ГОЛОВНОЙ МЕХАНИЧЕСКИЙ ВЗРЫВАТЕЛЬ
HEAD MECHANICAL FUSE

Изобретение относится к головным механическим взрывателям ударного действия для боеприпасов артиллерии и средств ближнего боя.
Известен головной малогабаритный ударный взрыватель по патенту RU 2242704 С1, кл. F42C 1/04, 1999 г., содержащий высокочувствительный реакционный ударный механизм, работающий по любым «рыхлым» преградам, включая снег, однако он имеет значительные габариты по длине, что при заданной длине боеприпаса сокращает размеры боевого заряда и соответственно эффективность боеприпаса. Кроме того, данный взрыватель может давать отказы при рикошете по прочным преградам (при встрече с преградой под малыми углами), когда выдвигаемый чувствительный элемент ударного механизма не касается преграды.
Наиболее близким (прототипом) к предлагаемому является ударный взрыватель по патенту RU 2247934 С1, кл. F42C 1/02, 15/20, 2003 г., содержащий корпус, пиротехнический предохранитель, ударный механизм с инерционным телом и накольно-воспламенительный механизм, обладающий бокобойным действием с широким диапазоном углов срабатывания по цели, но имеющий невысокую чувствительность при встрече с «рыхлыми» преградами типа влажный грунт, вода и т.п. Данное устройство, обладая малым диаметром, оптимально для безосколочных боеприпасов с центральным расположением взрывателя. Но значительные габариты по длине ограничивают его применение в осколочных боеприпасах (с головным или донным расположением), т.к. сокращаются размеры боевого заряда и снижается эффективность боеприпаса. Также, указанный взрыватель не имеет самоликвидатора, что в случае отказа по контактному действию приводит к «минированию» местности.
Задача изобретения заключается в уменьшении габарита взрывателя по длине с одновременным повышением надежности ударного действия, как по твердым, так и по "рыхлым" преградам, в широком диапазоне углов встречи.
Технический результат повышения надежности ударного действия, как по твердым, так и по "рыхлым" преградам, в широком диапазоне углов встречи с одновременным уменьшением габарита по длине обеспечивается за счет того, что в головном механическом взрывателе (п. 1 формулы изобретения), содержащем корпус, пиротехнический предохранитель, ударный механизм с инерционным телом и накольно-воспламенительный механизм, он дополнительно содержит центробежный предохранительный механизм и механизм самоликвидации, которые вместе с накольно-воспламенительным механизмом размещены в инерционном теле, выполненном с возможностью его осевого и поперечного перемещения после взведения, имеющем опорный относительно корпуса кольцевой фланец, смещенный в сторону дна взрывателя относительно центра масс инерционного тела, корпус снабжен колпаком, а пиротехнический предохранитель выполнен в виде гильзы с пиротехническим составом и размещен между инерционным телом и колпаком.
В дне гильзы пиротехнического предохранителя (п. 2 формулы изобретения) может быть выполнено коническое отверстие, ответное коническому выступу на колпаке взрывателя, а ударник имеет расширенный торец, прилегающий к составу пиротехнического предохранителя.
Пиротехнический предохранитель (п. 3 формулы изобретения) может иметь двухслойную запрессовку пиротехнических составов, состоящую из высокочувствительного бесшлакового слоя со стороны дна гильзы и менее чувствительного шлакового слоя со стороны торца ударника, при этом торец ударника имеет тарельчатую форму, а в дне гильзы выполнены радиальные пазы.
В прототипе инерционное тело ударного механизма выполнено в виде отдельной детали, что при необходимости размещения в изделии других функциональных узлов ограничивает возможность увеличения ее массы и соответственно чувствительности ударного механизма. Чувствительность ударного механизма в предлагаемом изобретении повышена вследствие увеличения массы инерционного тела, которое фактически выполняет роль корпусной детали, включающей в себя все механизмы взрывателя, кроме пиротехнического предохранителя. Повышенная боковая чувствительность ударного механизма обеспечена за счет того, что инерционное тело после взведения взрывателя при малых углах встречи с преградами имеет возможность поворота относительно опорного кольцевого фланца. Причем, для обеспечения максимальной боковой чувствительности кольцевой фланец должен быть максимально сдвинут ко дну взрывателя. В то же время во вращающихся боеприпасах при эксцентриситете центра масс инерционного тела относительно оси вращения и размещении фланца в нижней части инерционного тела возможна потеря устойчивости ударного механизма от центробежной силы и траекторное срабатывание взрывателя. Поэтому положение опорного кольцевого фланца должно находиться между дном взрывателя и центром массы инерционного тела ударного механизма и рассчитывается из соотношения моментов сил, действующих на инерционное тело от центробежной силы за счет его эксцентриситета массы и удерживающего момента силы пружины ударника относительно опорного фланца.
Технический результат повышения надежности при бокобойном действии по п. 2 формулы обеспечивается тем, что в основании гильзы пиротехнического предохранителя выполнено коническое отверстие, ответное коническому выступу на колпаке взрывателя. Это минимизирует угол поворота инерционного тела при бокобойном действии для обеспечения надежного инициирования капсюлем-детонатором передаточного заряда. Причем, расчеты, выполненные методом компьютерного моделирования, показывают, что угол поворота инерционного тела уменьшается не только сравнительно с плоскими поверхностями на гильзе предохранителя и колпаке, но и сравнительно с вариантом выполнения конического выступа на гильзе и конического отверстия на колпаке. Для уменьшения угла поворота инерционного тела также необходимо выполнение максимально возможными диаметров гильзы предохранителя и торца ударника с учетом возможности размещения в инерционном теле других механизмов (накольно-воспламенительного, самоликвидатора и др.). Из данных условий оптимальное превышение диаметра торца ударника относительно осевого хода ударника составило (3…5) раз.
Технический результат обеспечения требуемого времени дальнего взведения при малой длине взрывателя по п. 3 формулы обеспечивается тем, что пиротехнический предохранитель имеет двухслойную запрессовку пиротехнических составов: высокочувствительного к зажжению, бесшлакового и менее чувствительного, но с возможным шлакообразованием, со стороны торца ударника. Это вызвано тем, что высокочувствительные к зажжению, бесшлаковые (масса шлаков до 5% от массы исходного состава) составы имеют, как правило, значительную скорость горения, не позволяющие обеспечить требуемую дальность взведения взрывателя при небольших линейных размерах. Шлаковые (масса шлаков - 80…95%) составы имеют меньшую скорость горения, но создают преграду для полного перемещения ударника во взведенное положение. Чтобы шлаки не мешали перемещению ударника, его торец, обращенный к составу, опирается не по всей поверхности, а только по периферии, а в центре ударник имеет углубление (тарельчатую форму), куда могут сдвигаться горячие шлаки. Часть шлаков выдавливается через пазы в верхней части гильзы предохранителя, через которые также осуществляется зажжение состава. Наличие малочувствительного шлакового состава также предотвращает несанкционированный запуск предохранителя со стороны ударника.
Сущность изобретения поясняется рисунками, где изображены:
На фиг. 1 - продольный разрез взрывателя в невзведенном положении через движок и самоликвидатор;
на фиг. 2 - поперечное сечение взрывателя в зоне движка;
на фиг. 3 - продольное сечение через центробежный предохранительный механизм и накольно-воспламенительный механизм;
на фиг. 4 - продольный разрез взрывателя во взведенном положении;
на фиг. 5 - продольный разрез взрывателя при срабатывании механизма самоликвидации или при бокобойном действии.
Взрыватель состоит из следующих механизмов:
- дальнего взведения;
- накольно-воспламенительного;
- центробежно-предохранительного;
- самоликвидации;
- ударного.
Механизм дальнего взведения (фиг. 1) состоит из пиротехнического предохранителя в виде пиротехнических составов 1 и 2, запрессованных в гильзу 3, ударника 4, пружины 5, движка 6 с пружиной 7 и предназначен для обеспечения взведения взрывателя на заданной дистанции.
Накольно-воспламенительный механизм (фиг. 3) состоит из капсюля-воспламенителя 8, жала 9, пружины 10 и предназначен для зажжения состава 1 пиротехнического предохранителя и состава 11 (фиг. 1) механизма самоликвидации.
Центробежно-предохранительный механизм (фиг. 3) состоит из центробежного стопора 12, пружины 13 и предназначен для блокировки взведения движка 6 при несанкционированном выгорании или выкрашивании состава пиротехнического предохранителя.
Механизм самоликвидации (фиг. 1) состоит из пиротехнического состава 11, заряда 14 и предназначен для подрыва гранаты в случае отказа ударного механизма.
Ударный механизм состоит из инерционного тела 15, ударника 4, пружины 5 и предназначен для обеспечения накола капсюля-детонатора 16 при встрече гранаты с преградой.
Огневая цепь взрывателя состоит из капсюля-детонатора 16 и передаточного заряда 17 и предназначена для обеспечения подрыва гранаты при встрече с целью.
Все механизмы размещены в корпусе 18 и закрыты колпаком 19.
Взрыватель с целью упрощения конструкции и уменьшения габарита по длине скомпонован таким образом, что часть деталей и узлов совмещают функции различных механизмов.
В служебном обращении накольный капсюль-детонатор 16 в движке 6 смещен относительно ударника 4 и передаточного заряда 17. Движок 6 удерживается от перемещения ударником 4, тарельчатый торец которого упирается в состав 2 пиротехнического предохранителя. Движок 6 дополнительно блокируется стопором 12 (фиг. 3) центробежного предохранительного механизма.
При выстреле капсюль-воспламенитель 8 под действием силы инерции от линейного ускорения гранаты, преодолевая сопротивление пружины 10, сжимает ее и накалывается на жало 9. Луч огня от капсюля-воспламенителя 8 через отверстие в инерционном теле 15 и пазы в гильзе 3 зажигает состав 1 и состав 11 (фиг. 1) в самоликвидаторе.
На полете под действием центробежных сил от вращения гранаты стопор 12 (фиг. 3), сжимая пружину 13, выходит из зацепления с движком 6. После выгорания составов 1 и 2 ударник 4 под действием пружины 5 выдавливает пластичные в горячем состоянии шлаки составов и выходит из зацепления с движком 6 (фиг. 4). Движок 6 под действием пружины 7 взводится в боевое положение при этом капсюль-детонатор 16 (фиг. 4) встает по оси с ударником 4 и передаточным зарядом 17.
При встрече с целью инерционное тело 15 (фиг. 5) под действием сил инерции, преодолевая сопротивление пружины 5, перемещается вместе с движком 6, удерживаемым колпачком 20, вверх и вызывает накол ударником 4 капсюля-детонатора 16, срабатывание которого ведет к детонации передаточного заряда 17. При встрече с преградой под малыми углами от поверхности (при бокобойном действии) инерционное тело 15 поворачивается относительно опорного кольцевого фланца 21, что также вызывает накол ударником 6 капсюля-детонатора 16.
При отказе в контактном действии, по истечении времени самоликвидации после выгорания состава 11 срабатывает заряд 14. Газы от его срабатывания, запертые шлаками состава 11, толкают инерционное тело 15 вверх, а ударник 4 накалывает капсюль-детонатор 16, что приводит к срабатыванию передаточного заряда 17.
При работе самоликвидатора или при бокобойном действии инерционное тело 15 поворачивается относительно опорного кольцевого фланца 21. При этом направление движения продуктов взрыва капсюля-детонатора 16 несколько смещается от оси передаточного заряда 17, что может привести к отказам в передаче детонации. Для уменьшения угла поворота диаметры гильзы 3 предохранителя и торца ударника 4 выполнены максимально возможными с учетом возможности размещения в инерционном теле 15 других механизмов (накольно-воспламенительного и самоликвидатора), а в основании гильзы 3 пиротехнического предохранителя выполнено коническое отверстие вершиной конуса вниз, ответное коническому выступу на колпаке 19 взрывателя.
Достоинствами настоящего изобретения являются не только уменьшение габарита взрывателя по длине и одновременное повышение чувствительности ударного действия по "рыхлым" преградам, но и снижение трудоемкости его изготовления. За счет новой компоновки механизмов и совмещения их функций сокращается количество деталей без их усложнения и снижается трудоемкость изготовления взрывателя. Так, например, в заявленной конструкции содержится 20 деталей, в конструкции аналога по патенту RU 2242704, кл. F42C 1/04 содержится 34 детали, в прототипе по патенту RU 2247934, кл. F42C 1/02 тоже 20 деталей, но в варианте с введением в него самоликвидатора и центробежного предохранительного механизма (для обеспечения такой же функциональности) содержится 31 деталь.
Анализ заявленного технического решения согласно проведенным исследованиям показывает, что заявленный объект обладает существенными отличиями от известных аналогов и соответствует критерию «новизна», а также способен обеспечить достижение необходимого технического результата, что явно не следует из существующего уровня техники, то есть соответствует критерию «изобретательский уровень».
По заявленной конструкции изготовлены опытные образцы и испытаны с удовлетворительными результатами. Конструкция взрывателя рекомендована для ведения серийного производства и соответствует критерию «промышленной применимости».