КАПСЮЛЬ-ВОСПЛАМЕНИТЕЛЬ Российский патент 2012 года по МПК F42B19/10 C06B25/04 

Изобретение относится к области средств инициирования, а именно к капсюлям-воспламенителям (KB) для зажигания переходных и метательных зарядов.

В настоящее время к современным KB предъявляют повышенные требования по термостойкости, влагостойкости и уровню надежности работоспособности. Это особенно актуально для KB, используемых в боеприпасах, при стрельбе которыми происходит резкое увеличение объема зарядной камеры в начальной стадии движения снаряда. Это важно и для KB, применяемых в боеприпасах с термостойкими метательными зарядами.

Аналогами таких KB являются KB к запальным трубкам Норденфельда и KB типа Жевело /1/. KB «Жевело» применяется в охотничьих патронах. Он представляет собой латунную гильзочку со шляпкой, на дно которой помещен капсюль обычной конструкции. Этот капсюль, содержащий ударно-воспламенительный состав (УВС), удерживается наковаленкой, вставленной в гильзу. Наковаленка расположена на имеющихся в гильзе заплечиках и удерживается от выпадения закатанными краями гильзы.

УВС этого капсюля содержит алюминий, который является энергетическим компонентом. Однако алюминий имеет крупные размеры частиц (более 60 мкм) и содержится в чистом виде без окислителя. Поэтому такой алюминий в УВС имеет недостаточную энергетику, так как алюминий не полностью сгорает и не полностью выделяет свою энергию.

Также известны способы применения алюминия в составе твердого порошкообразного топлива и, по меньшей мере, одного окислителя, предпочтительно триоксида висмута в качестве наноразмерных энергетических материалов для ударных капсюлей (WO 2006083379 от 30.11.2005 г.; US 2006113014, публ. 01.06.2006 г.). Однако в известных источниках не приведены количественные соотношения компонентов УВС для KB типа «Жевело».

Также известны УВС для KB патронов стрелкового оружия на основе термостойкого неоржавляющего экологически чистого состава (патент РФ №2384552). Однако этот УВС имеет недостаточные энергетические показатели для надежной работы KB, используемого в патронах для минометов и гранатометов.

В таких боеприпасах используется аналогичный KB «Жевело», капсюль-воспламенитель КВМ-З /2/, который выбран в качестве прототипа заявленного изобретения.

УВС прототипа содержит следующие компоненты (мас.%):

Гремучая ртуть 35

Бертолетова соль 40

Антимоний 25

Поэтому к недостаткам прототипа следует отнести

- недостаточную термостойкость;

- неудовлетворительную надежность работы в патронах для катапульт и для зажигания метательных зарядов в крупнокалиберных гранатометах;

- оржавляющее действие гремучей ртути и бертолетовой соли на детали оружия;

- дефицит гремучей ртути и антимония, ставшими зарубежным сырьем.

Недостаточная термостойкость связана с кинетическими характеристиками разложения гремучей ртути /3/. Неудовлетворительная надежность работы прототипа в современных боеприпасах объясняется недостаточными термодинамическими характеристиками УВС прототипа.

При разработке предлагаемого KB решались задачи повышения надежности поджигания и улучшения сгорания порохового заряда в боеприпасах, в которых происходит существенное увеличение объема камеры сгорания в начальной стадии выстрела. Кроме того, решалась задача обеспечения надежной работы KB при температурах хранения и эксплуатации выше 100°С.

Технический результат достигается тем, что KB содержит термостойкий неоржавляющий УВС с увеличенными энергетическими характеристиками и содержит компоненты (мас.%):

Одноосновный стифнат калия 20-70 Диазодинитрофенол 15-40 Калиевая соль динитробензофуроксана 2-10 Энергетическая добавка 4-10 Сенсибилизатор 5-20

Такой состав имеет силу F≥313 кДж/кг, потенциал П≥1709 кДж/кг, теплоту горения Q>600 ккал/кг.

Достижение таких высоких энергетических характеристик осуществляется введением энергетических добавок, которыми являются мелкодисперсные металлы или термитные смеси. Размеры частиц должны быть менее 60 мкм. В качестве металлов могут использоваться алюминий, титан, бор. В качестве термитной смеси используется окись меди с алюминием.

В таблице 1 представлены энергетические характеристики прототипа и KB с новыми УВС, содержащими следующие компоненты (мас.%):

Вариант 1:

Одноосновный стифнат калия 50

Диазодинитрофенол 30

Калиевая соль динитробензофуроксана 3

Алюминий 7

Сенсибилизатор 10

Вариант 2:

Одноосновный стифнат калия 60

Диазодинитрофенол 20

Калиевая соль динитробензофуроксана 8

Термитная смесь (окись меди с алюминием) 7

Сенсибилизатор 5

Таблица 1 Наименование KB Сила состава F, кДж/кг Потенциал состава П, кДж/кг Теплота горения Q, ккал/кг Энергия одного КВ, ккал Прототип 290,6 1538 513 26,4 KB с новым УВС, Вар.1 654,4 3080 1033 51,6 KB с новым УВС, Вар.2 567,9 2401 781 39,1

Из таблицы 1 видно, что новые KB по сравнению с прототипом имеют значительно увеличенные энергетические показатели, что заметно улучшает зажигание и последующее горение переходных и метательных зарядов.

Результаты термостойкости прототипа и KB с новыми УВС приведены в таблице 2.

Таблица 2 Наименование KB Температура выдержки KB, °С Время выдержки KB, час Количество осечек на копре, % Прототип 80 24 100 KB с новым УВС, Вар.1 80 120 0 KB с новым УВС, Вар.2 80 120 0

Из таблицы 2 видно, что новые KB имеет значительно повышенную термостойкость по сравнению с прототипом.

В таблице 3 приведены результаты баллистических испытаний и оценка работоспособности КВМ-3 с новыми УВС в составе изделий, черт. ИУБЖ 771359.004-01. Для KB прототипа при аналогичных испытаниях отмечались отказы при температуре минус 50°С

Таблица 3 Вид испытаний Результаты испытаний Температура испытаний, °С Примечание V_{3 ср.}, м/с r_v, м/с P_{m ср.}, кгс/см² Баллистические испытания изделий с KB Вар.1 229 0,99 776 ну Результаты удовлетворяют требованиям чертежа 232 0,66 826 +50 222 1,12 727 -50 Баллистические испытания изделий с KB Вар.2 234 0,82 784 ну Результаты удовлетворяют требованиям чертежа 239 0,57 827 +50 230 0,98 749 -50 Надежность работоспособности изделий с KB Вар.1 и Вар.2 Неправильного функционирования (отказов, задержек выстрела) не отмечено -50 Автоматическая стрельба из гранатомета 6Г27 Примечание: V_{3 ср.} - начальная скорость полета гранаты; r_v - разброс скорости в группе выстрелов; P_{m ср.} - давление пороховых газов.

Из таблицы 3 видно, что новые KB обеспечивают надежное, безотказное функционирование оружия и обеспечивают требуемые баллистические характеристики во всем диапазоне температур.

По мнению авторов, из вышеизложенного следует, что предложенная совокупность существенных признаков, отличающаяся новым качественным и количественным составом композиции УВС для KB боеприпасов, соответствует условиям патентоспособности «новизна», «изобретательский уровень» и «промышленная применимость», а также решает поставленные технические задачи.

Использованные источники информации

1. П.Ф.Бубнов, И.П.Сухов. Средства инициирования, НКАП - 1945, Оборонгиз, с.113.

2. КВМ-З, чертеж 3-020402 инд. 54-К-004Ц.

3. Теория горения порохов и взрывчатых веществ. АН СССР, издательство «Наука», Москва, 1982, с.160-174.

Изобретение относится к капсюлям-воспламенителям для зажигания переходных и метательных зарядов. Капсюль-воспламенитель включает гильзочку со шляпкой, расположенный на ее дне колпачок, содержащий термостойкий неоржавляющий ударно-воспламенительный состав, прикрытый сверху защитным покрытием, в который упирается наковальня, расположенная на имеющихся внутри гильзы заплечиках и закрепленная завальцованными краями дульца гильзы. Ударно-воспламенительный состав содержит компоненты (мас.%): одноосновный стифнат калия 20-70, диазодинитрофенол 15-40, калиевую соль динитробензофуроксана 2-10, энергетическую добавку 4-10, сенсибилизатор 5-20. Повышается надежность поджигания и сгорания порохового заряда в боеприпасах. 3 з.п. ф-лы, 3 табл.

1. Капсюль-воспламенитель для зажигания переходных и метательных зарядов, включающий гильзочку со шляпкой, расположенный на ее дне колпачок, содержащий термостойкий неоржавляющий ударно-воспламенительный состав, прикрытый сверху защитным покрытием, в который упирается наковальня, расположенная на имеющихся внутри гильзы заплечиках и закрепленная завальцованными краями дульца гильзы, отличающийся тем, что ударно-воспламенительный состав обладает увеличенными энергетическими характеристиками и содержит компоненты, мас.%:
Одноосновный стифнат калия 20-70 Диазодинитрофенол 15-40 Калиевую соль динитробензофуроксана 2-10 Энергетическую добавку 4-10 Сенсибилизатор 5-20

2. Капсюль-воспламенитель по п.1, отличающийся тем, что в ударно-воспламенительном составе в качестве энергетической добавки используют мелкодисперсные металлы или термитные смеси с размерами частиц менее 60 мкм.

3. Капсюль-воспламенитель по п.2, отличающийся тем, что в качестве мелкодисперсных металлов для энергетической добавки ударно-воспламенительного состава используют алюминий, бор, титан.

4. Капсюль-воспламенитель по п.2, отличающийся тем, что в качестве термитной смеси для энергетической добавки ударно-воспламенительного состава используют окись меди с алюминием.