Замыкатель
INITIATOR

Предлагаемое изобретение относится к устройствам инициирования пиротехнических средств управляемых боеприпасов с бортовым источником питания, а также инициированию электрических цепей в заданный момент времени и уменьшению уровня шумовых помех от дребезга контактов при ударном и вибрационном воздействии.
Известен газовый замыкатель [1] предназначенный для замыкания цепи подачи напряжения на ПИМ и закорачивания контрольной точки приемника излучения, состоящий из корпуса с контактами, подвижного контакта, втулки, корпуса, и штифта, при этом подвижный контакт вставлен во втулку и зафиксирован в ней штифтом.
К недостаткам представленной конструкции можно отнести низкий показатель вероятности безотказной работы конструкции из-за возможности прорыва продуктов сгорания метательного заряда в полость с контактами и нарушения соединения при закорачивании контрольной точки приемника что при старте и полете ракеты может вызвать повышение шума на выходе приемника что может привести к разрушению контура управления. Также к недостаткам можно отнести то обстоятельство, что для замыкания одному из контактов необходимо набрать достаточный уровень энергии от продуктов сгорания метального заряда для срыва стопорного штифта, это в свою очередь усиливает удар контактов друг от друга и может вызвать деформацию или разрушение контактов. Все вышеперечисленные причины значительно снижают показатель вероятности безотказной работы узла из-за сильной зависимости его подвижных элементов к температурному разбросу энергетических характеристик метательного заряда.
Известен предохранительно-исполнительный механизм для боевых частей ракетных боеприпасов (патент RU 2380653 от 27.01.2010 МПК F42C 15/00) содержащий систему боевого взведения, систему штатного задействования и систему предохранения при нештатных ситуациях. Кроме того, он содержит бокобойный инерционный замыкатель, состоящий из плоского электроконтакта, цилиндрического электроконтакта, шарика, подпружиненной изоляционной втулки с торцевым углублением, удерживающим шарик внутри цилиндрического электроконтакта с зазором.
Достоинствами описанного решения является упрощение конструкции, уменьшение габаритов и повышение надежности и безопасности при работе боеприпаса в штатных и нештатных режимах.
К его недостаткам можно отнести сложность конструкции устройства из-за использования в нем многоуровневой системы предохранения, ограниченное количество использования одновременно инициируемых и отключаемых цепей.
Известен замыкатель (патент US 20080217144) взятый нами за прототип, содержащий корпус, внутри которого с зазорами относительно его внутренней поверхности размещено инерционное тело с токопроводящими поверхностями, электрические контактные элементы, закрепленные внутри корпуса напротив друг друга и контактирующие с инерционным телом. Данный замыкатель - ударного действия, применятся для быстрого инициирования в детонационных устройствах.
Общим недостатком вышеописанных конструкций является низкий уровень защиты замкнутых электрических цепей от дребезга контактов при воздействии высокочастотной вибрации и ударных нагрузок, возникающих при выстреле ракеты из ствола орудия и запуске на траектории маршевой двигательной установки.
Основными задачами заявляемого изобретения являются:
- одновременное инициирование нескольких электрических цепей: пиротехнического толкателя, системы световой индикации ракеты на траектории и замыкание контрольной точки фотоприемного устройства бортовой аппаратуры,
- снижение шумовых помех на выходе приемника излучения путем уменьшения дребезга контактов закороченной контрольной точки приемника излучения электронной аппаратуры при воздействии ударов, вибраций различных частот и амплитуд, возникающих при старте и полете ракеты, и перегрузок, превышающих 5000g,
- обеспечение защиты электрических цепей пиротехнических элементов маршевой двигательной установки от статического электричества при функционировании ракеты на траектории.
Поставленные задачи решаются замыкателем, содержащим корпус, внутри которого с зазорами относительно его внутренней поверхности размещено инерционное тело, на наружной поверхности которого размещены токопроводящие площадки, электрические контактные элементы, закрепленные внутри корпуса напротив друг друга и контактирующие с инерционным телом, где новым является то, что инерционное тело выполнено из двух частей, одна - в виде правильной прямоугольной призмы, вторая - в форме пластины, вставленной в торец призмы, причем внутренняя поверхность корпуса также выполнена из двух частей - большой и малой полости, в каждой из которой расположена соответствующая часть инерционного тела, на одной из сторон призматической части инерционного тела выполнены продольные каналы, которые с одной стороны имеют глухое дно, и в каждый из каналов помещена пружина в напряженном состоянии, таким образом, что одним концом пружина упирается в торец корпуса, а другим - в глухое дно канала, кроме того электрические контактные элементы выполнены в виде согнутых металлических пластин, и установлены таким образом, что один конец пластины консольно закреплен в торце корпуса, другой конец соприкасается с внутренней поверхностью корпуса, а местом сгиба пластина взаимодействует с призматической частью инерционного тела.
Корпус и инерционное тело замыкателя выполнены из полимера собственный объем молекул которого находится в пределах 70,7…162,8 м3/кмоль [2]. Площадь поперечного сечения пластины составляет от 0,42…0,48 от площади поперечного сечения полости, в которой она располагается. Также длина пластины инерционного тела составляет не менее 1,5 длины его призматической части.
Предложенное техническое решение поясняется графическими материалами - фиг. 1-4, где на фиг. 1 изображен общий вид замыкателя, фиг. 2 - замыкатель в разрезе, на фиг. 3 - инерционное тело с контактами, а на фиг. 4 - контактный элемент.
Замыкатель содержит корпус 1, инерционное тело 2, пластину 3, контактные элементы 4, пружины 5, контактные площадки 6, малую полость 7, полуцилиндр 8 контактного элемента (не показан на чертеже), полость инерционного тела 9, стенку 10, цилиндрические каналы 11.
Выбранный материал для изготовления корпуса 1 и инерционного тела 2 позволяет применять описываемое техническое решение в конструкции ракет со стартовой перегрузкой, превышающей 5000g, что дает значительные преимущества по массово габаритным характеристикам при компоновке изделия. Инерционное тело 2 с демпфирующим элементом 3 позволяет при минимальной массе конструкции демпфировать значительные ударные и вибрационные воздействия в широком частотном спектре, тем самым сужая спектр резонансных частот и дребезг контактов до приемлемого уровня при старте, маневрировании ракеты и переходных процессах включения маршевой двигательной установки, и окончании ее работы. Форма демпфера 3 выбрана из условия исключения контакта инерционного тела 2 с корпусом 1 при воздействии ударных и вибрационных нагрузок на ракету гармоническими колебаниями пластины 3, тем самым исключая дребезг контактных элементов 4 на всех этапах функционирования ракеты. Направление силы пружины 5 совпадает с направлением стартовой перегрузки, что позволят в значительной степени нивелировать переходные процессы, вызванные трением соприкасающихся частей элементов конструкции, при старте ракеты и сократить время инициирования алгоритма функционирования бортовой аппаратуры. Контактные элементы 4 одним концом отогнуты в сторону от инерционного тела, контактируя при этом с контактами площадками 6 инерционного тела 2 местом сгиба в виде сегмента цилиндрической поверхности. Причем не отогнутая часть контактного элемента 4 параллельна полости и инерционному телу 2 и закреплена консольно в торцевой стенке 10 корпуса 1 на расстоянии от инерционного тела 2 не превышающую высоту сегмента цилиндрического сгиба, что способствует нахождению контакта в напряженном-деформированном состоянии для обеспечения заданной площади пятна контакта при воздействии на конструкцию ударных и вибрационных нагрузок.
Замыкатель работает следующим образом: перед запуском ракеты активируется бортовой источник питания, при выходе снаряда из пускового устройства инерционное тело под действием стартовой перегрузки и пружин переходит в крайнее положение, снимая защиту с пиротехнических цепей и одновременно закорачивая контрольную точку оптического приемника бортовой аппаратуры управления, инициируя алгоритм управления ракеты. Во время полета и маневрирования ракеты на траектории, передающиеся в виде волн растяжения сжатия в материале элементов конструкции замыкателя ударные и вибрационные воздействия создают гармонические и полигармонические колебания пластины 3, тем самым значительно снижая вероятность возникновения резонанса и высокочастотных колебаний инерционного тела 2. Контактные элементы 4 в следствии вышеописанных особенностей конструкции находятся в напряженно-деформируемом состоянии, что способствует рассеиванию энергии от ударных вибрационных воздействий и как следствие нарушению целостности электрических цепей. Принимая во внимание то обстоятельство что инерционное тело 2 своими большими основаниями опирается на контактные элементы тем самым исключается контактирование инерционного тела 2 со стенками корпуса 1 и появление резонанса в элементах конструкции.
3
-3
3
Изготовление корпуса 1 и инерционного тела 2 из полимера с большим собственным объемом молекул 70,7…162,78 м/кмоль и значительным показателем энергии когезии находящееся в пределах 535,5…783×10кДж/м [2], обеспечивает необходимую устойчивость к ударным и вибрационным воздействиям без потери формы деталей, что исключает их заклинивание аномальную работу конструкции и позволяет удержать массогабаритные, прочностные характеристики конструкции в жестких рамках для сохранения плотности компоновки изделия. Использование полимеров позволяет нивелировать суперпозицию волн растяжения-сжатия в материале, вызванные высокоамплитудными воздействиями благодаря значительной энергии межмолекулярного взаимодействия материала, что исключает случайное появления зон концентрации напряжения в деталях при функционировании заявленной конструкции.
Техническим результатом изобретения является создание надежного и компактного устройства, инициирующее элементы контура управления снаряда, обеспечивающее необходимый уровень надежности функционирования снаряда на траектории и удовлетворяющее требованиям безопасности для пиротехнических цепей снаряда при служебном обращении.
Литература
1. Техническое описание и инструкция по эксплуатации выстрела ЗУБК10 с управляемым снарядом 9М117 М., Военное издательство, 1987 г.
2. Калинчев Э.Л., Саковцева М.Б. «Выбор пластмасс для изготовления и эксплуатации изделий»: Справ. Изд. Л., Химия, 1987. 416 с.