ВЗРЫВАТЕЛЬ С ПЕРЕКЛЮЧЕНИЕМ РЕЖИМОВ РАБОТЫ Российский патент 2003 года по МПК F42C9/14 

Изобретение относится к взрывателям, а именно к взрывателям с переключением режимов работы, например: к дистанционным взрывателям с предустановкой дистанции, предназначенным для траекторного срабатывания различных видов боеприпасов, в том числе низкоскоростных с относительно небольшим радиусом действия (от нескольких десятков до нескольких сотен метров) - гранатах гранатометных выстрелов, ружейных (наствольных) гранатах; в том числе к донным взрывателям, используемым с боевыми частями направленного действия (направленного осколочного, кумулятивного типа "ударное ядро" и т.п.) и с боевыми частями нелетального действия, для которых недопустимо метание поражающих элементов, представляющих собой осколки головного взрывателя вперед по направлению полета боеприпаса; к взрывателям с регулируемой задержкой срабатывания для боеприпасов проникающего действия и т.д.

Известен донный взрыватель (RU, 2125706 C1, F 42 C 1/06, 1997), который может содержать дистанционное устройство в виде запрессовки пиротехнических составов, имеющее единственную установку по времени дистанционного действия. Известно, что пиротехнические системы имеют разброс времени горения ±50%, поэтому точность этой системы не высока. Кроме того, для ведения эффективной стрельбы одной установки на дистанционное действие недостаточно.

Известен взрыватель (US, 4281601, F 42 C 9/00, 1981), содержащий две взаимновращающиеся части, при этом вращающий момент, необходимый для поворота, определяется взаимодействием разрезного пружинного кольца и наклонной поверхности, а также выполнением шероховатых или зубчатых поверхностей. В описании (кол. 3, строки 25-31) указано, что вращающий момент, необходимый для взаимного поворота частей взрывателя, выходит за рамки возможностей человека. Это необходимо для обеспечения надежности и безопасности взрывателя в служебном обращении, чтобы исключить возможность случайного изменения установки взрывателя. Поэтому для установки взрывателя необходимо использование какого-либо приспособления, не являющегося частью боеприпаса, например установочного ключа или воротка. Такие устройства известны, например: ЕР 0507262 В1, F 42 C 17/00, 1992 или ЕР 0511749 A1, F 42 C 17/02. 1992.

Применение каких-либо приспособлений усложняет эксплуатацию боеприпасов с таким взрывателем, особенно малогабаритных боеприпасов, используемых мобильными подразделениями. В этом случае необходимость использования какого-либо приспособления уменьшает массу другого носимого полезного снаряжения, а утеря такого приспособления делает все боеприпасы с данным взрывателем неработоспособными.

Звуковые и тактильные ощущения, возникающие при повороте одной части вышеупомянутого взрывателя относительно другой его части, позволяют устанавливать режим работы в полной темноте, однако точная установка при отсутствии визуального контроля может производиться только дискретным образом, а в данном случае при плавном вращении только при повороте до упора, что ограничивает возможность точной установки двумя положениями.

Кроме того, если поверхности, препятствующие относительному вращению частей взрывателя, выполнены шероховатыми, то существует критическое значение вращающего момента, при превышении которого возможно преодоление силы трения покоя и взаимное относительное вращение частей взрывателя без осевого перемещения. А если поверхности выполнены зубчатыми так, что зубья имеют наклонные взаимозацепляющиеся поверхности, то вращающий момент за счет взаимодействия наклонных поверхностей зубьев может привести к взаимному осевому перемещению частей взрывателя, что приведет к снятию фиксации.

Известен замыкатель для предохранительного механизма электрических воспламенителей (DE 3311621 C2, F 42 C 19/06, 1985), предназначенный для подключения электровоспламенителя к электрической цепи. Данная система предназначена для однократного включения электрической цепи и непригодна для использования в качестве многократно используемого многопозиционного переключателя.

Задача, на решение которой направлено данное изобретение, заключается в создании взрывателя с дискретным переключением режимов работы, не требующего каких-либо приспособлений для указанного переключения, не имеющего малогабаритных (меньше диаметра взрывателя) органов управления, допускающего многократное переключение режимов работы в служебном обращении без использования каких-либо приспособлений и защищенного от несанкционированного переключения в служебном обращении, при выстреле и на траектории полета как для вращающихся, так и невращающихся боеприпасов, в том числе низкоскоростных малого радиуса действия, обладающего высокой точностью дистанционного срабатывания. Кроме того, взрыватель должен обеспечивать возможность контактного срабатывания боеприпасов, в том числе с - регулируемой задержкой.

Это достигается тем, что взрыватель имеет:
- первую и вторую части, установленные с возможностью взаимных осевого перемещения и поворота;
- средство фиксации указанного взаимного поворота указанных первой и второй частей;
- средство соединения указанных первой и второй частей, выполненное с возможностью снятия фиксации взаимным осевым перемещением указанных первой и второй частей, направленным противоположно осевым составляющим сил, действующих на элементы боеприпаса при заряжании, в процессе выстрела и на траектории полета;
- огневую цепь с начальным и конечным элементами;
- средство задания режимов работы,
при этом средство фиксации, средство соединения и средство задания режимов работы выполнены таким образом, что взаимные осевое перемещение и поворот указанных первой и второй частей осуществляется дискретно с одновременным заданием режимов работы без использования каких-либо приспособлений, а средство фиксации выполнено из условия невозможности снятия фиксации под воздействием вращающего момента, приложенного к одной из указанных частей взрывателя относительно другой указанной его части.

При этом начальный и конечный элементы огневой цепи могут размещаться в разноименных указанных частях взрывателя, например, начальный элемент огневой цепи размещен в первой части взрывателя, а конечный элемент огневой цепи - во второй части взрывателя, или начальный элемент огневой цепи размещен во второй части взрывателя, а конечный элемент огневой цепи - в первой части взрывателя.

Указанные части взрывателя могут иметь устройства для передачи огневого и/или детонационного импульса.

Одна из указанных частей взрывателя может быть выполнена с возможностью закрепления в гильзе унитарного выстрела и/или соединения с хвостовой частью боеприпаса.

Указанные части взрывателя, а также средство соединения указанных частей могут быть выполнены из условия невозможности разрушения конструкции взрывателя под воздействием сил инерции, действующих на взрыватель со стороны боевой части боеприпаса в процессе выстрела.

Взрыватель может содержать средство задания режимов работы, которое может быть выполнено в виде электронного времязадающего блока, содержащего программируемый элемент, - для дистанционного взрывателя, или в виде пиротехнического времязадающего устройства - набора пиротехнических замедлителей с различным временем горения и выполненное таким образом, что продукты горения одного замедлителя не могут инициировать горение других замедлителей, - для контактного взрывателя с задержкой срабатывания.

Взрыватель может содержать устройство дальнего взведения, разрывающее огневую цепь.

Взрыватель может содержать также контактный датчик цели.

На иллюстрациях изображены примеры осуществления изобретения в виде контактно-дистанционного взрывателя с предустанавливаемой дистанцией срабатывания и контактного взрывателя с предустанавливаемой задержкой срабатывания.

На фиг. 1 изображен продольный разрез взрывателя по настоящему изобретению, выполненного в виде контактно-дистанционного взрывателя со средством задания режимов работы в виде электронного времязадающего блока;
на фиг.2 - вид сверху предохранительно-исполнительного механизма;
на фиг.3 - сечение А-А фиг.2, в котором показан инерционный замыкатель;
на фиг.4 - вид сбоку и сечение А-А детонирующего узла;
на фиг. 5 - схема электрическая принципиальная времязадающего электронного блока;
на фиг. 6 - внешний вид гранаты с донным дистанционным взрывателем до установки в гильзу (с технологическим хомутом);
на фиг.7 - схема задания режима работы донного дистанционного взрывателя (после установки гранаты в гильзу);
на фиг. 8 - продольный разрез взрывателя по настоящему изобретению, выполненного в виде контактного взрывателя с предустанавливаемой задержкой срабатывания со средством задания режимов работы в виде пиротехнического времязадающего устройства;
на фиг.9 - схема функциональная электронного времязадающего блока.

Взрыватель (см. фиг.1) содержит первую часть 1 и вторую часть 2, установленные соосно. Средство соединения частей взрывателя представляет собой винт 3. Средство фиксации содержит крышку 4 с пазами 5 и основание 6 с выступами 7, а также пружину 8. Средство задания режимов работы выполнено в виде электронного времязадающего блока 9 с контактами 10 и гнезда 11, установленного в основание 6.

Первая часть 1 содержит корпус 12, в котором размещены электронный времязадающий блок 9, начальный элемент огневой цепи - электровоспламенитель 13, источник питания 14, предохранительно-исполнительный механизм 15, подвижный контакт датчика цели и сферическое инерционное тело 17, поджатые дном 18. Положительный полюс источника питания 14 электрически соединен с корпусом 12. С наружной стороны корпуса 12 установлены предохранительные сектора 19, закрепляемые до установки гранаты со взрывателем в гильзу технологическим хомутом 20, которые посредством штока 21 удерживают шарик 22 (см. фиг.2) от контакта с винтом 23 (см. фиг.3).

Контакт 24 электрически соединен с отрицательным полюсом источника питания 14 и служит для его проверки.

Контактная группа 25 служит для проверки работы электронного времязадающего блока 9.

Вторая часть 2 взрывателя содержит основание 6 с установленным в нем гнездом 11, которое электрически соединено с корпусом 12, а также детонирующий узел 26. В основании 6 выполнены сквозные отверстия 27, через которые огневой импульс начального элемента огневой цепи - электровоспламенителя 13 попадает в детонирующий узел 26.

Первая часть 1 и вторая часть 2 соединены между собой винтом 3 и поджаты пружиной 8, при этом радиальные выступы 7 основания 6 входят в ответные пазы 5 крышки 4, фиксируя первую часть 1 относительно второй части 2 с целью предотвращения их несанкционированного проворота. Боковые стенки выступов 7 и пазов 5 выполнены таким образом, что они лежат в плоскостях, расположенных нормально по отношению к направлению перемещения, возникающему при взаимном относительном повороте первой части 1 и второй части 2.

Контактный датчик цели представляет собой нормально разомкнутую контактную пару. Подвижный контакт датчика цели 16 представляет собой плоский пружинный контакт, изолированный от корпуса 12, в том числе со стороны сферического инерционного тела 14 - с помощью упругой диэлектрической прокладки 28, а неподвижный контакт датчика цели 29 размещен на корпусе предохранительно-исполнительного механизма 15.

Предохранительно-исполнительный механизм (см. фиг.2, 3) содержит диэлектрический корпус 30, в котором размещены: неподвижный контакт датчика цели 29, пружинный контакт питания 31, инерционный замыкатель 32, удерживаемый в верхнем положении пружиной 33 и крышкой 34, плоский разрезной контакт 35, зафиксированный винтом 23 и поджатый втулкой 36, а также шарик 22, поджатый пружиной 37.

В нижней части детонирующего узла 26 (см. фиг.4) выполнен кольцевой паз 38, соединенный с радиальными пазами 39, в которых установлены капсюли-детонаторы 40. Кроме того, детонирующий узел 26 содержит передаточный заряд взрывчатого вещества 41, являющийся конечным элементом огневой цепи взрывателя, закрытый мембраной 42.

В состав электронного времязадающего блока 9 (см. фиг.5, 9) входят:
- стабилизатор напряжения, например, МАХ6141 (производитель Maxim Integrated Product, US):
- схема отсчета времени, которая может быть выполнена, например, с использованием программируемого интегрального контроллера PIC16C54B, описанного в следующих источниках:
1. PIC 16/17 MICROCONTROLLER DATA BOOK 1996 Microchip technology Inc. Printed in the USA 10/96. DS000158B.

2. Однокристальные микроконтроллеры. Microchip: Р1С16С5Х./Пер. с англ. /Под ред. А.Н. Владимирова. - Рига. OR-MIX. 1996, 120 с.,
при этом точность отработки времени в широком диапазоне температур может обеспечиваться, например, термокомпенсированным тактовым RC-генератором:
- схема срабатывания электровоспламенителя, в которой, например, может быть использован разряд танталового конденсатора С3 через электронный ключ на биполярных NPN-транзисторах VT1-VT3.

В PIC16C54B запрограммированы два набора интервалов времени. При этом выбор одного из двух наборов производится по наличию или отсутствию сигнала (напряжения питания) на входе "ВРЕЖ" (наличие или отсутствие электрического соединения между контактами 8 и 15 см. фиг.5) и определяется при изготовлении блока. Выбор одного из семи интервалов времени в рамках одного набора производится по наличию или отсутствию сигнала (напряжения питания) на входах "TIME1"-"TIME7" (наличие или отсутствие электрического соединения между контактами 1-7 и 15 см. фиг.5) и определяется взаимным положением контактов 10 и гнезда 11 (см. фиг.1).

Заряд конденсатора С3 осуществляется от источника питания по сигналу разрешения заряда "C.ZAR" с выхода "ЗАР."
Срабатывание электровоспламенителя 13 происходит в результате разряда конденсатора С3 по сигналу разрешения разряда "С.TIME" с выхода "TIME".

Применение программируемого процессора позволяет при изготовлении блока задавать практически любые значения времен дистанционного действия, не меняя электрическую схему. Таким образом, данный взрыватель можно использовать в широком спектре боеприпасов как малого, так и большого радиуса действия.

Первая часть 1 взрывателя может соединяться с хвостовым стабилизатором 43 боеприпаса, например гранаты, и/или закрепляться в гильзе 44 унитарного выстрела (см. фиг. 6, 7), а вторая часть 2 соединяться с боевой частью 45 гранаты. При этом корпус 12, основание 6 и винт 3 выполнены из условия невозможности разрушения конструкции взрывателя под воздействием сил инерции, действующих на взрыватель со стороны боевой части 45 гранаты в процессе выстрела.

Для установки режима работы взрывателя (см. фиг.7) достаточно переместить головную часть боеприпаса, представляющую собой боевую часть 45 гранаты и вторую часть 2 взрывателя, вдоль оси боеприпаса от его хвостовой части, представляющей собой в данном случае первую часть 1 взрывателя, соединенную с хвостовым стабилизатором 43 и закрепленную в гильзе 44, до выхода выступов 7 (см. фиг.1) из пазов 5, а также контактов 10 из гнезда 11 и отверстий 27, и повернуть головную часть боеприпаса относительно хвостовой части боеприпаса на необходимый угол дискретно до совмещения выступов 7 и пазов 5 в соответствии метками дистанции срабатывания на корпусе взрывателя и меткой-указателем на корпусе боевой части 43, после чего под действием пружины 8 (см. фиг. 1) головная часть боеприпаса переместится вдоль оси боеприпаса в исходное положение. При этом один из контактов 10 электронного времязадающего блока 9 через гнездо 11 электрически соединяется с положительным полюсом источника питания 14, что и определяет время дистанционного действия, а электровоспламенитель 13 оказывается напротив одного из отверстий 27. При отсутствии электрического соединения какого-либо из контактов 10 с положительным полюсом источника питания 14 (когда гнездо 11 располагается напротив электровоспламенителя 13) электронный времязадающий блок 9 находится в режиме ожидания сигнала от контактного датчика цели.

Описанная выше конструкция реализована на практике и прошла успешные испытания. Разработанный образец имеет семь установок на дистанционное действие и одну установку на контактное действие. При этом обеспечивается точность отработки интервалов времени дистанционного действия ±4% в температурном диапазоне от -30^oС до +50^oС.

В служебном обращении взрыватель допускает многократное дискретное переключение режимов работы и обеспечивает точную установку режима работы даже без визуального контроля (например, в полной темноте - путем отсчета заданного количества дискретных перемещений от начального положения). Усилие, необходимое для снятия фиксации, составляет 30-50 Н и является характерным для органов управления минно-взрывной техники (предохранительные чеки и т.п.). Кроме того, изменение режимов работы требует последовательного выполнения двух различных движений: осевого перемещения и поворота. Это позволяет, с одной стороны, переключать режимы работы без использования каких-либо приспособлений, а с другой - исключает случайное изменение режима работы в служебном обращении. При заряжании, в процессе выстрела и на траектории полета изменение режима работы исключено даже если взрыватель донный и расположен между головной и хвостовой частями снаряда (см. фиг. 6), т.к. силы, действующие на элементы снаряда (сила, прикладываемая при досылании снаряда в ствол, сила инерции, действующая при выстреле, и сила набегания, действующая на траектории), направлены противоположно перемещению, необходимому для снятия фиксации.

В служебном обращении взрыватель безопасен, что достигается следующим:
- электрическая цепь питания времязадающего электронного блока 9 разорвана двумя устройствами предохранения: инерционным замыкателем 32 и предохранительным штоком 21.

При выстреле под действием осевых перегрузок:
- инерционный замыкатель 32 (см. фиг.3), преодолевая сопротивление пружины 33, опускается вниз, где входит в зацепление с плоским разрезным контактом 35.

После вылета из канала ствола:
- под действием набегающего потока воздуха предохранительные сектора 19 отделяются от корпуса 12 взрывателя и перестают удерживать предохранительный шток 21, в результате чего шарик 22 под действием усилия пружины 37 входит в электрический контакт с винтом 23.

Таким образом, на электронный времязадающий блок 9 подается напряжение с источника питания 14.

На траектории:
- после подачи питания электронный времязадающий блок 9 начинает отсчет времени дальнего взведения и одновременно - времени дистанционного действия или по окончании времени дальнего взведения переходит в режим ожидания сигнала только от контактного датчика цели в зависимости от выбранного режима работы.

В результате по истечении времени дальнего взведения взрыватель оказывается взведенным.

По истечении времени дистанционного действия или по сигналу контактного датчика цели электронный времязадающий блок 9 выдает сигнал на срабатывание начального элемента огневой цепи взрывателя - электровоспламенителя 13. Огневой форс электровоспламенителя 13, пройдя сквозь отверстие 27 (или отверстие гнезда 11 - в зависимости от выбранного режима), попадает в кольцевой паз 38 детонирующего узла 26, а из него в радиальные пазы 39, инициируя при этом один или оба капсюля-детонатора 40, что вызывает срабатывание заряда взрывчатого вещества 41 и - как следствие - боевой части 45.

Контактное действие осуществляется при встрече с преградой следующим образом: сферическое инерционное тело 17, перекатываясь и/или скользя в полости дна 18 под воздействием сил инерции, возникающих при взаимодействии боеприпаса с преградой, электрически соединяет подвижный контакт датчика цели 16 с неподвижным контактом датчика цели 29 (см.фиг.2, 3), что является сигналом на срабатывание начального элемента огневой цепи - электровоспламенителя 13.

На фиг.8 представлена реализация изобретения в виде контактного взрывателя с предустанавливаемой задержкой срабатывания для боеприпасов проникающего типа. В этом случае допускается более высокая погрешность отсчета времени задержки, поэтому взрыватель выполнен с более дешевым (по сравнению с электронным блоком) средством задания режимов работы - пиротехническим времязадающим устройством. В зависимости от углового положения первой части 1 и второй части 2 взрывателя электровоспламенитель 13 устанавливается напротив одного из пиротехнических замедлителей 46, размещенных в отверстиях 27, соединенных с окружающей средой каналами 47. Каналы 47 служат для отвода продуктов горения замедлителя 46, установленного напротив электровоспламенителя 13, чтобы указанные продукты горения не прорывались между корпусом 12 и крышкой 21 и инициировали другие замедлители. Для защиты замедлителей 46 от воздействия окружающей среды каналы 47 закрыты мембранами 48, которые вскрываются под действием давления продуктов горения замедлителей 46.

Электровоспламенители могут содержать взрывчатые вещества и составы, обладающие высокой чувствительностью к ударным нагрузкам, возникающим, например, в процессе выстрела. По этой причине с целью повышения безопасности в служебном обращении и при выстреле взрыватель может содержать устройство дальнего взведения, разрывающее огневую цепь в служебном обращении и в процессе выстрела. Такое устройство может представлять собой подпружиненную заслонку, перекрывающую канал, по которому огневой импульс передается от электровоспламенителя к капсюлю-детонатору. Конструктивно устройство дальнего взведения может быть выполнено аналогично штоку 21, который выталкивается из канала, в котором был расположен, усилием пружины 37 после вылета боеприпаса из канала ствола.

Изобретение относится к взрывателям с переключением режимов работы. Взрыватель содержит первую и вторую части, установленные с возможностью взаимных осевого перемещения и поворота, средство фиксации взаимного поворота первой и второй частей, средство соединения первой и второй частей, выполненное с возможностью снятия фиксации взаимным осевым перемещением первой и второй частей, направленным противоположно осевым составляющим сил, действующих на элементы боеприпаса при заряжании, в процессе выстрела и на траектории полета, огневую цепь с начальным и конечным элементами, средство задания режимов работы. При этом средство фиксации, средство соединения и средство задания режимов работы выполнены таким образом, что взаимные осевое перемещение и поворот первой и второй частей осуществляются дискретно с одновременным заданием режимов работы без использования каких-либо приспособлений, а средство фиксации выполнено из условия невозможности снятия фиксации под воздействием вращающего момента, приложенного к одной из частей взрывателя относительно другой его части. Изобретение обладает высокой точностью дистанционного срабатывания. 10 з.п. ф-лы, 9 ил.

1. Взрыватель, содержащий первую и вторую части, установленные с возможностью взаимного осевого перемещения и поворота, средство фиксации взаимного поворота первой и второй частей, средство соединения первой и второй частей, выполненное с возможностью снятия фиксации взаимным осевым перемещением первой и второй частей, направленным противоположно осевым составляющим сил, действующих на элементы боеприпаса при заряжании, в процессе выстрела и на траектории полета, огневую цепь с начальным и конечным элементами, средство задания режимов работы, при этом средство фиксации, средство соединения и средство задания режимов работы выполнены таким образом, что взаимные осевое перемещение и поворот первой и второй частей осуществляется дискретно с одновременным заданием режимов работы без использования каких-либо приспособлений, а средство фиксации выполнено из условия невозможности снятия фиксации под воздействием вращающего момента, приложенного к одной из частей взрывателя относительно другой его части.2. Взрыватель по п.1, отличающийся тем, что начальный и конечный элементы огневой цепи размещены в разноименных частях взрывателя.3. Взрыватель по п.2, отличающийся тем, что начальный элемент огневой цепи размещен в первой части взрывателя, а конечный элемент огневой цепи - во второй части взрывателя.4. Взрыватель по п.2, отличающийся тем, что начальный элемент огневой цепи размещен во второй части взрывателя, а конечный элемент огневой цепи - в первой части взрывателя.5. Взрыватель по любому из пп.1-4, отличающийся тем, что первая и/или вторая части взрывателя имеют устройства для передачи огневого и/или детонационного импульса.6. Взрыватель по любому из пп.1-5, отличающийся тем, что одна из частей взрывателя выполнена с возможностью закрепления в гильзе унитарного выстрела и/или соединения с хвостовой частью боеприпаса.7. Взрыватель по любому из пп.1-6, отличающийся тем, что части взрывателя, а также средство соединения частей выполнены из условия невозможности разрушения конструкции взрывателя под воздействием сил инерции, действующих на взрыватель со стороны боевой части боеприпаса в процессе выстрела.8. Взрыватель по любому из пп.1-7, отличающийся тем, что средство задания режимов работы представляет собой электронный времязадающий блок, содержащий программируемый элемент.9. Взрыватель по любому из пп.1-7, отличающийся тем, что средство задания режимов работы представляет собой пиротехническое времязадающее устройство, состоящее из набора пиротехнических замедлителей с различным временем горения и выполненное таким образом, что продукты горения одного замедлителя не могут инициировать горение других замедлителей.10. Взрыватель по любому из пп.1-9, отличающийся тем, что он содержит устройство дальнего взведения, разрывающее огневую цепь.11. Взрыватель по любому из пп.1-10, отличающийся тем, что он содержит контактный датчик цели.