на гильзы другого калибра требуется достаточно трудоемкая переналадка оборудования - необходимо будет заменить поршни, а также величину их рабочего хода.

Наиболее близким к предлагаемому изобретению по технической сущности и достигаемому результату является способ извлечения капсюлей из гильз патронов стрелкового оружия водой /3/, частично устраняющий вышеуказанные недостатки способа /2/.

В соответствии с описанным техническим решением внутреннюю полость гильзы заполняют водой не полностью, а частично, а в полость гильзы со стороны дульца вводят втулку с поршнем, причем втулка может иметь диаметр, меньший, чем у дульца гильзы. На боковой поверхности втулки выполнено, по меньшей мере, одно отверстие, нижний торец поршня располагают на некотором расстоянии относительно нижнего торца втулки, которую плотно прижимают к дну гильзы, образуют во втулке заполненный водой замкнутый объем и при дальнейшем перемещении поршня создают повышенное давление воды, достаточное для извлечения из гильзы капсюля с инициирующим взрывчатым веществом.

Согласно описанию изобретения /3/ «способ извлечения капсюля из гильз может быть реализован, например, на автоматических роторных линиях при массовой утилизации патронов стрелкового оружия». Т.е. для реализации данного способа пригодно технологическое устройство /2/, подвергнутое некоторой модернизации.

Однако и этот способ не лишен отдельных недостатков:

1) Несмотря на то что втулка может иметь диаметр меньший, чем у дульца гильзы, требования к ее центрированию полностью не устранены, т.к. разница в диаметрах несущественна.

2) Для прижатия нижнего торца втулки к дну гильзы требуется отдельный дополнительный механизм, синхронизированный с основными механизмами устройства.

3) Для образования замкнутого объема в полости трубки необходимо обеспечить плотное герметичное соединение ее нижнего торца с донцем гильзы, что не всегда осуществимо, т.к. состояние внутренней поверхности донца гильзы непредсказуемо.

4) Наконец, способ и устройство для его осуществления требуют введения инструмента (технологической оснастки) в полость гильзы, что естественно снижает производительность процесса расснаряжения.

Технической задачей предлагаемого изобретения является повышение производительности процесса расснаряжения путем устранения вышеуказанных недостатков способа-прототипа /3/ и устройства-прототипа /2/ - в первую очередь за счет снижения требований к центрированию системы «инструмент-дульце гильзы», исключения введения инструмента в «вещественном» исполнении в полость гильзы при одновременном ускорении процесса формирования ударной волны в заполняющей гильзу жидкости.

Решение поставленной задачи достигается тем, что в известном способе извлечения капсюлей из гильз стрелковых патронов, включающем операции частичного заполнения внутренней полости гильзы рабочей жидкостью и последующего создания в ней повышенного давления, достаточного для экстракции инициирующего взрывчатого вещества совместно с корпусом капсюля, в соответствии с изобретением повышенное давление в полости гильзы создают путем импульсного нагрева ограниченного объема на поверхности или в придонной области жидкости до температуры не ниже температуры ее кипения.

Импульсный нагрев ограниченного объема на поверхности или в придонной области жидкости до температуры не ниже температуры кипения приведет к интенсивному парообразованию соответственно под вышележащим ее слоем или на поверхности. Образуется расширяющийся парогазовый пузырь, т.е. зона высокого давления, диаметр которой пропорционален мощности импульса. По мере удаления от исходной точки нагрева высокое гидравлическое давление падает приблизительно пропорционально квадрату расстояния.

Жидкость, получив ускорение от расширяющегося с большой скоростью парогазового пузыря, перемещается от него во все стороны, образуя кавитационную полость, и вызывает первичный гидравлический удар. Затем кавитационная полость также с большой скоростью схлопывается, создавая второй (кавитационный) гидравлический удар.

При осуществлении локального импульсного нагрева поверхностного слоя жидкости зона высокого давления возникает и распространяется от поверхности жидкости в двух направлениях - как непосредственно вглубь, так и в направлении прилегающего воздушного (газового) пространства. Кавитационный эффект в данном случае будет проявляться в меньшей степени. Гидравлический удар будет направлен от поверхности вглубь жидкости.

Таким образом, тепловая энергия импульсного нагрева ограниченного объема на поверхности или в придонной области жидкости до температуры не ниже температуры кипения может быть преобразована в механическую энергию, необходимую для извлечения капсюля из гнезда в донной части гильзы, причем непосредственно, без введения инструмента в «вещественном» исполнении в полость гильзы и с высоким кпд.

Импульсный нагрев жидкости может быть осуществлен сфокусированным лазерным излучением как однократно, так и серией импульсов с изменением координаты фокального пятна на поверхности, на заданной глубине или же по высоте столба жидкости - для усиления эффекта за счет суперпозиции генерируемых ударных волн. Одновременно для ускорения процесса нагрева в рабочую жидкость могут быть введены микро- или наночастицы вещества, обладающего избирательной способностью к поглощению лазерного излучения применяемой длины волны, например нерастворимых в жидкости солей, оксида кремния, технического углерода и т.п.

Реализация предложенного способа, в свою очередь, достигается тем, что устройство для извлечения капсюлей из гильз стрелковых патронов, содержащее механизмы подачи гильз в зону обработки и их фиксации, узел наполнения жидкостью полостей гильз, механизм создания давления и механизм удаления гильз из зоны обработки в соответствии с изобретением, в качестве механизма создания давления содержит источник лазерного излучения, дополнительно снабженный регулируемым устройством фокусировки, расположенным над зоной обработки гильз.

Наличие в устройстве наряду с источником лазерного излучения также и регулируемого устройства фокусировки, расположенного над зоной обработки гильз, позволит осуществлять импульсный нагрев жидкости в гильзе как однократно, так и серией импульсов с изменением координаты фокального пятна на поверхности или в заданных точках объема жидкости.

Устранение недостатков прототипа посредством использования предлагаемого устройства осуществляется за счет следующих факторов.

1) Диаметр сфокусированного лазерного луча меньше диаметра дульца гильзы как минимум на порядок, поэтому требования к центрированию «инструмента» относительно дульца гильзы практически полностью снимаются.

2) Сфокусированный луч лазерного излучения не оказывает механического воздействия на гильзу и несущие ее элементы технологического оборудования.

3) Скорость передачи луча в зону обработки практически равна скорости света, а время генерации лазерного импульса и, соответственно, время нагрева локальной области жидкости в гильзе и формирования высокого давления составляет от милли- до микросекунд, что позволяет существенно повысить производительность работы оборудования.

Изобретение поясняется следующей графической информацией.

Фиг.1, 2 - схема получения области повышенного давления в жидкости путем локального импульсного нагрева.

Фиг.3, 4 - схема получения повышенного давления в жидкости путем локального импульсного нагрева сфокусированным лазерным излучением.

Фиг.5 - постадийная демонстрация принципа действия устройства.

Реализация предложенного способа осуществляется следующим образом.

При импульсном нагреве ограниченного объема в придонной области (фиг.1) или на поверхности (фиг.2) жидкости 1 до температуры не ниже температуры ее кипения, т.е. при передаче энергии в соответствующую точку жидкости от источника Q, образуется расширяющийся парогазовый пузырь 2, т.е. зона высокого давления, диаметр которой пропорционален мощности импульса. Направление распространения границы парогазового пузыря, фактически - фронта ударной волны, на фиг.1, 2 показано стрелками.

При импульсном нагреве заданного объема жидкости лазерным лучом 3 (фиг.3) последний предварительно фокусируется с образованием условного фокального пятна 4 внутри объема жидкости на заданной глубине или же на ее поверхности (фиг.4). Таким образом, энергия, передаваемая лазерным лучом от источника излучения, концентрируется в течение малого промежутка времени (от милли- до микросекунд) в малом объеме жидкости, благодаря чему процесс возникновения зоны повышенного давления осуществляется по вышеописанному механизму. На фиг.3 ход преломления луча при прохождении им границы раздела фаз, условно не показан.

В представленном на фиг.5 примере процесса осуществления способа с использованием предложенного устройства последовательность операций и межоперационных переходов дана по стрелкам слева направо. Для упрощения часть механизмов не показана.

Гильза 5 с запрессованным в ее донную часть капсюлем-воспламенителем 6 фиксируется посредством механизма фиксации 7 на подвижном основании многопозиционного механизма подачи 8 (транспортера, конвейера, роторного автомата и т.п.), имеющего отверстие для последующего прохода капсюля, и подается в заданную позицию под узел наполнения 9 для заполнения придонной полости рабочей жидкостью 1. Далее гильза 5, содержащая в полости необходимый объем рабочей жидкости 1, подается непосредственно на позицию обработки - извлечения капсюля. Входящий в состав устройства источник лазерного излучения 10 генерирует несфокусированный луч 11. В случае отсутствия прямой оптической связи между источником лазерного излучения 10 и фокусирующим устройством 13 луч 11 от источника 10 подается на фокусирующее устройство 13 посредством направляющего устройства 12. Пройдя сквозь устройство 13, луч 3 фокусируется с образованием условного фокального пятна 4 внутри объема жидкости в гильзе на заданной глубине в придонной области. В жидкости образуется расширяющийся парогазовый пузырь 2, диаметр которого пропорционален мощности импульса, - зона высокого давления. Под действием совокупности первичного и вторичного гидравлических ударов (за счет расширения и последующего схлопывания кавитационной полости) капсюль 6 извлекается из гильзы и падает в емкость с рабочей жидкостью (для упрощения не показана).

Ввиду малого времени формирования единичного импульса при генерации лазерного луча одним источником лазерного излучения практически одновременно могут обслуживаться несколько механических устройств, «соединенных» с ним отдельными линиями оптической связи.

Таким образом, предлагаемые способ и устройство для его осуществления достаточно просты в реализации, не требуют больших материальных затрат и используемых производственных площадей и могут быть использованы при создании как гибких автоматизированных систем расснаряжения патронов стрелкового оружия, так и строго целевого назначения.

Источники информации,

1. Патент ФРГ № 3428296, F42B 33/04, 1986 г.

2. Патент РФ № 2422762, F42B 33/04, 2007 г.

3. Патент РФ № 2476817, F42B 33/04, 2011 г.