ДЫМОВАЯ ГРАНАТА
SMOKE GRENADE

Изобретение относится к боеприпасам, а более конкретно к дымовым гранатам, используемым индивидуально для быстрой постановки маскирующей аэрозольной завесы, необходимой для скрытного перемещения на местности личного состава.
Уровень данной области техники характеризует дымовая граната, описанная в патенте RU 2229679, F42В 30/04, 2004 г., содержащая помещенный в металлическом корпусе спрессованный дымообразующий заряд, в центре которого коаксиально установлен воспламенительно-разрывной заряд, взаимодействующий с головным взрывателем.
Функциональный заряд выполнен из аэрозольобразующего при горении состава, включающего, мас.%: 87-91 фосфор красный технический, 8-10 фторкаучук (связующее) и 1-3 порошок графита - диспергированную технологическую добавку, снижающую чувствительность заряда при изготовлении прессованием (см патент RU 2262064, F42В 12/48, 2005 г.).
Воспламенительно-разрывной заряд, размещенный в центральном цилиндрическом канале функционального заряда, выполнен из флегматизированного гексогена, который инициируется детонационным импульсом головного взрывателя и дробит функциональный заряд на мелкие частички, воспламеняя их, и разрывает корпус гранаты на осколки.
Сгорающие на воздухе частички функционального заряда, метаемые взрывной волной детонирующего гексогена на заметную дистанцию, образуют плотную аэрозольную завесу с высокими маскирующими свойствами в течение относительно протяженного времени существования.
Граната пригодна как для автоматических, так и для подствольных гранатометов.
Недостатком описанной дымовой гранаты является произвольное дробление функционального заряда, большие фрагменты которого не образуют аэрозоль, падают, догорая, на землю, что снижает эффективность основного действия.
Продолжением отмеченных достоинств дымовой гранаты являются присущие недостатки, которые не позволяют ее использовать для ручного метания при постановке индивидуальной дымовой завесы из-за детонационного воспламенения прессованного функционального заряда, при котором образуются поражающие осколки дробления металлического корпуса, и относительно большое время дымообразования.
Отмеченные недостатки устранены в дымовой гранате L8AI RP английской фирмы ROF (см. журнал Jene's Infantry Weapons, 1985-86) с резиновым корпусом и электровоспламенителем центрального воспламенительно-разрывного заряда из черного пороха, функциональное снаряжение которого представляет гранулы из смеси красного фосфора и синтетического каучука (бутадиен-стирольного) в соотношении 95:5.
Заряд характеризуется тем, что каучуковое связующее фосфора содержит 9 мас.% сажевого наполнителя, который в формируемом дымовом облаке обеспечивает поглощение длинноволнового инфракрасного излучения средств обнаружения и наведения.
Для предотвращения слипания гранул, их разделения и равномерного диспергирования при метании поверхность припудривают молотым черным порохом (бессерным) в количестве 1-2 мас.% от массы гранул.
Инфракрасное (ИК) излучение горящего фосфора создает непреодолимую экранирующую завесу, за которой трудно или практически невозможно обнаружить излучающую тепло военную технику.
Известная граната эффективно задерживает инфракрасное и видимое излучение в течение 30 секунд.
Однако недостатками известной дымовой гранаты являются следующие.
Нетехнологичность ее изготовления и сборки в резиновый корпус в условиях серийного производства.
Неудовлетворительная эффективность основного действия из-за ограниченной массы функционального снаряжения, для воспламенения которого необходимо использовать дополнительный заряд.
Кроме того, количественный состав снаряжения не оптимизирован для автономного воспламенения в объеме от штатного инициирующего устройства.
Задачей, которую необходимо решить настоящим изобретением, является повышение эффективности действия по назначению более технологичной в изготовлении гранаты простой конструкции, надежной в служебном обращении и безопасной в эксплуатации при ручном метании.
Требуемый технический результат достигается тем, что в известной дымовой гранате, содержащей корпус, заполненный функциональным гранулированным снаряжением из дымообразующего состава, включающего фосфор красный технический, каучуковое связующее с распределенными частичками чистого углерода, и устройство воспламенения, согласно изобретению корпус из литьевого полимерного материала выполнен сборным, а гранулы дымообразующего состава - с размером 0,5-5,0 мм, покрыты пороховой мякотью массой 13-15% от массы функционального снаряжения, гнездо для крепления устройства воспламенения закрыто быстросъемной заглушкой и отделено от снаряжения сгорающей перемычкой, технологическое окно загрузки через демпфирующую прокладку перекрыто приклеенной к корпусу крышкой, при этом капсюль-воспламенитель средства воспламенения огневой цепью сообщается с перемычкой упомянутого гнезда корпуса и расположен под нагруженным пружиной накольником, геометрически замкнутым одноплечим рычагом, который застопорен посредством шплинта.
Другой особенностью предложенной гранаты является то, что в дымообразующем составе в качестве связующего использован фторкаучук, а чистый углерод представляет собой порошок графита, при следующем соотношении компонентов, мас.%:
фосфор красный технический
87-93
фторкаучук
8-10
порошок графита
0,5-1,5
Отличительные признаки обеспечили повышение технологичности изготовления несущего корпуса, прочного и пластичного, гарантированное воспламенение пиротехнического состава более эффективного функционального снаряжения во всем объеме одновременно без дополнительных устройств и средств, автономно от штатного средства воспламенения.
Предложенная граната структурно представляет собой конструктивное единство целевого содержания и несущей формы, безопасная в служебном обращении и эффективная в использовании по назначению, формируя маскирующее облако протяженных габаритов и времени существования.
В результате разрыва полимерного корпуса не образуется поражающих элементов и происходит диспергирование в воздушное пространство устойчиво горящих центров ИК-излучения (гранул фосфора) и последующего ИК-поглощения мерными частичками графита.
Выполнение корпуса гранаты сборным из литьевого полимерного материала повысило технологичность серийного производства конструктивно прочного монолитного изделия в сборе, достаточно хрупкого при нагружении изнутри избыточным давлением пороховых газов.
Гранулированное снаряжение дымовой гранаты имеет высокоразвитую поверхность горения и газопроницаемо, что активизирует дымообразование при одновременном воспламенении его в объеме.
Оптимизация размеров гранул обеспечила повышение габаритов дымового облака и времени его существования.
Гранулы на нижнем пределе оптимизированного диапазона 0,5 мм обеспечивают подъем верхней границы аэрозольного облака.
Гранулы диаметром 5,0 мм более продолжительно горят и обеспечивают энергетическую подпитку протяженному во времени ИК-излучению, определяя геометрические параметры формируемой дымовой завесы.
Формирование на поверхности гранул связанного слоя из пороховой мякоти обеспечивает воспламенение композитных гранул снаряжения во всем объеме от штатного устройства воспламенения и позволяет исключить из структуры боеприпаса специальный воспламенительно-разрывной заряд, который в аналогах размещен в центре функционального снаряжения, занимая полезный объем.
При этом в корпусе возникает избыточное давление газообразных продуктов горения пороховой мякоти покрытия гранул, которое разрывает полимерную пластичную оболочку, и развивается метательный импульс для диспергирования в воздушное пространство горящих гранул фосфора - центров ИК-излучения, образующих экранирующую завесу, и распределенных частичек графита, которые поглощают зондирующее ИК-излучение детекторов.
Покрытие гранул функционального состава пороховой мякотью повышенной массы оптимального соотношения (150-180 г на 1 кг состава) обеспечило максимально возможные геометрические размеры устойчивой дымовой завесы при гарантированной воспламеняемости функционального состава во всем газопроницаемом объеме одновременно без дополнительных устройств и средств.
Покрытие гранул пороховой мякотью в выбранном массовом соотношении служит в качестве воспламенительно-разрывного средства, потому что оно является достаточным для мгновенного воспламенения всех гранул снаряжения и обеспечивает тем самым рост давления газообразных продуктов горения для разрушения пластмассового корпуса без образования убойных осколков.
Массовое соотношение пороховой мякоти к функциональному снаряжению менее чем 13% (150 г/1 кг) не обеспечивает гарантированного воспламенения снаряжения в объеме и заданной динамики его горения.
Пороховую мякоть массой более 180 г на 1 кг функционального снаряжения (15 мас.%) не представляется технически возможным нанести в виде адгезионного слоя; избыток остается в смесителе или просеивании. Увеличение массы покрытия снижает основные технические характеристики снаряжения.
При горении пороховой мякоти в закрытом объеме корпуса гранаты развивается высокая температура, достаточная для воспламенения гранул фосфора и устойчивого их горения.
Следовательно, каждый признак необходим, а их совокупность в устойчивой взаимосвязи являются достаточными для достижения новизны качества, не присущего признакам в разобщенности, то есть поставленная техническая задача решена не суммой эффектов, а новым эффектом суммы существенных признаков.
Сущность изобретения поясняется чертежами, на которых изображены:
на фиг.1 - предложенная граната, вертикальный разрез;
на фиг.2 - граната в сборе.
Дымовая граната содержит сборный корпус 1, в частности из сополимера ABS, сопрягаемые части которого выполнены литьем и прочно склеены между собой в местах соединений.
В гнездо 2 под устройство 3 воспламенения (фиг.2) изнутри корпуса 1 вкручивается втулка 4 с глухой донной перемычкой 5.
Сверху гнездо 2 закрыто быстросъемной втулкой 6 на время хранения гранаты до боевого применения.
С противной стороны в сборном корпусе 1 выполнено технологическое окно 7 для загрузки гранулированного снаряжения 8.
После загрузки снаряжения 8 в корпус 1 в его окно 7 устанавливается поролоновая прокладка 9, которая прижимается крышкой 10, приклеиваемой при этом к корпусу 1.
Сформированная дымовая граната (фиг.1) готова к использованию по назначению и хранится раздельно от устройства 3 воспламенения в штатном исполнении.
Предлагаемый пиротехнический гранулированный состав 8 изготавливают по следующей технологии.
В смесителе марки 35 СВ в атмосфере азота перемешивают в течение 10-15 минут фосфор красный технический, ГОСТ 8655, массой 87-93%, и фторкаучук марки СКФ-32, ОСТ В 84-1467 (8-10 мас.%) в виде раствора смолы в ацетоне, при массовом соотношении 3:1, образуя гель, в который затем загружают порошок графита, ГОСТ 82-95 в количестве 0,5-1,5 мас.% и мешают 10-15 минут. Последние 5-10 минут мешают с поддувом в зону смешивания воздуха с давлением 0,4 МПа, подсушивая смесь.
Полученный состав 8 гранулируют продавливанием через сетку с ячейками 1,25-2,0 мм на планетарно-вибрационном грануляторе ПВГ-2М. Время гранулирования составляет 15-30 минут.
Далее гранулированный состав 8 при температуре 35-45°С сушат на лотках до содержания влаги не более 0,5 мас.%.
Затем гранулированный пиротехнический состав 8 загружают в дражиратор марки СВА-49, углом наклона чаши которого и скоростью его вращения регулируют размер формируемых сферических композитов 11, в частности в дипазоне диаметров 0,5-5,0 мм.
Для этого в дражираторе включают спреер подачи 10%-ного водного раствора поливинилового спирта ПВС-10 (ОСТ В84-1467) на перемешиваемые гранулы состава 8, поверхность которых размягчается.
Спреерное орошение гранул пиротехнического состава 8 в дражираторе поливиниловым спиртом размягчает их поверхность, увеличивая адгезию. При условии, что гранулы, полученные продавливанием массы через сетку, имеют протяженную форму, они в дражираторе разламываются на более мелкие фрагменты, которые, слипаясь между собой, формируют сферические композиты 11 заданных размеров.
Последующее перемешивание в дражираторе сформированных сферических композитов 11 пиротехнического состава с пороховой мякотью обеспечивает прочное их адгезионное сцепление и образование плотного равномерного покрытия из пороха, чувствительного к воспламенительному импульсу, толщиной, достаточной для автономного воспламенения фосфора.
Это обеспечивает устойчивое горение частиц фосфора, распределенных метательным импульсом боеприпаса в воздушном пространстве, формируя маскирующее аэрозольное облако.
Использование в качестве пороха покрытия гранул функционального состава пороховой мякоти (дымного ружейного пороха - эффективного воспламенительного средства) позволяет утилизовать существующие его арсенальные запасы, сократив потребительскую стоимость дымообразующих боеприпасов.
Содержание в покрытии гранул пиротехнического состава 8 пороховой мякоти менее 0,15 массовых частей основного заряда не достаточно для гарантированного воспламенения всего снаряжения и устойчивого горения фосфора в объеме формируемого облака.
При использовании пороховой мякоти в массовом соотношении к основному пиротехническому составу более чем 0,18:1 практически не удается сформировать покрытие большей толщины.
Сушку приготовленного композитного гранулированного пиротехнического состава 8 проводят до содержания в нем влаги не более 0,4 мас.% для гарантированного и надежного его воспламенения при температуре эксплуатации в диапазоне от - 40°С до +50°С.
После отключения спреера в дражиратор засыпают порошок пороховой мякоти (дымного ружейного пороха ДРП) по ГОСТ 1027 массой 150-180 г на 1 кг гранулированного пиротехнического состава. Перемешивание ведут в течение 5 минут, при этом на поверхности гранул формируется плотный и ровный слой пороха, образуя сферические композиты 11.
Более легкие гранулы диаметром 0,5 мм формируют верхнюю границу аэрозольного облака, а гранулы диаметром 5,0 мм, которые дольше горят, осуществляют энергетическую подпитку для протяженного по времени инфракрасного излучения и определяют геометрические параметры дымовой завесы.
В результате формируются мерные композитные гранулы 11 стабилизированного пиротехнического состава 8 с низкой чувствительностью к механическим воздействиям, то есть технологичного в переработке и служебном обращении.
Приготовленный композитный гранулированный состав 8 выгружают на лотки и в течение не менее 3-х часов при температуре 40-°С сушат, удаляя влагу до содержания не более 0,4 мас.%.
Для боевого применения ручным метанием дымовой гранаты из гнезда
2 корпуса 1 извлекают втулку 6 и вкручивают до упора устройство 3 воспламенения (фиг.2), когда его капсюль-воспламенитель 12 в совокупности с последовательно расположенными замедлительным зарядом 13 и усилительным зарядом 14, примыкающим к перемычке 5 втулки 4, образуют огневую цепь.
В служебном обращении накольник 15, нагруженный пружиной 16, застопорен шплинтом 17, оснащенным петлей 18, и геометрически замкнут профилем одноплечего рычага 19, смонтированного на устройстве 3 воспламенения.
Для взведения устройства 3 воспламенения необходимо, удерживая одной рукой рычаг 19 прижатым к корпусу 1, отогнуть концы шплинта 17 и извлечь его за петлю 18, освобождая рычаг 19, стопорящий накольник 15. При этом рычаг 19 удерживается неподвижным только рукой бойца.
Когда гранату метают в заданное место, пружина 16 толкает накольник 15, который поворачивает при этом рычаг 19. Накольник 15 с усилием выстреливается вдоль оси устройства 3 и накалывает капсюль-воспламенитель 12, форс пламени которого воспламеняет медленно горящий заряд 13.
Через время замедления 3-5 с, необходимое для безопасного обращения с гранатой, сгорает заряд 13, пламенем которого инициируется воспламенение усилительного заряда 14, энергией которого прожигается перемычка 5 втулки 4 и воспламеняется практически мгновенно пороховая мякоть покрытия гранул 11 во всем объеме снаряжения 8.
Возросшим давлением газообразных продуктов сгорания пиротехнического снаряжения 8 разрушается корпус 1, через щели которого частички горящего фосфора гранул 11, в котором распределен порошок графита, метаются в воздушное пространство, где создают плотное аэрозольное облако в течение 2 с.
Эффективность действия предложенной ручной дымовой гранаты иллюстрируют достигнутые основные технические характеристики при испытаниях опытных образцов конкретных изделий.
Так, например, граната массой 300 г создает дымовую завесу высотой 3 м и длиной 10 м, время эффективного существования которой составляет более 20 секунд.
Проведенный сопоставительный анализ предложенного технического решения с выявленными аналогами уровня техники, из которого изобретение явным образом не следует для специалиста по пиротехнике, показал, что оно неизвестно, а с учетом возможности промышленного серийного изготовления ручных дымовых гранат, можно сделать вывод о соответствии критериям патентоспособности.