КОНТАКТНЫЙ ДАТЧИК Российский патент 2015 года по МПК F41J5/44 

Изобретение относится к средствам инициирования, а именно к реакционным контактным датчикам.

Роль реакционного контактного датчика заключается в обеспечении его срабатывания при воздействии динамической силовой нагрузки, возникающей при пробитии корпуса объекта, на котором установлен контактный датчик, средствами поражения или от удара объекта о преграду. Срабатывание датчика осуществляется путем замыкания электрического контакта для подачи сигнала на исполнительную систему при силовом ударном нагружении объекта.

Известен контактный датчик (патент РФ №2465538, F41J 5/044, опубл. 27.10.2012), содержащий проводник, выполненный в виде провода, уложенного в виде змейки (зигзагообразно) между слоями из изоляционного (диэлектрического) материала. Проводник выполнен оголенным. Шаг между витками провода, уложенного в виде змейки, составляет не более 0,3δ, где δ - толщина корпуса осколочного снаряда (поражающего элемента). Датчик также содержит металлическую подложку. Один из слоев изоляционного материала выполнен тонким и размещен между металлической подложкой и проводником. Второй слой изоляционного материала расположен со стороны внешних воздействий оголенного проводника. Этот слой выполнен из малоплотного изоляционного материала (скотч, картон) с удельной массой 0,1…0,4 г/см². Данный слой является защитным. Приведенное техническое решение выбрано в качестве прототипа предлагаемого изобретения.

Недостатком данного датчика является вероятность смещения витков проводника при воздействии динамической нагрузки под различными углами. В этом случае происходит снижение вероятности срабатывания датчика.

Недостатком обладает и защитный слой контактного датчика. Он предназначен для предотвращения срабатывания датчика от ионизированных продуктов взрыва и ударной волны. Однако изоляционный материал такой удельной массы не может защитить датчик в случае попадания поражающих элементов. В этом случае произойдет пробитие защитного слоя и выход датчика из строя. Также такой защитный слой не обеспечивает защиту датчика от воздействия повышенной температуры.

Задача, на решение которой направлено заявляемое изобретение, заключается в обеспечении работоспособности и эксплуатационной надежности реакционного контактного датчика при динамических и тепловых внешних воздействиях.

Технический результат заявляемого изобретения заключается в обеспечении высокой вероятности срабатывания контактного датчика под различными углами воздействия динамической нагрузки, а также в обеспечении функций бронезащиты и теплозащиты данного датчика.

Для достижения указанного технического результата в известном контактном датчике, содержащем проводник, выполненный в виде провода, уложенного зигзагообразно между слоями из диэлектрического материала, согласно предлагаемому изобретению в одном из слоев диэлектрического материала выполнены пазы под укладываемый в них проводник, при этом слои выполнены из органопластика, содержащего наполнитель из ткани на основе арамидных волокон и полимерное связующее в количестве 10-18% масс.

Технический результат достигается за счет помещения чувствительного элемента (провода) в пазы, выполненные в слое диэлектрического материала, а также за счет механических и теплоизоляционных свойств органопластиков указанного состава, а именно высокой термической стойкости, низкой теплопроводности, высокой стойкости к образованию трещин, в том числе при воздействии ударных нагрузок, в частности высокоэнергетического высокоскоростного проникающего воздействия.

Укладка провода в пазы, выполненные в слое диэлектрического материала, позволяет при сквозном пробитии контактного датчика сохранять неподвижность витков и петель чувствительного элемента (провода), что обеспечивает высокую вероятность срабатывания контактного датчика под различными углами воздействия динамической нагрузки.

Выполнение слоев из органопластика, содержащего наполнитель из ткани на основе арамидных волокон и полимерное связующее в количестве 10-18% масс., дает возможность обеспечить функции броне- и теплозащиты данного датчика при обеспечении его работоспособности.

Низкое содержание связующего в органопластике способствует, с одной стороны, увеличению подвижности нитей армирующего наполнителя, что приводит к увеличению баллистической стойкости органопластика, с другой - снижает плотность органопластика, что в свою очередь обеспечивает низкую теплопроводность данного материала.

Наличие в заявляемом изобретении признаков, отличающих его от прототипа, позволяет считать его соответствующим условию «новизна».

Новые признаки не были выявлены в технических решениях аналогичного назначения. На этом основании можно сделать вывод о соответствии заявляемого изобретения условию «изобретательский уровень».

Изобретение иллюстрируется чертежами:

на фиг.1 приведен общий вид контактного датчика;

на фиг.2 показано расположение контактного датчика в слое органопластика.

Контактный датчик 1 (фиг.1) содержит проводник 2, выполненный в виде провода, уложенного зигзагообразно между слоями 3 и 4 диэлектрического материала.

В конкретном варианте изготовления используется двужильный сдвоенный провод марки МСЭ 26-13 2×0,2. Такое выполнение позволяет обеспечить двухканальную систему работы датчика

Слои 3 и 4 выполнены из органопластика, содержащего наполнитель из ткани на основе арамидных волокон и полимерное связующее в количестве 10-18% масс.

Сборка контактного датчика осуществляется следующим образом.

В заготовке из органопластика 3 формируются пазы (канавки) 5, в которые укладывается зигзагообразно сдвоенный провод в изоляции марки МСЭ 26-13 2×0,2 (фиг.2) с радиусом R петель, определяемым техническими условиями на провод (минимальный радиус укладки петель должен быть не менее пяти диаметров используемого провода), и шагом между витками, определяемым в зависимости от массово-габаритных характеристик поражающих элементов (ПЭ). Например, для эффективного срабатывания контактного датчика при сквозном пробитии для ПЭ массой от 3 до 10 грамм шаг между витками должен быть не более 13 мм.

Данная укладка провода в пазы заготовки органопластика позволяет при сквозном пробитии контактного датчика сохранять неподвижность витков и петель чувствительного элемента (провода), что обеспечивает высокую вероятность срабатывания контактного датчика под различными углами воздействия динамической нагрузки.

Уложенный в слой 3 органопластика провод 2 (см. фиг.2) покрывают слоем 4 органопластика. Таким образом, чувствительный элемент (провод) находится полностью внутри органопластика и не подвержен внешним воздействиям при монтаже контактного датчика в объект.

В конкретном варианте изготовления использовался органопластик из ткани с саржевым переплетением арт.86-153-04 ТУ 8378-026-0032069-2004 («Русар») с минимально возможным содержанием фенолкаучукового связующего ВК-32-200 ТУ 6-17-663-84 (10% масс.).

Низкое содержание связующего способствует, с одной стороны, увеличению подвижности нитей армирующего наполнителя, что приводит к увеличению баллистической стойкости органопластика, с другой - снижает плотность органопластика (0,8-1,1 г/см³), что в свою очередь обеспечивает теплопроводность данного материала на уровне 0,152 Вт/(м·К) при 75°C и 0,109 Вт/(м·К) при 250°C.

Кроме того, использование в качестве полимерного связующего низковязкой фенолкаучуковой композиции (10% масс.) с тканью саржевого переплетения («Русар») позволяет получать композиционный материал плотностью 1,1 г/см³, прочность при разрыве которого составляет 345 МПа.

За счет использования связующего карбонизирующегося типа данный органопластик обладает термической устойчивостью до 500°C, сохраняя при воздействии повышенных температур свои прочностные характеристики.

Таким образом, обеспечивается эффективность применения органопластика, содержащего наполнитель из ткани на основе арамидных волокон и полимерное связующее в количестве 10-18% масс. для защиты предлагаемого контактного датчика от динамических и тепловых воздействий, при обеспечении его работоспособности.

Контактный датчик работает следующим образом. При сквозном пробитии датчика поражающими элементами либо в случае удара объекта защиты о преграду происходит замыкание соседних витков чувствительного элемента (провода) 2 и сигнал поступает на следующую ступень защиты объекта намного раньше, чем произойдет повреждение объекта защиты или его разрушение.

Обеспечение работоспособности и надежности контактного датчика способствует защищенности объекта, на котором установлен контактный датчик, при своевременной подаче им сигнала на следующую ступень защиты в случае динамических и тепловых внешних воздействий.

Такая конструкция может найти применение на объектах, требующих защиты от ПЭ, например от пули или осколков, или в случае удара объекта защиты о преграду. В частности, может использоваться в объектах военной техники, например в средствах инициирования, в конструкциях боеприпасов.

Итак, представленные сведения свидетельствуют о выполнении при использовании заявляемого изобретения следующей совокупности условий:

- устройство, воплощающее заявляемое изобретение, при его осуществлении предназначено для использования в средствах инициирования;

- средство, воплощающее заявляемое изобретение, при осуществлении способно обеспечить высокую вероятность срабатывания контактного датчика под различными углами воздействия динамической нагрузки, а также работоспособность и эксплуатационную надежность реакционного контактного датчика при динамических и тепловых внешних воздействиях;

- для заявляемого устройства в том виде, в котором оно охарактеризовано в формуле заявляемого изобретения, подтверждена возможность его осуществления с помощью описанных в заявке и известных до даты приоритета средств и методов.

Следовательно, заявленное изобретение соответствует условию «промышленная применимость».

Изобретение относится к средствам инициирования, а именно к реакционным контактным датчикам. Контактный датчик содержит проводник в виде провода, уложенного зигзагообразно между слоями из диэлектрического материала. Проводник уложен в пазы, выполненные в одном из слоев. Слои выполнены из органопластика, содержащего наполнитель из ткани на основе арамидных волокон и полимерное связующее в количестве 10-18% масс. Технический результат - обеспечение высокой вероятности срабатывания контактного датчика под различными углами воздействия динамической нагрузки, а также обеспечение функций бронезащиты и теплозащиты данного датчика. 2 ил.

Контактный датчик, содержащий проводник, выполненный в виде провода, уложенного зигзагообразно между слоями из диэлектрического материала, отличающийся тем, что в одном из слоев диэлектрического материала выполнены пазы под укладываемый в них проводник, при этом слои выполнены из органопластика, содержащего наполнитель из ткани на основе арамидных волокон и полимерное связующее в количестве 10-18% масс.