КОНТАКТНОЕ ВЗРЫВАТЕЛЬНОЕ УСТРОЙСТВО Российский патент 2006 года по МПК F42C1/00 F42C15/00 

Изобретение относится к военной технике, а именно к контактным взрывательным устройствам для малогабаритных зенитных управляемых ракет, которые выпускаются из пусковых труб из окопов, с кораблей, с движущегося транспорта и др.

В связи с особенностью запуска малогабаритных зенитных управляемых ракет, когда срабатывает вначале стартовый двигатель, который выбрасывает ракету из пусковой трубы на несколько метров, а затем срабатывает маршевый двигатель, возможны случаи, когда происходит отказ маршевого двигателя и ракета падает в опасной близости от наводчика. Происходит так называемый «клевок» ракеты. В этом случае должен происходить гарантированный отказ в работе взрывателя.

В связи с большим разнообразием современных воздушных целей и условий встречи ракеты с ними (современными целями могут быть как малопрочные дрейфующие аэростаты, дистанционно пилотируемые летательные аппараты, так и стальные листы, защищающие ответственные агрегаты самолетов и вертолетов), контактное взрывательное устройство должно обеспечить надежное поражение во всех случаях соударения.

Известно взрывательное устройство для реактивных снарядов по патенту DE 1089304 (МПК F 42 C 11/00, опубликован 15.09.1960 г.) с помощью установки требуемого времени срабатывания при помощи электрических сигналов.

Устройство, описанное в патенте США №4480550, обеспечивает избирательное замедление при проникновении, используя два пояса датчиков для определения относительной скорости. Электрические сигналы датчиков относительной скорости преобразуются по заданной схеме, электрическая цепь избирательного замедления при проникании использует эти сигналы для подрыва заряда.

Известен предохранительно-детонирующий механизм для реактивных снарядов, описанный в патенте США №4019441, МПК F 42 C 11/00, опубликован 26.04.1977 г., содержащий ротор с часовым двигателем, приводимый во вращение пружиной, и с огневой цепью предохранительного типа. Однако в рассматриваемом патенте отсутствует связь элементов взведения с движением ракеты, что не обеспечивает требуемую безопасность.

Наиболее близким к заявляемому можно рассматривать контактное взрывательное устройство для ракет по патенту РФ №2186334 (МПК F 42 C 9/10, 11/00, F 42 B 15/00, опубликован 27.07.2002 г.), которое содержит систему контактных датчиков, часть из которых установлена на оболочке ракеты, а вторая часть - датчики разрушения - в боевой части ракеты, предохранительно-исполнительный механизм с огневой цепью предохранительного типа, с ротором, приводимым в движении пружиной. Взведение ротора происходит после освобождения его электромагнитным стопором, который электрически связан с системой пуска ракеты. Известное устройство содержит только одну ступень предохранения в виде электромагнитного стопора, причем для приведения его в действие обязательно требуется электрический сигнал, поступающий с системы управления стрельбой.

Задачей данного технического решения является создание контактного взрывательного устройства, обладающего повышенной эффективностью боевого применения за счет использования датчиков избирательного действия в зависимости от типа и характеристик цели и повышенной безопасности за счет использования предохранительно-исполнительный механизма со стопорами, связанными между собой и системой запуска ракеты электрически и кинематически.

К причинам, препятствующим достижение указанного ниже технического результата при использовании известного устройства, принятого за прототип, относится недостаточная надежность подрыва взрывательным устройством боевой части ракеты после достижения ею воздушной цели и соударения с ней, связанная с тем, что невозможно разместить контактные датчики цели в головной части ракеты и что в предохранительно-исполнительном механизме отсутствует связь элементов взведения с движением ракеты, что не обеспечивает требуемую безопасность.

Общими признаками с предлагаемым изобретением в устройстве-прототипе является наличие в контактном взрывательном устройстве системы контактных датчиков и предохранительно-исполнительного механизма с огневой цепью предохранительного типа.

Технический результат, достигаемый при осуществлении изобретения, выражается в повышении надежности работы взрывательного устройства, повышении эффективности боевого применения, обеспечении требуемой безопасности.

Сущность изобретения заключается в том, что в контактном взрывательном устройстве, содержащем систему контактных датчиков и предохранительно-исполнительный механизм с огневой цепью предохранительного типа, система контактных датчиков выполнена в виде двух типов датчиков, первый из которых - импульсный магнитоэлектрический датчик волнового действия, а второй - ударный волновой замыкатель, оба датчика конструктивно объединены в едином корпусе, предохранительно-исполнительный механизм выполнен в виде поворотной втулки с электродетонатором внутри нее и с расположенной на ней контактной группой. Поворотная втулка удерживается двумя стопорами, пиротехническим стопором и инерционным стопором. Контактная группа состоит из гибких пластинчатых ламелей, имеющих в сечении форму дуги, и с возможностью прогибаться по направлению к оси поворотной втулки. Пиротехнический стопор находится в контакте с пиротехническим составом, то есть упирается в запрессовку. Время горения запрессовки Тпз определяется по формуле

Тпз=aTn

где Tn - время действия инерционной перегрузки при старте ракеты;

а - коэффициент, учитывающий время срабатывания инерционного стопора. Этот коэффициент равен а=0,6-0,8.

Только при этом соотношении обеспечивается безопасность при «клевке», то есть при случайном падении ракеты после вылета из пусковой трубы в опасной близости от точки старта.

Контактное взрывательное устройство запитывается от источника питания, расположенного на борту ракеты.

На фиг.1 представлена функциональная схема взрывателя и ее размещение на ракете.

На фиг.2 представлен вариант электрической схемы взрывателя.

На фиг.3 представлено конструктивное размещение двух контактных датчиков: импульсного магнитоэлектрического датчика волнового действия и ударного волнового замыкателя в одном корпусе.

На фиг.4 показан вариант размещения предохранительно-исполнительного механизма внутри корпуса взрывателя и схема размещения электродетонатора и контактной группы в поворотной втулке.

На функциональной схеме взрывателя, представленной на фиг.1, изображен корпус 1 взрывателя, являющегося несущим отсеком ракеты, внутри которого размещен импульсный магнитоэлектрический генератор 2 волнового действия, конструктивно соединенный вместе с ударным волновым замыкателем 3. Генератор 2 соединен со схемой усиления электрического сигнала 4, от которого сигнал поступает на предохранительно-исполнительный механизм 5. Выводы от ударного замыкателя 3 поступают непосредственно на исполнительный механизм 5, так как сигнал от ударного замыкателя не нуждается в усилении. Далее сигнал поступает через контактную группу 6 на электродетонатор 7, размещенный в поворотной втулке, на фиг.1 не показанной, в которой электродетонатор смещен относительно передаточного заряда 8.

Электрическая схема предлагаемого технического решения, изображенная на фиг.2, состоит из трех цепей, одна из которых обеспечивает снятие первой ступени предохранения и связана с механизмом выхода ракеты из пусковой трубы через пусковой электровоспламенитель 9. Этот электровоспламенитель электрически связан с механизмом раскрытия рулей 10.

Вторая цепь - боевая - обеспечивает задействование огневой цепи от магнитоэлектрического датчика 2 через усилитель 4 или от ударного замыкателя 3 непосредственно, т.е. напрямую. Питание электронной схемы осуществляется от накопительного конденсатора "С". Зарядка конденсатора "С" осуществляется по электрической цепи, проходящей через шунт 11, расположенный в поворотной втулке (на фиг.2 не изображена). Сигналы от обоих датчиков поступают на электродетонатор 7 через электрические контакты 6. Третья цепь является контрольной и служит для проверки отсутствия взведения взрывателя посредством электрического шунта 11а, который так же, как и шунт 11, расположен на поворотной втулке.

Система объединенных контактных датчиков, представленная на фиг 3, состоит из импульсного магнитоэлектрического датчика, конструктивно объединенного с ударным волновым замыкателем и заключенного в корпус в виде гильзы 12, в котором размещены магнитоэлектрический генератор, состоящий из якоря-замыкателя 13, кольца 14, магнита 15, ярма 16, колодки 17, обмотки 18, намотанной на каркас 19, регулировочного сердечника 20, а волновой ударный замыкатель содержит ламели 21, установленные на изоляционной втулке 22. Якорь-замыкатель 13 является общим элементом для импульсного магнитоэлектрического датчика и ударного замыкателя.

Регулировочный сердечник служит для установки статической настройки якоря замыкателя на требуемый порог срабатывания, то есть минимального воздействия волны упругого механического напряжения, требуемого для отрыва якоря от кольца и перемещения его на величину межконтактного расстояния.

Основные механизмы взрывательного устройства размещены в центральной втулке 23 (см. фиг.4). В ней размещена поворотная втулка 24, закрытая крышкой 25. Втулка установлена на оси 26 и приводится во вращение поворотной пружиной 27. Во втулке установлена контактная группа из не менее 6 ламелей 28а, 28b, 28с, 28d, 28e, 28f, причем четыре ламели установлены на одной стороне поворотной втулки 24, а две ламели 28e и 28f (на фиг.4 они не попадают в разрез) установлены на оборотной стороне втулки. Ламели выполнены из тонкой пружинной ленты и имеют возможность прогибаться по направлению к оси втулки, что обеспечивает повышенную ударную устойчивость при соударении ракеты с особо прочной преградой и необходимое контактное давление. В ламели упираются штыри 29а, 29b, 29с, 29d, служащие для подключения выводов от боевой и контрольной цепи взрывателя. При этом одна пара ламелей соединена с выводами электродетонатора, а другие закорочены электрическими шунтами 11 и 11а.

Поворотная втулка, представленная на фиг.4, представлена в холостом положении, то есть электродетонатор 7 не находится на одной линии с передаточным зарядом 8, расположенным в дне корпуса взрывателя со стороны, примыкающей к боевой части.

Втулка удерживается от проворота - от воздействия пружины 27 - двумя стопорами - пиротехническим и инерционным.

Пиротехнический стопор 30 одним концом входит в паз поворотной втулки, а другим концом упирается под действием пружины 31 во втулку с пиротехническим составом 32. Рядом с втулкой 32 располагается пусковой электровоспламенитель 9.

Инерционный стопор состоит из инерционного тела 33, входящего в отверстие в поворотной втулке. Инерционное тело подпружинено пружиной 34.

Ламели боевой цепи подключены к электродетонатору, а контрольной цепи - к электрическому шунту 11а. Между выводами электродетонатора подпаян резистор 35, служащий для шунтирования от статических зарядов, которые могут накапливаться на электродетонаторе при случайном разрушении его с образованием трещин.

Работа предлагаемого контактного взрывательного устройства происходит следующим образом.

Перед пуском ракеты взрыватель находится в холостом положении, то есть боевая и огневая цепи разомкнуты. В момент пуска ракеты из трубы на взрыватель действует инерционная перегрузка, которая утапливает инерционный стопор 33, и последний выходит из поворотной втулки, освобождая ее для дальнейшего движения. Но втулка продолжает удерживаться пиротехническом стопором 30. При дальнейшем движении ракеты в пусковой трубе в момент выхода из нее раскрываются рули ракеты и при этом подается электрический сигнал от системы раскрытия рулей на срабатывание пускового электровоспламенителя 9. Луч огня от электровоспламенителя зажигает пиротехнический состав 32, во втулке и после прогорания пиротехнического состава 32 пиротехнический стопор 30 под действием пружины 27 выходит из зацепления с поворотной втулкой 24, которая под действием пружины 27 поворачивается таким образом, что электродетонатор 7 становится под передаточным зарядом 8. Контактные ламели 28с и 28d подключаются к боевой цепи, а ламели 28а и 28b контрольной цепи наоборот размыкаются. Взрывательное устройство взведено по боевой и электрической цепи.

Если после вылета ракеты из пусковой трубы по какой-либо причине происходит клевок ракеты, например после отказа маршевого двигателя ракета упала в опасной близости от точки старта, то несмотря на то, что инерционный стопор 33 сработал, но пиротехнический элемент во втулке 32 еще не прогорел и таким образом пиротехнический стопор не сработает и окончательного взведения взрывателя не произойдет. Именно таким образом обеспечивается безопасность боевой части ракеты.

После взведения взрывателя конденсатор "С" заряжается до рабочего напряжения от бортового источника питания.

Волна механического напряжения возникает при соударении ракеты с преградой и распространяется по оболочке ракеты до зоны размещении датчика во взрывателе.

При этом в зависимости от интенсивности входного механического сигнала происходит или перемещение якоря до замыкания своим торцом контактных ламелей или же перемещение якоря на величину менее межконтактного зазора. Однако в любом случае датчик выработает импульс ЭДС, который после усиления поступает на электродетонатор, вызывая срабатывание взрывателя и подрыв боевой части.

Такой вид функционирования происходит при соударении ракеты с преградами исключительно малой прочности - оболочка дрейфующего аэростата, обшивка дистанционно пилотируемого летательного аппарата.

Если же ракета встречается с воздушной целью обычной прочности, то в этом случае якорь надежно замыкает контакты 21 и срабатывание электродетонатора 7 происходит без всякого усиления сигнала.

Это может произойти и при случайном отказе схемы усиления 4, например отказе транзистора.

Таким образом, обеспечивается исключительно высокая надежность работы взрывательного устройства и безопасность.

Технические результаты заявляемого изобретения подтверждены результатами многочисленных натурных испытаний.

Изобретение относится к контактным взрывательным устройствам для малогабаритных зенитных управляемых ракет. Для повышения надежности работы взрывательного устройства и эффективности боевого применения и обеспечения требуемой безопасности устройство содержит систему контактных датчиков, предохранительно-исполнительный механизм с огневой цепью предохранительного типа, при этом один из контактных датчиков выполнен в виде импульсного магнитоэлектрического генератора волнового действия, а другой - в виде волнового ударного замыкателя, причем оба датчика объединены в едином корпусе, предохранительно-исполнительный механизм выполнен в виде поворотной втулки с электродетонатором, расположенным внутри втулки, и контактной группы, установленной на втулке, которая удерживается пиротехническим и инерционным стопорами. 2 з.п.ф-лы, 4 ил.

1. Контактное взрывательное устройство, содержащее систему контактных датчиков и предохранительно-исполнительный механизм с огневой цепью предохранительного типа, отличающееся тем, что система контактных датчиков выполнена в виде датчика импульсного магнитоэлектрического генератора волнового действия и датчика волнового ударного замыкателя, объединенных в едином корпусе, а предохранительно-исполнительный механизм выполнен в виде поворотной втулки с расположенным внутри нее электродетонатором и контактной группы, установленной на втулке, удерживаемой пиротехническим и инерционным стопорами.2. Контактное взрывательное устройство по п.1, отличающееся тем, что контактная группа состоит из гибких пластинчатых ламелей, имеющих в сечении форму дуги и выполненных с возможностью прогиба в направлении к оси поворотной втулки.3. Контактное взрывательное устройство по п.1, отличающееся тем, что пиротехнический стопор контактирует с пиротехническим составом втулки.