ТРУБКА ВОСПЛАМЕНИТЕЛЬНАЯ ЭЛЕКТРОУДАРНОГО ДЕЙСТВИЯ Российский патент 2014 года по МПК F42C19/08 

Предлагаемое изобретение относится к средствам воспламенения (СВ), а именно, для зажжения пороховых метательных зарядов артиллерийских боеприпасов картузного заряжания.

Воспламенение боеприпасов картузного (безгильзового) заряжания связано с рядом трудностей, не допускающих применение штатных универсальных средств воспламенения.

Тактико-технические характеристики современных крупнокалиберных выстрелов для самоходных артустановок (САУ) с переменным модульным метательным зарядом (ПММЗ) взамен картузов выдвигают следующие требования к СВ: выдерживать широкий диапазон давлений от нескольких десятков до 450÷500 МПа, при этом обеспечивать зажигание отдельно стоящих у дна снаряда модульных метательных зарядов (модулей) на расстоянии до 1500 мм и экстрактирование без задержки при автоматической стрельбе. При этом увеличение расстояния для зажжения отдельных модулей влечет за собой усиление собственного заряда СВ, что в свою очередь увеличивает риск нарушения механической прочности конструкции трубки при выстреле.

В уровне техники, включающем общедоступные источники информации, не обнаружены конструкции средств воспламенения (СВ), позволяющие решить задачу зажигания переменного модульного метательного заряда артиллерийского выстрела картузного заряжания большого калибра самоходных артустановок и соответствующие изложенным выше требованиям.

Технической задачей настоящего изобретения является создание конструкции СВ для боеприпасов крупнокалиберных САУ с ПММЗ, обеспечивающей безотказное функционирование артиллерийского комплекса в широком диапазоне давлений выстрела, автоматическую досылку и незатрудненную экстракцию и обладающей способностью зажигать как полный набор модулей, так отдельно стоящие у дна снаряда модули метательного порохового заряда. Согласно предлагаемому изобретению поставленная задача достигается тем, что в электроударной трубке (ЭУТ), содержащей металлический корпус, электрозапал, капсюль - воспламенитель ударного действия, обтюрирующий узел, представляющий собой клапан в виде конуса (узел с подвижным конусом - клапаном), герметизирующую заглушку, введены следующие конструктивные решения.

В тонкостенной части корпуса трубки образована форкамера в виде расширяющейся к дульному срезу конусной полости, свободной от всех элементов конструкции. Воспламенительный заряд ЭУТ выполнен комбинированным, состоящим из усилителя, представляющего собой запрессованную навеску пиротехнического состава, и дымного, преимущественно, крупнозернистого пороха, изолированного от усилителя бумажным или иным сгораемым кружком и размещенного в отдельной цилиндрической полости корпуса, закрытой кружком из картона или сгораемого материала.

Объемы форкамеры и полости, занимаемой дымным ружейным порохом, имеют определенное соотношение 1,5÷2,5 к 1, а масса этого же пороха насыпного плюс запрессованные канальные шашки соотносится с массой пиротехнического усилителя как 8÷12 к 1.

На фигуре представлена принципиальная конструкция предлагаемой ЭУТ, имеющей корпус 1, в котором размещены:

- электроударный узел, состоящий из гайки зажимной 8 с опрессованной изолятором 9 доньевой втулки 2, на дно которой помещен капсюль-воспламенитель типа «Боксер» 3 с неоржавляющим ударно-воспламенительным составом (УВС), закрепленный резьбовой втулкой 10, поверх втулки установлен дисковый электрозапал с мостиком накаливания 7 и инициирующим ВВ (ИВВ), а весь узел обжимается фольговой шайбой 11;

- внутренний обтюрирующий узел с подвижным конусом-клапаном 4, перемещение которого ограничивает втулка резьбовая 12 с диафрагмированным дном и запрессованным в нее усилителем из пиротехнического состава 13 с изолирующим бумажным или из сгораемого полотна кружком 14, заряд в виде канальных шашек 15 и насыпного дымного, преимущественно, крупнозернистого пороха 5, прикрытого наклеенным картонным или из сгораемой нитропленки кружком 16, свободная конусная полость-форкамера 17, закрываемая заглушкой 6, выполненной из картона и герметизирумой по всей поверхности компаундом.

Принцип работы выше описанной ЭУТ заключается в следующем:

При подаче электрического напряжения от ударноэлектрического спускового механизма (УЭСМ) артсистемы на корпус (минус) и доньевую втулку (плюс) мостики накаливания электрозапала нагреваются и воспламеняют ИВВ, а заодно и УВС капсюля, возникший тепловой импульс поднимает конус-клапан и через диафрагмированные отверстия дна резьбовой втулки воспламеняет пиротехнический усилитель, который в свою очередь зажигает заряд дымного ружейного пороха. Продукты горения комбинированного заряда проникают в форкамеру и расширяясь плавно (в отличии от прототипа) нагружают стенки корпуса трубки, деформируя их до выбора в посадочном месте патронника зазора, который может достигать в максимуме 130 мкм.

Образовавшийся воспламенительный импульс разрушив заглушку и пройдя через огнепередаточный канал грибовидного стрежня, воспламеняет модули ПММЗ, пороховые газы которого обратным давлением доводят тонкостенную часть корпуса ЭУТ и посадочное гнездо патронника до упруго-пластической деформации, обтюрируя тем самым давление выстрела.

Конусная внутренняя поверхность форкамеры, расширяясь в сторону дульной части, конгруэнтно переходит в наружную поверхность корпуса с утонением стенок от 1,2÷1,5 мм до 0,5÷0,7 мм, что позволяет «закусывать» тонкое дульце корпуса в посадочном месте патронника мм, облегчая тем самым удержание от прорыва пороховых газов в первоначальный момент действия давления, особенно при стрельбе малым количеством модулей ПММЗ.

Аналогично трубка действует и при запуске от ударного импульса бойком УЭСМ по капсюлю - воспламенителю 5, с той только разницей, что в этом случае капсюль зажигает ИВВ электрозапала, а не наоборот.

Важным обстоятельством в решении конструкции ЭУТ является подбор оптимального соотношения объемов форкамеры и полости, занимаемой дымным ружейным порохом, а также его массой и массой пиротехнического усилителя. Эти соотношения определены экспериментальными исследованиями и составляют:

- между объемами форкамеры (V₁) и пороховой полостью (V₂) 1,5÷2,5 к 1;

- между массами пороха (m₁) и пиротехнического составов (m₂) 8÷12 к 1.

Если соотношение между объемами полостей меньше 1,5, то наблюдается скачкообразный (острый) фронт нарастания давления и возникает некоторый риск появления трещин корпуса ЭУТ, соотношение более 2,5 нецелесообразно по конструктивным соображениям - увеличиваются габариты СВ без достаточного эффекта по воспламеняющей способности и из-за снижения обтюрирующей способности тонкостенной части корпуса в гнезде патронника. Экспериментальные данные, полученные в сопловой установке (табл.1).

Табл.1 V₁/V₂ Р, собственное давление, создаваемое ЭУТ (МПа) t₂, фронт нарастания давления (с) Кол-во опытов Результаты испытаний 1 к 1 (V₁=V₂=2,99 см³) 38,0 0,005 10 Значительное динамическое нагружение стенок корпуса, микротрещины у дульца трубки (2 опыта) 1,5 к 1 (V₁=4,49 см³, V₂=2,99 см³) 28,0 0,011 10 Снижение динамического нагружения, микротрещин не обнаружено 2,0 к 1 (V₁=5,98 см³ V₂=2,99 см³) 25,0 0,014 10 2,5 к 1 (V₁=7,48 см³ V₂=2,99 см³) 23,0 0,016 10 3,0 к 1 (V₁=8,97 см³ V₂=2,99 см³) 18,0 0,047 10 Небольшое динамическое нагружение. снижение обтюрирующей способности, закопчение корпуса

Соотношение между компонентами комбинированного собственного заряда трубки также установлено экспериментальным путем. Если соотношение масс пороха и пиротехнического состава меньше 8 к 1, то значительно уменьшается расстояние, на котором трубка способна воспламенять удаленный метательный заряд выстрела, если больше 12 к 1 может происходить разрушение отдельных модулей полного ПММЗ из-за мощного воспламенительного импульса, вследствие чего возникают волновые процессы, нарушающие расчетные баллистические характеристики снаряда, вплоть до разрушения материальной части артсистемы. Данные полученные в установке измеряющей форс пламени, с помощью фотодатчиков (табл.2).

Табл.2 m₁/m₂ S, длина форса пламени (мм) Кол-во опытов Результаты испытаний 7 к 1
m₁=0,24 г
m₂=1,68 г 800-900 5 Незажжение доп. воспламенителя одиночного наиболее удаленного от СВ модуля МЗ 8 к 1
m₁=0,24 г
m₂=1,92 г   5 Стабильное зажжение доп. воспламенителя одиночного наиболее удаленного от СВ модуля MЗ при t ±50°C 10 к 1
m₁=0.24 г
m₂=2,4 г 1200-1300 5 12 к 1
m₁=0,24 г
m₂=2,88 г   5 13 к 1
m₁=0,24 г
m₂=3,12 г 1400-1500 5 Разрушение оболочки, имитирующей ПММЗ, при ее расположении у зеркала посадочного места ЭУТ

Предложенная конструкция ЭУТ прошла испытания с положительными результатами в стендовых условиях и натурных (полигонных) стрельбах.

Изобретение относится к средствам воспламенения (СВ) и предназначено для зажжения пороховых метательных зарядов артиллерийских боеприпасов картузного заряжания. Изобретение направлено на создание конструкции воспламенительной трубки, обеспечивающей безотказность функционирования артиллерийского комплекса в широком диапазоне давлений выстрела, автоматическую досылку и незатрудненную экстракцию СВ, способного зажигать как полный набор модулей, так отдельно стоящие у дна снаряда модули метательного порохового заряда. Трубка воспламенительная электроударного действия состоит из металлического корпуса, в котором размещены электрозапальное устройство, капсюль-воспламенитель ударного действия, внутренний обтюрирующий узел с подвижным конусом-клапаном, комбинированный воспламенительный заряд, состоящий из пиротехнического усилителя и дымного ружейного, преимущественно крупнозернистого пороха, герметизирующей заглушки. В корпусе трубки выполнена форкамера в виде конусной полости, свободной от всех элементов конструкции. 2 з.п. ф-лы, 1 ил., 2 табл.

1. Трубка воспламенительная электроударного действия, содержащая металлический корпус с размещенными в нем дисковым электрозапалом, капсюлем - воспламенителем ударного действия, внутренним обтюрирующим узлом с подвижным конусом - клапаном, усилительным воспламенительным зарядом из пиротехнического состава, основным зарядом из дымного ружейного, преимущественно крупнозернистого пороха и герметизирующей заглушки, при этом в корпусе трубки выполнена форкамера в виде конусной полости, свободной от всех элементов конструкции, при этом отношение объема форкамеры к объему, занимаемому основным зарядом, составляет 1,5÷2,5 к 1.

2. Трубка воспламенительная по п.1, отличающаяся тем, что содержит заряд дымного пороха и усилительный заряд в виде комбинированного заряда из дымного, преимущественно крупнозернистого пороха и пиротехнического состава при соотношении масс 8÷12 к 1 соответственно.

3. Трубка воспламенительная по п.1, отличающаяся тем, что поверхность форкамеры конгруэнтно переходит в наружную поверхность корпуса с утонением стенок в сторону дульной части от 1,2÷1,5 мм до 0,5÷0,7 мм.