ГОЛОВНОЙ ВЗРЫВАТЕЛЬ Российский патент 2008 года по МПК F42C9/14 

Изобретение относится к дистанционным комбинированным взрывателям двойного действия, временного и ударного, срабатывающим от инерционного перемещения механизмов при встрече с преградой и по истечении заданного промежутка времени с момента выстрела, который предназначен для использования в автоматических и подствольных гранатометах.

Уровень данной области техники характеризует головной взрыватель для малокалиберных артиллерийских боеприпасов по патенту AT №301395, F42C 16/01, 1972 г., который содержит инерционно-реакционный механизм исполнительного накольного жала, соосного капсюлю-детонатору боевого заряда, центробежный предохранительный механизм, замедлитель и инерционный механизм взведения.

Головной обтекатель взрывателя, кинематически связанный с центробежным предохранителем и в котором смонтирован ударный механизм, выполнен с плоским противорикошетным передним торцом для разворота изделия по нормали при встрече с целью, что создает единообразие функционирования.

Недостатками описанного аналога являются неудовлетворительная надежность действия ударного механизма на предельной дальности полета при минимальных углах встречи с преградой, когда недостаточно усилия реакции для срабатывания накольного устройства, и отсутствие механизма самоликвидации, что снижает функциональную надежность и эффективность применения боеприпаса в случае промаха мимо цели.

Отмеченные недостатки устранены в головном взрывателе для малокалиберных артиллерийских выстрелов по патенту RU 2211437, F42C 9/14, 2003 г., который по технической сущности и числу совпадающих признаков выбран в качестве наиболее близкого аналога предложенному.

Известный головной взрыватель содержит исполнительный капсюль-детонатор, закрытый шиберной заслонкой предохранительного устройства, ударный инерционно-реакционный механизм, кинематически связанный с коническим обтекателем корпуса, воспламенительное устройство, связанное с пиротехническим зарядом лучевого капсюля-детонатора самоликвидации, а также энергосодержащий источник питания, представляющий собой ампульную электролитическую батарею, замкнутую на оптрон (электронный блок), связанный с электровоспламенителем.

Ампульная батарея с оптроном связана через RC-цепочку замедления.

Шарик ударного инерционно-реакционного механизма нагружен подпружиненным контактом коммутатора электродетонатора, примыкающего к лучевому капсюлю-детонатору самоликвидации и электрически замкнутого посредством контактов шиберной заслонки предохранительного механизма.

Шиберная заслонка зафиксирована стержневым стопором, опирающимся на пороховой затвор, сообщающийся с электровоспламенителем.

Оснащение головного взрывателя многоступенчатым (пиротехническим, последовательно дублированным механическим) предохранительным устройством канала детонации боевого заряда, которое электрически блокирует срабатывание электродетонатора, повышая безопасность при служебном обращении и эксплуатации.

Конструктивное выполнение ударного инерционно-реакционного механизма в качестве коммутатора цепи питания исполнительного электродетонатора расширяет функции и обеспечивает надежное срабатывание взрывателя.

Электронный блок в виде оптрона бесконтактно управляет электрическими цепями взрывателя, обеспечивая развязку между ними, повышая на порядок, сравнительно с пиротехническим механизмом в аналоге, точность по дальнему взведению.

Однако продолжением перечисленных достоинств являются присущие недостатки.

Предохранительный механизм имеет пиротехнический затвор стопора шиберной заслонки, что определяет большой разброс времени взведения из-за разных параметров горения пиротехнического состава. При несанкционированном нагреве боеприпаса при хранении может произойти самовозгорание пиротехнического состава с последующим срабатыванием электродетонатора, смонтированного на огневой линии, и подрыв боеприпаса, что недопустимо в служебном обращении.

Конструкция инерционно-реакционного механизма характеризуется сложностью сборки и точной настройки миниатюрных комплектующих в широком диапазоне функционирования, а также низкой чувствительностью, не обеспечивая гарантированного взведения взрывателя при больших углах встречи боеприпаса с мягкими преградами.

Электронный блок (оптрон) выполняет ограниченные функции, являясь по сути пороговым устройством, подключающим к источнику питания электровоспламенитель.

Механизм самоликвидации, включающий автономный лучевой капсюль-детонатор и лабиринтный пороховой заряд замедления, занимает относительно большой объем взрывателя, что ограничивает расширение основных функций назначения.

Задачей, на решение которой направлено настоящее изобретение, является повышение функциональной надежности головного взрывателя и расширение технологических возможностей при более точных показателях назначения.

Требуемый технический результат достигается тем, что в известном головном взрывателе, содержащем исполнительный капсюль-детонатор, закрытый шиберной заслонкой предохранительного механизма, имеющей пружинный привод, оснащенный стержневым стопором, которая в служебном обращении электрически закорочена на воспламенительное устройство, взаимодействующее с лучевым капсюлем-детонатором, и ударный инерционно-реакционный механизм, кинематически связанный с коническим обтекателем корпуса, а также источник питания, выполненный в виде электрически связанной с электронным блоком управления ампульной электролитической батареи, стеклянная ампула которой смонтирована внутри пластинчатых электродов с возможностью продольного перемещения относительно накольника, согласно изобретению, стеклянная ампула электролитической батареи нагружена массивной втулкой, в центральном окне которой помещен, над металлическим колпачком демпфирующего кожуха, контактный выступ подпружиненной металлической крышки конического обтекателя, опирающейся на спиральную пружину, установленную в кольцевом пазу корпуса, совокупно выполняющие функции инерционно-реакционного механизма, а лучевой капсюль-детонатор смонтирован в шиберной заслонке предохранительного механизма, стержневой стопор которой закреплен на центробежных каретках, при этом в качестве электронного блока использована микросхема с программой управления структурными элементами, сообщающаяся с приемной антенной, смонтированной на коническом обтекателе.

Отличительные признаки обеспечили расширение технологических и функциональных возможностей компактного головного взрывателя для гранатометов, который характеризуется безопасностью в служебном обращении и стрельбе, имеет повышенную чувствительность, особенно при встрече на рикошетных углах и с мягкими грунтами, обеспечивая заданную точность срабатывания.

Нагружение ампулы электролитической батареи массивной втулкой, которая установлена за счет высвобождения объема от исключения пиротехнических зарядов механизма самоликвидации и привода стопора шиберной заслонки, увеличивает ее инерционность и, в конечном итоге, чувствительность взрывателя.

Установка подпружиненной металлической крышки в коническом обтекателе корпуса с возможностью взаимодействия с ампульной батареей обеспечивает заданную точность срабатывания взрывателя при встрече с преградой. Этому же способствует выполнение на крышке контактного выступа, который размещен в центральном окне массивной втулки (груза) над металлическим, электрически связанным с электронным блоком управления, колпачком, закрепленным на демпфирующем кожухе батареи.

Спиральная пружина, установленная в кольцевом пазу корпуса, на которую опирается продольно подвижная крышка обтекателя, выполняет функции механизма взведения, освобождая кольцевой паз корпуса при раскручивании только на траектории полета боеприпаса, под действием центробежных сил вращения. В служебном обращении, в динамике подачи боеприпаса в трактах автоматического артиллерийского оружия и при выстреле эта спиральная пружина в скрученном состоянии является жестким упором, предотвращающим линейное перемещение крышки и, следовательно, преждевременное срабатывание взрывателя.

Реакционное действие продольно-подвижной крышки обтекателя, совместно с дополнительной массивной втулкой ампульной батареи, на два порядка, сравнительно с прототипом, повышает чувствительность взрывателя при встрече с рыхлыми грунтами.

Установка лучевого капсюля-детонатора в поперечно подвижной шиберной заслонке механизма предохранения обеспечивает его использование в огневой цепи основного функционального назначения, при безопасном позиционировании внутри корпуса взрывателя в служебном обращении боеприпаса.

Жесткая связь стержневого стопора подпружиненной шиберной заслонки с центробежными каретками надежно удерживает лучевой капсюль-детонатор вне огневой цепи до радиального раскручивания боеприпаса в канале ствола оружия, что создает дополнительную ступень предохранения, чем повышается безопасность хранения и эксплуатации артиллерийских выстрелов.

Центробежные каретки гарантированно, по определению, обеспечивают срабатывание головного взрывателя только на траектории полета вращающегося боеприпаса, что повышает функциональную надежность.

Использование в качестве электронного блока микросхемы с программой управления структурными элементами взрывателя высвободило дополнительный объем, сравнительно с оптроном в прототипе, но, главное, расширило технологические и функциональные возможности при упрощении внутренних связей.

Оснащение головного взрывателя приемной антенной, которая смонтирована на коническом обтекателе, связанной с микросхемой управления, обеспечивает активный ввод оперативной информации о дальности и времени подрыва при каждом выстреле. Это дополнительно позволило исключить автономный механизм самоликвидации за счет универсальной схемы срабатывания элементов огневой цепи от разных по времени команд с программы микросхемы управления.

Следовательно, каждый существенный признак необходим, а их совокупность в устойчивой взаимосвязи являются достаточными для достижения новизны качества, то есть поставленная техническая задача решена не суммой эффектов, а новым сверхэффектом суммы существенных признаков.

Сущность изобретения поясняется чертежом, который имеет чисто иллюстративные цели и не ограничивает объема прав формулы.

На чертеже изображено:

на фиг.1 - головной взрыватель, продольный разрез;

на фиг.2 - разрез по А-А на фиг.1.

Предложенный головной взрыватель 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.

Внутри обтекателя 8 в корпусе 4 установлен энергосодержащий источник 14 питания в виде электролитической батареи в составе стеклянной ампулы 15 с электролитом 16, расположенной внутри пластинчатых электродов 17 над стационарным накольником 18, опираясь на пластинчатые пружины 19, расположенные тангенциально и консольно закрепленные под углом в направлении ампулы 15.

Сверху ампула 15 через демпфирующий кожух 20 нагружена массивной втулкой 21, в центральном окне которой помещен контактный выступ 10 крышки 9 и металлический колпачок 22 кожуха 20.

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

Шиберная заслонка 2 (фиг.2) имеет пружинный привод 23 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 24, закрепленными на центробежных каретках 25, нагруженных пружинами 26. При этом пружинный контакт 27 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 21 и кожуха 20 перемещается книзу относительно электродов 17, сжимая пластинчатые пружины 19, и раскалывается об накольник 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, который запитывает микросхему 6.

При вылете из ствола оружия посредством приемной антенны 7 в электронный блок 6 поступает 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 вращающегося боеприпаса раскручивается спиральная пружина 12, освобождая кольцевой паз 13 в корпусе 4, и сжимаются пружины 26 (фиг.2) кареток 25, которые перемещаются на периферию, в результате чего стержневые стопоры 24 освобождают шиберную заслонку 2. Под действием сил упругости пружины 23 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 22. Электрический импульс от этого замыкания поступает в электронный блок 6, который вырабатывает команду на подрыв электровоспламенителя 5.

Факелом продуктов горения пиротехнического состава электровоспламенителя инициируется лучевой капсюль-детонатор 3, взрывной волной которого через влияние инициируется исполнительный детонатор 1, подрывающий наполнение снаряда, 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 20 инерционно продолжают продольное движение, в результате чего колпачок 22 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.

Исключение из структуры взрывателя пиротехнических зарядов взаимосвязи исполнительных элементов высвободило объем внутри малогабаритной конструкции взрывателя, которая заметно упростилась, в частности, за счет сокращения номенклатуры комплектующих. В результате этого унифицирована технология изготовления головного взрывателя и снижена его потребительская стоимость.

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

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 не известно, а с учетом возможности промышленного серийного изготовления предложенного головного взрывателя для малокалиберных артиллерийских выстрелов, можно сделать вывод о соответствии критериям патентоспособности.

Изобретение относится к взрывателям двойного действия, срабатывающим от инерционного перемещения механизмов при встрече с преградой и по истечении заданного промежутка времени с момента выстрела, который предназначен для использования в автоматических и подствольных гранатометах. Головной взрыватель содержит исполнительный капсюль-детонатор, закрытый шиберной заслонкой предохранительного механизма, имеющей пружинный привод, оснащенный стержневым стопором, и ударный инерционно-реакционный механизм, кинематически связанный с коническим обтекателем корпуса, а также источник питания, выполненный в виде электрически связанной с электронным блоком управления ампульной электролитической батареи, стеклянная ампула которой смонтирована внутри пластинчатых электродов с возможностью продольного перемещения относительно накольника. Воспламенительное устройство взаимодействует с лучевым капсюлем-детонатором. Стеклянная ампула электролитической батареи нагружена массивной втулкой. В центральном окне втулки помещен, над металлическим колпачком демпфирующего кожуха, контактный выступ подпружиненной металлической крышки конического обтекателя, опирающейся на спиральную пружину, установленную в кольцевом пазу корпуса, совокупно выполняющие функции инерционно-реакционного механизма. Лучевой капсюль-детонатор смонтирован в шиберной заслонке предохранительного механизма, стержневой стопор которой закреплен на центробежных каретках. В качестве электронного блока использована микросхема с программой управления структурными элементами, сообщающаяся с приемной антенной, смонтированной на коническом обтекателе. Обеспечивается безопасность в служебном обращении и стрельбе, повышенная чувствительность, особенно при встрече на рикошетных углах и с мягкими грунтами. 2 ил.

Головной взрыватель, содержащий конический обтекатель корпуса, исполнительный капсюль-детонатор, закрытый шиберной заслонкой предохранительного механизма, имеющей пружинный привод, оснащенный стержневым стопором, которая выполнена с возможностью электрического закорочения на воспламенительное устройство, взаимодействующее с лучевым капсюлем-детонатором, и ударный инерционно-реакционный механизм, кинематически связанный с коническим обтекателем корпуса, а также источник питания, выполненный в виде электрически связанной с электронным блоком управления ампульной электролитической батареи, стеклянная ампула которой смонтирована внутри пластинчатых электродов с возможностью продольного перемещения относительно накольника, отличающийся тем, что инерционно-реакционный механизм состоит из массивной втулки, в центральном окне которой над металлическим колпачком демпфирующего кожуха помещен контактный выступ подпружиненной металлической крышки конического обтекателя, опирающейся на спиральную пружину, установленную в кольцевом пазу корпуса, при этом стеклянная ампула электролитической батареи нагружена массивной втулкой, а лучевой капсюль-детонатор смонтирован в шиберной заслонке предохранительного механизма, стержневой стопор которой закреплен на центробежных каретках, причем упомянутый электронный блок выполнен в виде микросхемы с программой управления структурными элементами, сообщающейся с приемной антенной, смонтированной на коническом обтекателе.