УСТРОЙСТВО ДЛЯ ВОСПЛАМЕНЕНИЯ МЕТАТЕЛЬНОГО ЗАРЯДА Российский патент 2015 года по МПК F42C19/85 

Изобретение относится к взрывотехнике, а более конкретно к воспламенителям для метательного заряда в каморе ствола артиллерийского орудия для безгильзовых боеприпасов.

Уровень данной области техники (для боеприпасов раздельного заряжания, где отсутствует капсюль-воспламенитель) характеризует устройство для воспламенения метательного заряда с помощью индукции по патенту DE №1984878, в котором в затворе установлена первичная катушка индуктивности, а в заряде - вторичная катушка, окруженная взрывчатым веществом, имеется мощная система электропитания, замкнутая с первичной катушкой.

Недостатком описанного устройства является сложная настройка и ненадежность в работе из-за того, что в процессе эксплуатации возникает повышенная опасность наведения тока во вторичной катушке электромагнитных полей за счет посторонних источников и, соответственно, нештатное срабатывание системы инициирования с последующим несанкционированным подрывом боеприпаса, что недопустимо.

Более совершенным является устройство для воспламенения заряда с помощью управляемого электромагнитного излучения по патенту US №3601054, F41A 19/63, F42B 05/08, F42C 19/12, опубл. в 1971 г., который содержит источник электромагнитного излучения СВЧ диапазона (магнетрон), металлические инициаторы, имеющие длину, равную половине длины волны излучения, расположенные в объеме инициирующего заряда (запала), который размещен в затворе каморы и примыкает к антенне волновода, связанного с источником излучения, установленным на лафете орудия.

Источник электромагнитного излучения, связанный с блоком питания и управления процессом, в антенне волновода генерирует стоячую волну, образованную при интерференции двух бегущих волн (прямой и отраженной), амплитуды которых одинаковы, а направления распространения взаимно противоположны.

В результате наложения волн образуются пучности стоячей волны, где амплитуда максимальная, и ее узлами с нулевой амплитудой.

Расстояние между соседними пучностями или узлами стоячей волны равно половине длины волны электромагнитного излучения магнетрона.

При этом запал, заключенный в оболочку из материала, попускающего электромагнитные волны и отражающего электромагнитное излучение, выполнен в форме, фокусирующей тепловую энергию, излучаемую при воздействии электромагнитного излучения СВЧ диапазона распределенными металлическими инициаторами, концентрированно направляя ее на воспламенение метательного заряда.

Продолжением достоинств известного устройства является присущий недостаток, выражающийся в том, что технически не представляется возможным использовать его для воспламенения последовательных зарядов модульного типа, которые срабатывают неодновременно, сообщая снаряду безгильзового заряжания вариативную скорость.

Отмеченный недостаток устранен в устройстве для воспламенения метательного заряда в каморе ствола артиллерийского оружия с безгильзовым заряжанием по патенту RU 2348004, F42С 19/085, 2009 г., которое содержит закрепленные на лафете источник электромагнитного излучения СВЧ диапазона и управляющий блок питания, связанный посредством волновода, коаксиально размещенного в канале затвора, с антенной на дистальном конце, и помещенные в метательном заряде металлические инициаторы, выполненные в форме резонансного на половине длины волны излучения кольцевого элемента с разрывом.

Металлические инициаторы, распределенные в объеме чувствительного к тепловой энергии заряда, выполнены в виде резонансных кольцевых незамкнутых элементов длиной, равной половине длины излучения.

Энергия электромагнитного излучения магнетрона коаксиальной антенной передается на металлические резонаторы модулей, где она локально усиливается, разогревая примыкающий метательный заряд до температуры воспламенения.

Недостатком описанного устройства является то, что воспламенение модульных зарядов происходит инерционно, в результате интегральной тепловой энергии, путем сложения локальных воспламенений заряда в местах примыкания к резонаторам, срабатывающим от направленного антенной электромагнитного излучения.

Невысокая временная точность воспламенения метательного заряда при выстреле заметно увеличивает разброс снарядов по дальности полета.

Технической задачей, на решение которой направлено настоящее изобретение, является повышение функциональной надежности устройства воспламенения и, как следствие, стабилизация баллистических характеристик метаемого боеприпаса.

Требуемый технический результат достигается тем, что в известном устройстве для воспламенения метательного заряда в каморе ствола артиллерийского орудия с безгильзовым снаряжанием, содержащем закрепленные на лафете управляющий блок питания и источник электромагнитного излучения СВЧ диапазона, связанный посредством волновода, размещенного в канале затвора, с антенной на дистальном конце, и помещенные в метательном заряде металлические инициаторы, выполненные в форме кольцевого элемента с разрывом, выполняющего функции резонансного полуволнового излучателя, согласно изобретению, каждый металлический инициатор оснащен преобразователем накопленной электромагнитной энергии в огневой импульс, электроды которого закреплены в разрыве кольцевого элемента, при этом периферийный электрод жестко соединен с установленным на диэлектрической подложке резонансного излучателя свинцовым трубчатым корпусом, несущим внутри инициирующий заряд, примыкающий к запрессованной коммутационной перемычке, которая через опорный изолятор зафиксирована на центральном электроде и электрически с ним связана нитью накаливания посредством контактной микросварки, причем центральный электрод в коммутационной перемычке расположен с гарантированным кольцевым зазором, а электроды в разрыве кольцевого элемента резонансного излучателя закреплены посредством твердого припоя.

Отличительные признаки предложенного технического решения обеспечили прецизионную точность воспламенения метательного заряда модульного типа артиллерийских снарядов, инициируемых при выстреле посредством генерируемого электромагнитного излучения стационарным источником (магнетроном), смонтированным на лафете орудия.

Оснащение кольцевых резонаторов электродами, связанными между собой нитью накаливания, позволяет повысить точность времени срабатывания метательного заряда артиллерийского боеприпаса за счет выбора расчетного резистивного сопротивления мостика накаливания, помещенного внутри дополнительного инициирующего заряда, воспламеняемого раскаленной нитью тепловой энергии.

Особенностью предложенной конструкции является то, что свинцовая трубка служит в качестве несущего корпуса контактной группы инициатора, которая расплавляется и энергией горения метательного заряда испаряется, дополнительно выполняя функции размеднителя боевых граней ведущих нарезов ствола оружия, автоматически повышая его живучесть.

Свинцовая трубка является звеном электрической связи электродов и служит несущим корпусом механизма инициирования воспламенения.

Опорный изолятор служит для механического крепления центрального электрода внутри коммутационной перемычки, не примыкая к ней, располагаясь с гарантированным кольцевым зазором.

Токоведущая нить, электрически связанная с электродами, замкнутыми с разъемами резонатора, образует электрический мостик накаливания, параметры которого возможно точно рассчитать на заданное падение напряжения для выделения при сопутствующем накапливании тепловой энергии, необходимой для поджига примыкающего инициирующего заряда.

Опорный изолятор коммутационной перемычки служит для установки инициирующего заряда внутри свинцовой трубки в непосредственном примыкании к нити накаливания.

Электрическая связь нити накаливания с центральным электродом и коммутационной перемычкой, которая осуществляется контактной микросваркой, точечно и без присадки, необходима для обеспечения ее функционально точной длины, соответствующей электротехническим расчетам.

Связь наружных торцов электродов с пластиной кольцевого резонатора посредством твердого припоя направлена на достижение конструкционно жесткого их крепления и условной герметичности устройства для изолирования инициирующего и воспламенительного зарядов и контактных соединений от негативного действия атмосферы (влаги, кислорода) при арсенальном хранении боезарядов, обеспечив гарантированное их срабатывание при выстреле.

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

Сущность изобретения поясняется чертежами, которые имеют чисто иллюстративную цель и не ограничивают объема притязаний совокупности признаков формулы.

На чертежах изображены: на фиг. 1 - общий вид устройства, вертикальный разрез; на фиг. 2 - вид сверху по стрелке А; на фиг. 3 - вид снизу по стрелке Б; на фиг. 4 - коммутационная перемычка в сборе; на фиг. 5 - то же, вид снизу.

Устройство для воспламенения метательного заряда по предлагаемому изобретению выполнено в форме металлического кольца, имеющего разрыв - разомкнутый резонатор 1 (фиг. 3), в разъемах которого установлены электроды 2 и 3 соответственно центральный и периферийный (фиг. 1).

Резонатор 1 выполнен длиной, равной половине длины волны функционального электромагнитного излучения, на котором работает устройство.

Резонатор 1 прикреплен к подложке 4 из стеклотекстолита (диэлектрического материала).

Торцы электродов 2 и 3 к медной пластине резонатора 1 снаружи прикреплены с помощью твердого припоя 5 (фиг. 1).

Электрод 3 беззазорно установлен в свинцовой трубке 6, прикрепленной к подложке 4.

Внутри трубки 6 плотно установлена коммутационная перемычка 7 из нержавеющей стали, напрессованная на опорный изолятор 8, выполненный из нетоковедущего стеклотекстолита (фиг. 4 и 1), которая базируется на центральном электроде 2, расположенном с гарантированным кольцевым зазором «h» (фиг. 5) относительно коммутационной перемычки 7, исключая их электрический контакт.

Центральный электрод 2 с коммутационной перемычкой 7 электрически связан посредством нити 9 накаливания, которая подсоединена посредством контактной микросварки «с», точечно и без присадки, что исключает растекание и деформацию контактного пятна, изменяющего электротехнические характеристики сформированного электрического мостика и выделяемую тепловую энергию при функционировании.

Точность миллиметровой длины нити 9 накаливания необходима, чтобы регламентировать тепловую энергию и время ее выделения при подаче импульса напряжения на электроды 2, 3.

При увеличении длины нити 9 накаливания за верхний предел оптимизированного расчетного значения она перегорает без достаточного тепловыделения для воспламенения инициирующего заряда 10.

При длине нити 9 накаливания меньше расчетной падения напряжения на сопротивлении электрического мостика недостаточно для ее накаливания до температуры воспламенения заряда - в итоге высока вероятность отказа инициирования метательного заряда боеприпаса.

Нить 9 накаливания размещена внутри инициирующего заряда 10 (фиг. 1), который установлен внутри корпусной трубки 6 и непосредственно примыкает к коммутационной перемычке 7, закреплен на опорном изоляторе 8 из стеклотекстолита, формообразуя инициирующий механизм, размещенный в объеме метательного заряда боеприпаса (условно не показаны).

Всего в боеприпасе помещают несколько дублирующих устройств по изобретению разного пространственного ориентирования для независимого воздействия на воспламенение метательного заряда.

Функционирует устройство следующим образом.

При выстреле с блока питания и управления включается источник электромагнитного излучения СВЧ диапазона, генерирующий в резонаторе 1 стоячую волну, которая через электроды 2 и 3, коммутационную перемычку 7 наводит эдс в нити 9 накаливания.

При этом выделяемой тепловой энергией от нити 9 накаливания воспламеняется примыкающий инициирующий заряд 10, формирующий горячий факел продуктов сгорания, поджигающий основной метательный заряд боеприпаса, при сгорании которого происходит выстрел и артиллерийский снаряд с заданным ускорением вылетает из ствола орудия.

Особенностью данного устройства является многоразовое использование генерирующей СВЧ излучение системы.

Макет опытного образца предложенного устройства успешно прошел испытания при моделировании стрельбы, обеспечив одномоментность срабатывания дублирующих резонаторов при воспламенении метательного заряда.

При срабатывании устройства воспламенения все металлические структурные элементы расплавились и вынесены пороховыми газами за дульный срез ствола, что подтверждает его практическую функциональность.

Сравнение предложенного технического решения с выявленными аналогами уровня техники не выявило идентичного совпадения совокупности существенных признаков изобретения.

Предложенные отличия устройства для воспламенения метательного заряда не являются очевидными для специалистов по взрывотехнике, которые прямо не следуют из постановки технической задачи.

Изготовление универсального устройства по изобретению возможно осуществлять на действующем серийном производстве.

Из вышесказанного можно сделать вывод о соответствии изобретения условиям патентоспособности.

Изобретение относится к взрывотехнике, к воспламенителям для метательного заряда в каморе ствола артиллерийского орудия для безгильзовых боеприпасов. Устройство для воспламенения метательного заряда содержит закрепленные на лафете управляющий блок питания и источник электромагнитного излучения СВЧ диапазона, связанный посредством волновода, размещенного в канале затвора, с антенной на дистальном конце, и помещенные в метательном заряде металлические инициаторы, выполненные в форме кольцевого элемента с разрывом, выполняющего функции резонансного полуволнового излучателя. Каждый металлический инициатор оснащен преобразователем накопленной электромагнитной энергии в огневой импульс, электроды которого закреплены в разрыве кольцевого элемента. Периферийный электрод жестко соединен с установленным на диэлектрической подложке резонансного излучателя свинцовым трубчатым корпусом, несущим внутри инициирующий заряд, примыкающий к запрессованной коммутационной перемычке, которая через опорный изолятор зафиксирована на центральном электроде и электрически с ним связана нитью накаливания посредством контактной микросварки. Центральный электрод в коммутационной перемычке расположен с гарантированным кольцевым зазором. Электроды в разрыве кольцевого элемента резонансного излучателя закреплены посредством твердого припоя. Техническое решение обеспечивает прецизионную точность воспламенения метательного заряда модульного типа артиллерийских снарядов, инициируемых при выстреле посредством генерируемого электромагнитного излучения стационарным источником (магнетроном), смонтированным на лафете орудия. 2 з.п. ф-лы, 5 ил.

1. Устройство для воспламенения метательного заряда в каморе ствола артиллерийского орудия с безгильзовым снаряжанием, содержащее закрепленные на лафете управляющий блок питания и источник электромагнитного излучения СВЧ диапазона, связанный посредством волновода, размещенного в канале затвора, с антенной на дистальном конце, и помещенные в метательном заряде металлические инициаторы, выполненные в форме кольцевого элемента с разрывом, выполняющего функции резонансного полуволнового излучателя, отличающийся тем, что каждый металлический инициатор оснащен преобразователем накопленной электромагнитной энергии в огневой импульс, электроды которого закреплены в разрыве кольцевого элемента, при этом периферийный электрод жестко соединен с установленным на диэлектрической подложке резонансного излучателя свинцовым трубчатым корпусом, несущим внутри инициирующий заряд, примыкающий к запрессованной коммутационной перемычке, которая через опорный изолятор зафиксирована на центральном электроде и электрически с ним связана нитью накаливания, причем центральный электрод в коммутационной перемычке расположен с гарантированным кольцевым зазором.

2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что нить накаливания на центральном электроде и коммутационной перемычке закреплена контактной микросваркой.

3. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что электроды в разрыве кольцевого элемента резонансного излучателя закреплены посредством твердого припоя.