КАПСЮЛЬ-ВОСПЛАМЕНИТЕЛЬ
CAP PRIMER

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<sub>3 ср.</sub>, м/с
r<sub>v</sub>, м/с
P<sub>m ср.</sub>, кгс/см<sup>2</sup>
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<sub>3 ср.</sub> - начальная скорость полета гранаты;
r<sub>v</sub> - разброс скорости в группе выстрелов;
P<sub>m ср.</sub> - 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.