ПРЕДОХРАНИТЕЛЬНО-ИСПОЛНИТЕЛЬНЫЙ МЕХАНИЗМ ДЛЯ БОЕВЫХ ЧАСТЕЙ РАКЕТНЫХ БОЕПРИПАСОВ
SAFE-AND-ACTUATE MECHANISM OF MISSILE WARHEAD

Изобретение относится к техническим устройствам для задействования боевых частей (БЧ) боеприпасов с бортовым источником питания (БИП), преимущественно управляемых ракет, имеющих маршевый двигатель.
Известен предохранительно-исполнительный механизм (ПИМ) (RU 2301960 С2, 07.07.2005 г. - прототип), в котором задача самоуничтожения боеприпаса при промахе (когда головные контакты не замкнулись) осуществляется узлом пиротехнической самоликвидации, производящим подрыв через определенное время от момента выстрела. Недостатком такого решения является большое количество газов, образующихся при горении пиротехники, в результате чего существенно снижается электрическое сопротивление изоляции ПИМ и соответственно надежность его действия. Кроме того, для размещения пиротехники требуется дополнительно увеличить габариты ПИМа.
Задача, решаемая изобретением, - упрощение конструкции, уменьшение габаритов при повышенной надежности и безопасности работы боеприпаса в штатных и нештатных режимах, в служебном обращении и при выстреле.
Общими существенными признаками являются:
- наличие маршевого двигателя ракетного боеприпаса, начинающего работать после пуска; - наличие бортового источника питания, подключаемого к ПИМу также после пуска; - оснащение ПИМа системами боевого взведения, штатного задействования, предохранения при нештатных ситуациях и системой самоликвидации. Новым признаком является наличие системы подрыва при малых углах встречи с преградой, совмещенной с системой самоликвидации. Эта система выполнена в виде плоского электроконтакта, цилиндрического электроконтакта, шарика, подпружиненной изоляционной втулки с торцевым углублением, удерживающим шарик внутри цилиндрического электроконтакта с зазором, при этом чувствительность системы обеспечивается величиной зазора между шариком и цилиндрическим электроконтактом, величиной углубления во втулке и величиной усилия пружины.
Причинно-следственные связи между существенными признаками заявляемого изобретения и механизм получения технического результата изложены в разделе «осуществление изобретения».
На фиг.1 показана электрическая схема ПИМ, на фиг.2 показана конструкция ПИМ в осевом разрезе по заслонке, на фиг.3 - вид на ПИМ сверху без крышки и прокладок, на фиг.4 - разрез по пусковому инерционному замыкателю, бокобойному механизму, пиротехническому предохранителю и электровоспламенителю, на фиг.5 - то же, что и на фиг.1, но после боевого взведения.
В тексте описания применены следующие сокращенные наименования: ПИМ - предохранительно-исполнительный механизм, БЧ - боевая часть, БМ - блокирующий механизм, БИЗ - бокобойный инерционный замыкатель, ЭВ - электровоспламенитель, ЭД - электродетонатор, БИП - бортовой источник питания.
Электросхема ПИМ (фиг.1) содержит пусковой инерционный замыкатель 1, электровоспламенитель (ЭВ) 2, электроконденсатор 3, электродетонатор (ЭД) 4 с шунтирующими его электрическими контактами 5, бокобойный инерционный замыкатель (БИЗ) 6, резисторы 7 и 8. Все элементы, находящиеся в ПИМе, на фиг.1 обведены тонкой линией. На борту боеприпаса расположены головные контакты 9, замыкающиеся при встрече с целью, бортовой источник питания (БИП) 10 и электроконтакты 11, замыкающиеся после пуска боеприпаса. Детонатор 12 расположен в БЧ боеприпаса.
Все узлы, элементы и детали размещены (фиг.2, 3) во втулке 13, которая установлена в корпусе 14, накрыта гетинаксовой пластиной 15 с уплотнительным резиновым кольцом 16 и прижата крышкой 17. Пластина и крышка имеют центральные отверстия 18 и 19 для беспрепятственного прохождения детонационного импульса, а пробиваемая тонкая прокладка 20 из алюминиевой фольги (до 0,1…0,2 мм), установленная между ними, обеспечивает герметичность ПИМ. Заслонка 21 при взведении перемещается пружиной 22, установленной на ступенчатом стержне 23. В заслонке 21 выполнено коническое отверстие 24, через которое при взведенной заслонке передается детонационный импульс, и перекрытие указанного отверстия пружиной в боевом положении не умаляет надежности этой передачи, но значительно способствует уменьшению габаритов узла заслонки. Пружина 22 выполнена достаточно сильной для удержания заслонки в боевом положении без применения специальных фиксаторов, как это сделано, например, в известном решении RU 2255302, 17.02.2002 г., надежность ее работы обеспечивается тем, что она одета на меньший диаметр ступенчатого стержня 23, упирается одним торцем в торец большего его диаметра, а вторым - в торец проточки, выполненный в заслонке для сопряжения с указанной тонкой частью ступенчатого стержня. В невзведенном положении ЭД 4 перекрыт стальным материалом заслонки, а отверстие 24 для передачи детонационного импульса смещено относительно оси ЭД 4, заслонка 21 удерживается стопором 25 (фиг.4). Торец 26 стопора поджат пружиной 27 к пиротехническим составам 28, которые, сгорая, обеспечивают время дальнего взведения. Детали 25, 27, составы 28 вместе со стаканом 29, в котором они смонтированы, составляют пиротехнический предохранитель. Если последний срабатывает внештатной ситуации (например, пиротехнический состав сгорит при пожаре), стопор 25 отпустит заслонку 21, но перемещению последней в боевое положение будет препятствовать блокирующий механизм (БМ), содержащий ступенчатую втулку 30 (фиг.2) с выступом 31 и центрирующим конусом 32, а также пружину 33. БМ смонтирован в колпачке 34. Инерционный замыкатель 1 (фиг.1, 4) смонтирован в колпачке 35 и содержит два контакта, один из которых 36 закреплен неподвижно, а второй 37 расположен на инерционной массе 38, отжатой от первого контакта пружиной 39. Бокобойный инерционный замыкатель (БИЗ) смонтирован в колпачке 40 (фиг.4), служащем цилиндрическим электроконтактом. БИЗ содержит также плоский электроконтакт 41, к которому поджат пружиной 42 через изоляционную втулку 43, шарик 44, служащий инерционным телом. Шарик удерживается внутри цилиндрического электроконтакта 40 с зазором за счет углубления 45, выполненного в торце изоляционной втулки 43. Размеры зазора между деталями 40 и 44, углубления 45, параметры пружины 42 выбраны такими, чтобы БИЗ обеспечивал необходимую чувствительность и одновременно не срабатывал при встрече с легкими преградами типа веток, сеток, фанеры и т.д.
В штатном режиме ПИМ работает следующим образом. После пуска боеприпаса замыкаются электроконтакты 11 (фиг.1), инерционный замыкатель 1 замыкается и от БИП 10 через резистор 7 подается напряжение на ЭВ 2, последний срабатывает и поджигает пиротехнические составы 28 (фиг.4). Спустя время дальнего взведения стопор 25 под воздействием пружины 27 опускается и освобождает заслонку 21. Если в это время работает ракетный маршевый двигатель, то под воздействием создаваемых им перегрузок втулка 30 (фиг.2), сжимая пружину 33, постоянно находится в осаженном (нижнем) положении и не препятствует перемещению заслонки 21 в боевое положение. В боевом положении отверстие 24 заслонки устанавливается на одной оси с ЭД 4, электроконтакты 5 размыкаются, снимая шунт с ЭД 4. К этому времени от БИП 10 (фиг.1) через электроконтакты 11 и резистор 8 зарядится электроконденсатор 3, накопив энергию, достаточную для срабатывания ЭД 4 даже в случае выхода из строя или отключения БИП 10. ПИМ взведен (фиг.5). При встрече с целью замыкаются головные контакты 9 (фиг.1), электроконденсатор 3 разряжается на ЭД 4, последний срабатывает, детонационный импульс через коническое фокусирующее отверстие 24, пробивая прокладку 20, передается детонатору 12, он срабатывает и подрывает БЧ. Если произошел промах, или встреча с целью под небольшим углом, или встреча с «легкими» грунтами на местности и при этом головные контакты 9 не замкнулись, то срабатывают контакты БИЗ 6, и БЧ самоликвидируется по описанной выше схеме. Таким образом, если все устройства ПИМа условно отнести к одной из систем, то в системе боевого взведения последовательно задействуются следующие элементы: 11, 1, 10, 7, 2, 28, 25, 22, 21, 30, 33, 5, 8, 3. В штатном режиме работают следующие элементы и детали из системы штатного задействования: 3, 9 или 6, 4, 12.
При нештатных ситуациях безопасность ПИМ обеспечивается следующим образом. При падении с большой высоты в служебном обращении или от тряски при транспортировке могут замкнуться контакты БИЗ 6 (фиг.1), но подрыва ПИМ не произойдет, т.к. электроконтакты 11 разомкнуты, конденсатор 3 не заряжен, заслонка не взведена. Не произойдет срабатывания ПИМ даже, если на выводах ЭД 4 появится случайная наводка напряжения, т.к. последний зашунтирован электроконтактами 5.
Если от падения или тряски замкнется инерционный замыкатель 1 (контакты 36 и 38 на фиг.4), то ЭВ 2 не сработает, т.к. разомкнуты электроконтакты 11. От падения может кратковременно опуститься втулка 30 (фиг.2) БМ, но заслонка 21 будет удерживаться стопором 25 (фиг.4) пиротехнического предохранителя и втулка 30 вернется в исходное положение. То же самое произойдет, если втулка 30 опустится под действием перегрузок при выстреле, но не будет удерживаться в осажденном положении от работающего маршевого двигателя, или если он отключится раньше истечения времени дальнего взведения (произойдет так называемый «клевок» ракеты). Если стопор 25 опустится в нижнее положение в результате нештатного выгорания пиротехнических составов 28 (фиг.4), например от пожара, то заслонка 21 упрется под воздействием пружины 22 во втулку 30, которая в дальнейшем, если даже будет работать маршевый двигатель, уже не сможет опуститься вниз и отпустить заслонку, т.к. ее выступ 31 упрется в выточку 46, выполненную на заслонке. Если произойдет пуск ракеты при замкнутых головных контактах 9 (нештатная ситуация), а также если эти контакты или контакты БИЗ 6 замкнутся в полете, например при случайной встрече с препятствиями до истечения времени дальнего взведения, то отсутствие преждевременного срабатывания ЭД 4 будет обеспечено зашунтированными контактами 5 и отсутствием достаточной зарядки электроконденсатора 3, т.к. параметры резистора 8 подобраны такими, чтобы величина протекающего через него тока была меньше безопасного тока срабатывания ЭД 4, но чтобы резистор 8 обеспечивал полную зарядку электроконденсатора 3 после истечения времени дальнего взведения. Итак, к системе предохранения ПИМ при нештатных ситуациях следует отнести следующие узлы и элементы: 11, 3, 5, 8, 30, 31, 25, 21, 22, 23, 46. К системе задействования при малых углах встречи с преградой, совмещенной с системой самоликвидации, следует отнести элементы 40, 41, 42, 43, 44, 45, 3, 4, 12.
Достоинством ПИМ является простота конструкции, малые габариты при высокой надежности и безопасности боеприпаса.