МЕХАНИЧЕСКИЙ ВЗРЫВАТЕЛЬ
MECHANICAL FUSE

Изобретение относится к комбинированным взрывателям двойного действия ударного и временного, срабатывающим от инерционного перемещения механизмов при встрече с преградой и по истечении заданного промежутка времени с момента выстрела, определяемого сгоранием порохового заряда механизма самоликвидации.
Уровень данной области техники характеризует конструкция головного взрывателя артиллерийских боеприпасов, описанная патенте RU 23971, F42С 9/14, 2002 г., содержащего помещенный в кожухе монтажный корпус, несущий подпружиненное жало инерционного механизма взведения, воспламенитель которого связан с пиротехническими зарядами, сообщающимися с капсюлем-детонатором самоликвидации, и стопорный затвор, кинематически связанный с опирающейся на пружину шиберной заслонкой, имеющей коммуникационное окно, а также ударный инерционно-реакционный механизм, смонтированный над источником детонации основного заряда боеприпаса.
Особенностью описанного взрывателя является выполнение механизма взведения в виде энергосодержащей ампульной электролитической батареи, связанной с пороговым устройством бесконтактного управления электрическими цепями, что повышает точность по дальнему взведению и надежность срабатывания взрывателя при контакте с преградой.
Однако продолжением достоинств этого взрывателя является недостаток по функциональной надежности из-за хрупкости стеклянных ампул источника электропитания, неконтролируемую целостность которых затруднительно сохранить в служебном обращении, при ударах и вибрациях транспортировки и перегрузках длительного хранения боеприпасов.
Кроме того, не представляется технически возможным реализовать конструктивную схему взрывателя в ограниченных габаритах малокалиберных артиллерийских боеприпасов.
Разнородная техника электромеханических исполнительных механизмов осложняет технологию изготовления и комплектацию взрывателей массового производства, что снижает боеготовность и мобильность вооружения.
Более совершенным является механический универсальный взрыватель по патенту RU 2228513 C1, F42С 9/00, 2004 г., который по технической сущности и числу совпадающих признаков выбран в качестве наиболее близкого аналога предложенному взрывателю.
Известный механический взрыватель инерционно-реакционного действия содержит помещенный в кожухе и закрытый прокладками по торцам монтажный корпус, несущий накольник инерционного механизма взведения, воспламенитель которого связан пиротехническими зарядами капсюля-детонатора самоликвидации.
Затвор механизма дальнего взведения кинематически связан с опирающимся на плоскую пружину поворотным шибером, выполненным со смещенным центром масс, в облегченной части которого установлен капсюль-детонатор, расположенный в служебном обращении на максимальном удалении от огневой цепи взрывателя.
Свободный конец закрепленной в пазу монтажного корпуса плоской пружины опирается на центробежный толкатель и взаимодействует с радиально подвижным фиксатором, размещенным в торцовом пазу поворотного шибера.
В головной части корпуса размещен содержащий инерционную втулку и реакционный ударник механизма подачи подпружиненного осевого жала к капсюлю-детонатору, устанавливаемому поворотным шибером на огневую цепь, где последовательно размещены передаточный заряд и основной детонатор, взаимодействующий со снаряжением боеприпаса.
Известный механический взрыватель обеспечивает контактное и дистанционное срабатывание самоликвидации боеприпаса, при ударном накалывании капсюля-детонатора, при этом конструктивно гарантирована безопасность в служебном обращении и предотвращен несанкционированный подрыв.
Однако недостатком известного механического взрывателя является возможность несрабатывания при встречах боеприпасов с преградой под большими углами, с мягкими грунтами и т.п., когда реакционных сил от удара недостаточно для преодоления сопротивления пружины накольного жала.
Кроме того, размещение в доступной близости общего канала коммуникации капсюля-детонатора и передаточного заряда не исключает инициирование последнего от случайного срабатывания капсюля-детонатора, что снижает функциональную надежность взрывателя.
Технической задачей, на решение которой направлено настоящее изобретение, является повышение функциональной надежности универсального механического взрывателя, обеспечивая требуемую точность реакционного срабатывания и повышение чувствительности к инерционным нагрузкам.
Требуемый технический результат достигается тем, что в известном механическом взрывателе, содержащем ударный механизм, включающий центральную инерционную втулку с подпружиненным осевым жалом, помещенный в монтажном корпусе накольный механизм взведения, воспламенитель которого сообщается с пиротехническими зарядами капсюля-детонатора самоликвидации, затвор механизма дальнего взведения, оснащенный пороховым упором и кинематически связанный с поворотным шибером, выполненным со смещенным центром масс, несущий в облегченной части капсюль-детонатор, а в радиальном пазу противоположной массивной части - центробежный стопор, взаимодействующий с пластинчатой пружиной, и продольный передаточный заряд инициирования исполнительного детонатора, согласно изобретению осевое жало установлено в оседающем кольце, смонтированном в инерционной втулке с возможностью относительного продольного перемещения под действием соосного колпачкового ударника, между которыми защемлены радиальные рычаги, опирающиеся на торцы осевого жала и инерционной втулки, внутри которой подвижно смонтировано оседающее кольцо, кинематически связанное посредством пластинчатых защелок, опирающихся на радиальный буртик инерционной втулки, размещенный внутри периферийного кармана оседающего кольца, а колпачковый ударник снабжен автоматическим клапаном, выполненным в форме дросселирующего устройства, емкость которого заполнена пластичным герметиком, перекрывающим отверстия коммуникации с объемом взрывателя и выходную дюзу крышки, при этом передаточный заряд размещен в глухом гнезде монтажного корпуса, отделяющем его от капсюля-детонатора в поворотном шибере.
Другой особенностью изобретения является то, что затвор механизма дальнего взведения установлен в направляющем цилиндре и подпружинен, а на торце инерционной втулки выполнен скос к центру для прохода рычагов, причем массивная часть поворотного шибера снабжена вставками из более плотного материала.
Отличительные признаки обеспечили повышение функциональной надежности головного взрывателя универсального действия за счет минимизации необходимой движущей рабочей силы осевому жалу под действием реакционных сил от удара о жесткую преграду и повышения чувствительности срабатывания взрывателя при встрече с рыхлым грунтом за счет адекватной подачи накольного жала от инерционных перемещений структурных элементов механизма удвоенной массы.
Предложенный взрыватель характеризуется дополнительным качеством - усилением инерционного срабатывания при встрече боеприпаса с препятствием, когда реакциионных сил ударного механизма недостаточно для подачи осевого жала к капсюлю-детонатору на огневой цепи.
Установка осевого подпружиненного жала в оседающем кольце необходима для осуществления продольных принудительных перемещений относительно инерционной втулки.
Соосное размещение колпачкового ударника на оседающем кольце обеспечивает прямую передачу реакционных сил торможения боеприпаса при его встрече с преградой, при этом через защемленные между ними радиальные рычаги осуществляется мультипликация подачи жала для гарантированного инициирования капсюля-детонатора, установленного к тому времени на огневой цепи.
Размещенные на торце осевого жала радиальные рычаги, с осью поворота (опорой) на стыке примыкающих коаксиально инерционной втулки и оседающего кольца, выполняют функции рычага 2-го рода, когда управляющее усилие реакции колпачкового ударника и накольной подачи жала расположены по одну сторону от опоры.
Пространственное расположение и кинематическая взаимосвязь вышеперечисленных элементов конструкции обеспечивают накольную подачу жала от движения вперед инерционной втулки (при неподвижном ударнике), когда радиальные рычаги выполняют функции рычагов 1-го рода: движущая сила инерции и сила сопротивления подпружиненного жала расположены по разные стороны от опоры.
При этом инерционная масса, присоединенная посредством геометрического замыкания пластинчатых защелок буртиком внутри периферийного кармана оседающего кольца, сравнительно с прототипом, увеличена вдвое (с 3,8 г до 7,7 г во взрывателе для 40-мм боеприпаса), что по определению повышает функциональную надежность срабатывания взрывателя при встрече с преградами под большими углами, с мягким грунтом, снежным покровом и т.п., когда реакционные силы не обеспечивают подрыв.
Оснащение колпачкового ударника автоматическим клапаном исключает рост давления внутри взрывателя, при котором резко повышается скорость горения пороховых и пиротехнических составов структурных механизмов, нарушая заданные цикл и последовательность их взаимодействия.
Дросселирующее устройство клапана, емкость которого заполнена пластичным герметиком, перекрывающим отверстия коммуникации с объемом взрывателя и выходную дюзу крышки, обеспечивает стравливание в атмосферу избытков газообразных продуктов горения, которые своим давлением формируют в пластичном герметике каналы прохода.
Размещение продольного передаточного заряда в глухом гнезде монтажного корпуса предотвращает несанкционированное срабатывание капсюля-детонатора, установленного в поворотном шибере, который механически перекрыт донной перемычкой.
Размещение подпружиненного затвора механизма дальнего взведения в направляющем цилиндре предотвращает его заклинивание от неизбежных перекосов, которые могли бы препятствовать подаче поворотным шибером капсюля-детонатора под осевое жало для осуществления накалывания.
Скос на торце инерционной втулки к ее центру предназначен для беспрепятственного рабочего перемещения радиальных рычагов, принудительно перемещающих осевое жало при их повороте под действием колпачкового ударника или инерционной втулки.
Следовательно, каждый существенный признак необходим, а их совокупность в устойчивой взаимосвязи являются достаточными для достижения новизны качества, не присущего признакам в разобщенности, то есть поставленная техническая задача решается не суммой эффектов, а новым сверхэффектом суммы признаков.
Проведенный сопоставительный анализ предложенного технического решения с выявленными аналогами уровня техники, из которого изобретение явным образом не следует для специалиста по взрывателям, показал, что оно не известно, а с учетом возможности серийного изготовления универсального механического взрывателя на действующем производстве можно сделать вывод о соответствии критериям патентоспособности.
Сущность предложенного технического решения поясняется чертежами, которые имеют чисто иллюстративную цель и не ограничивают объема притязаний совокупности признаков формулы. На чертежах изображены:
на фиг.1 - взрыватель в разрезе по А-А на фиг.3;
на фиг.2 - то же, по Б-Б;
на фиг.3 - разрез по В-В- на фиг.2;
на фиг.4 - схема реакционного накалывания капсюля-детонатора;
на фиг.5 - то же, инерционное накалывание.
В кожухе 1 взрывателя закреплены монтажный корпус 2 и его головная часть 3, в центральном окне которой с возможностью продольных перемещений смонтирован колпачковый ударник 4, изнутри опирающийся фланцем через уплотнительную шайбу 5.
Ударник 4 установлен на радиальных рычагах 6, размещенных на торце инерционной втулки 7, свободно примыкающей к головной части 3. Рычаги 6 ограничивают положение осевого жала 8, нагруженного пружиной 9.
Соосно жалу 8 в глухом продольном пазу монтажного корпуса 2 установлен передаточный заряд 10 и в торце взрывателя закреплен исполнительный детонатор 11, инициирующий взрывчатое наполнение боеприпаса.
Колпачковый ударник 4 выполнен с возможностью совмещения с полостью втулки 7, на опорном торце которой имеются скосы 12 к центру для свободного прохода рычагов 6 при их угловых поворотах вокруг опоры (фиг.4 и 5).
Внутри втулки 7 коаксиально установлено оседающее кольцо 13, зафиксированное в верхнем по чертежу положении пластинчатыми защелками 14, которые закреплены на ее нижнем торце.
При этом свободный конец пластинчатых защелок 14 опирается на буртик 15 инерционной втулки 7, для продольных перемещений которого на периферии оседающего кольца 13 проточкой выполнен карман 16.
В колпачковом ударнике 4 выполнен дросселирующий клапан 17, емкость которого заполнена пластичным герметиком 18, перекрывающим коммуникационные отверстия 19 и дюзу 20 в его крышке 21.
В смещенном от центра (фиг.3) цилиндрическом пазу 22 монтажного корпуса 2 на оси 23 установлен поворотный шибер 24, геометрически выполненный со смещенным центром масс.
В облегченной части шибера 24 закреплен капсюль-детонатор 25, в служебном положении расположенный в крайнем удалении от оси взрывателя, с которой имеет возможность совмещаться при функционировании. В служебном обращении шибер 24 перекрывает огневую цепь взрывателя.
Для фиксирования исходного положения шибера 24 служит пластинчатая пружина 26, закрепленная вертикально в пазу 27 корпуса 2, при этом ее свободный конец прижат к центробежному толкателю 28 (фиг.2).
В исходном положении шибер 24 удерживается расположенным в его пазу 29 затвором 30 механизма дальнего взведения. Затвор 30 размещен в направляющем цилиндре 31, нагружен пружиной 32 и опирается на пиротехнический стопор 33.
Диаметрально капсюлю-детонатору 25 (фиг.3) в торцевом пазу шибера 24 установлен радиально подвижный фиксатор 34 ступенчатой формы для взаимодействия в рабочем положении с пластинчатой пружиной 26.
В монтажном корпусе 2 установлен инерционный механизм взведения (фиг.1), который включает стационарный накольник 35 и подпружиненный капсюль-воспламенитель 36, который посредством пиротехнических зарядов 37 и воспламенителя 38 сообщается с капсюлем-детонатором 39 самоликвидации.
Функционирует взрыватель следующим образом.
В исходном положении служебного обращения шибер 24 перекрывает огневую цепь, а капсюль-детонатор 25 находится в крайнем удалении от продольной оси взрывателя, при этом затвор 30 кинематически замкнут в пазу 29 шибера 24, исключая его произвольный поворот вокруг оси 23.
Вертикально расположенная пластинчатая пружина 26 опирается на центробежный толкатель 28, который находится внутри корпуса 2. Свободный конец пластинчатой пружины 26, защемленной в пазу 27 корпуса 2, размещается внутри шибера 24, препятствуя его повороту.
При выстреле под действием линейного ускорения боеприпаса капсюль-воспламенитель 36 перемещается вниз по чертежу (фиг.1) и взаимодействует с накольником 35, кольцо 13 оседает внутри втулки 7, а осевое жало 8, сжимая пружину 9, устанавливается в технологическом центральном пазу неподвижного шибера 24.
При этом пластинчатые защелки 14 принудительно отгибаются буртиком 15 инерционной втулки 7 вовнутрь кармана 16 оседающего кольца 13.
В крайнем нижнем положении оседающего кольца 13 загнутые концы пластинчатых защелок 14 минуют буртик 15 и упруго отжимаются, опираясь на него снизу, геометрически замыкая в конструкционном и функциональном единстве оседающее кольцо 13 с инерционной втулкой 7.
Воспламенительным импульсом сработавшего капсюля-воспламенителя 36 инициируется горение пиротехнического заряда 33 механизма дальнего взведения и пиротехнические заряды 37 устройства самоликвидации.
Генерируемые газообразные продукты горения зарядов 33 и 37 заполняют свободный объем взрывателя и под давлением через отверстия 19 клапана 17 с усилием проникают сквозь пластичный герметик 18 к дюзе 20 в крышке 21 и далее истекают в атмосферу. При этом в герметике формируются каналы сообщения между отверстиями 19 и дюзой 20 для дросселирования избыточного давления внутри взрывателя.
На полете боеприпаса под действием сил упругости пружины 9 осевое жало 8 возвращается в исходное верхнее положение, а под действием центробежной силы вращения боеприпаса центробежный толкатель 28 перемещается к периферии корпуса 2, изгибая свободный конец пластинчатой пружины 26, которая выходит за габарит шибера 24, освобождая траекторию его поворота.
На заданной дистанции полета пиротехнический заряд 33 сгорает, в результате чего затвор 30 под действием пружины 32 и центробежных сил вращения боеприпаса принудительно смещается вдоль цилиндра 31 к периферии корпуса 2, освобождая шибер 24, который поворачивается вокруг оси 23.
Когда капсюль-детонатор 25 совмещается с огневой цепью взрывателя, устанавливаясь аксиально жалу 8, фиксатор 34, радиально перемещаясь к периферии корпуса 2, упирается в пружину 26.
При этом фиксатор 34 скользит по изогнутой пластинчатой пружине 26 вверх и ступенью своего профиля сцепляется с торцом шибера 24, фиксируя его рабочее положение. Этим завершается дальнее взведение взрывателя, который готов к действию при встрече боеприпаса с преградой.
При встрече с преградой ударник 4 принудительно утапливается в головной части 3 и толкает перед собой радиальные рычаги 6, которые поворачиваются вовнутрь по скосу 12 втулки 7 (фиг.4). Таким образом перемещение ударника 4 при встрече с преградой реакционно передается и увеличивается посредством рычагов 6 осевому жалу 8, которое ударно смещается вниз и накалывает капсюль-детонатор 25, который находится на оси взрывателя.
Детонационный импульс от капсюля-детонатора 25 через передаточный заряд 10 вызывает срабатывание детонатора 11 и последующий подрыв наполнения боеприпаса.
В случае встречи боеприпаса с преградой под большими углами или с рыхлым грунтом перемещения ударника 4 не происходит, но при этом инерционная втулка 7 продолжает поступательное движение относительно неподвижных колпачкового ударника 4 и головной части 3, толкая перед собой рычаги 6, которые поворачиваются относительно опоры в скосах 12.
Импульса инерционной массы втулки 7 с присоединенным кольцом 13 достаточно, чтобы посредством рычагов 6 ударно переместить осевое жало 8 к капсюлю-детонатору 25 и наколоть его. Инерционный механизм инициирования капсюля-детонатора 25 служит дублированием неосуществленного реакционного действия, чем надежно обеспечивается срабатывание взрывателя при любых режимах встречи с преградой.
В случае, когда боеприпас не встречает в течение заданного времени преграду, происходит догорание зарядов 37 и усиленный тепловой импульс от воспламенителя 28 инициирует лучевой капсюль-детонатор 39 самоликвидации, который через влияние вызывает срабатывание капсюля-детонатора 25 и далее по вышеописанному порядку взаимодействия происходит подрыв и самоликвидация боеприпаса.
Испытания опытных образцов предложенной конструкции универсального взрывателя подтвердили точность и надежность осуществления только средствами пиротехники и механики контактное срабатывание взрывателя (реакционное и инерционное) и заданный временной подрыв, обеспечивающий самоликвидацию малокалиберного артиллерийского боеприпаса.
При этом конструктивно гарантируется безопасность взрывателя в служебном обращении, исключающая несанкционированное его срабатывание, что позволяет рекомендовать предложенную конструкцию для серийного изготовления с целью поставки на вооружение.