ВОСПЛАМЕНИТЕЛЬ

Полезная модель относится к области пиротехнических средств инициирования исполнительных органов различного функционирования и назначения посредством воспламенения огневым форсом их пиропороховых зарядов.
Уровень данной области техники характеризует устройство по патенту RU 2275957, F42C 9/10, B01J 7/00, 2004 г., содержащее корпус, в котором расположены последовательно срабатывающие инициирующий элемент, система пиротехнической временной задержки и основной газогенерирующий заряд, формирующий на выходе из сопла рабочий высокотемпературный факел.
Особенностью известного устройства является то, что в корпусе выполнены сопловые отверстия для независимого газоотвода генерируемых продуктов горения канальной шашки заряда, которые используются для наддува рабочей полости.
Система пиротехнической задержки оснащена автономным исполнительным зарядом, срабатывающим через время замедления и формирующим воспламенительный форс пламени посредством калиброванного выходного отверстия.
Величина временной задержки определяется свойствами пиротехнических составов замедлителя, их температурой и скоростью горения, общей протяженностью зарядов.
В описанном замедлителе принципиально решена проблема стабильной работы двух и более исполнительных механизмов от одного инициирующего устройства.
Недостатком этого воспламенителя является повышенная несущая прочность толстостенного корпуса, в котором аккумулируются генерируемые газы, предназначенные для наддува рабочей емкости устройства до механического разрушения дополнительной мембраны, перекрывающей газоводы.
При этом пиротехнический замедлитель вынужденно изолирован от камеры сгорания газогенерирующего заряда, что усложняет конструкцию, увеличивая габариты, вследствие чего ограничивается область применения, в частности, для боеприпасов, функционирование которых не связано с повышенным давлением.
Более совершенным является устройство по патенту RU 101539 U1, F42С 19/08, В01В 3/10, 2010 г., которое по технической сущности и числу совпадающих признаков выбрано в качестве наиболее близкого аналога предложенному воспламенителю.
Известный воспламенитель содержит капсюль-воспламенитель в качестве инициирующего устройства, смонтированного в осевой втулке, жестко связанной с корпусом и сообщающейся центральным огнепередаточным каналом с соосным пиротехническим замедлителем торцевого горения, смонтированным над выходным соплом.
Особенностью известного воспламенителя является то, что корпус выполнен в форме монтажной резьбовой трубки, имеющей дренажные окна, сообщающиеся посредством продольных коммуникационных каналов с примыкающим к пиротехническому замедлителю ресивером в осевой втулке, которая геометрически замкнута на уступе корпуса посредством завальцовки его открытого торца на фланец замедлителя, который опирается на осевую втулку.
Капсюль-воспламенитель ударного типа размещен с противоположной стороны втулки для взаимодействия с бойком внешнего ударного механизма, при этом соотношение площади торцевого горения пиротехнического замедлителя к суммарной площади каналов осевой втулки ограничено в диапазоне 3-4.
В известном воспламенителе обеспечена функциональная надежность и повышена точность срабатывания компактного воспламенителя, простой и технологичной конструкции.
Выполнение корпуса в форме монтажной резьбовой трубки обеспечило автономность воспламенителя как сборочной единицы, изготавливаемой и хранящейся отдельно от боеприпаса, что повышает безопасность в служебном обращении и мобильность сборки.
Оснащение корпуса дренажными отверстиями расширяет технологические возможности по варьированию различными пиротехническими составами замедлителя, адаптируя режимы и параметры их горения к конструктивным особенностям инициируемых боеприпасов.
Коммуникационная связь дренажных отверстий корпуса через продольные каналы осевой втулки с ресивером, связанным с пиротехническим замедлителем, предназначена для регулирования газодинамического режима внутри изделия в широких технологических пределах, что создает его универсальность в применении.
Ресивер в объеме осевой втулки служит демпфирующим элементом, в котором компенсируются колебания рабочего давления газов при переменном объеме газовыхода и стабилизируется расход газа через дренажные отверстия для сохранения газодинамическое сопротивление в корпусе.
Осевая втулка, смонтированная внутри корпуса, установлена на его уступе и жестко связана с корпусом посредством завальцовки его открытого торца на примыкающий фланец соосной обечайки замедлителя.
Ограничение соотношения площади торцевого горения пиротехнического замедлителя к суммарной площади каналов осевой втулки выбрано из условия обеспечения стабильного функционирования в различных изделиях, при условии горения пиротехнического заряда замедлителя в течение необходимой временной задержки до выдачи рабочего форса пламени на структурные пиропороховые элементы основного изделия.
К недостаткам известного воспламенителя следует отнести не оптимизированное соотношение толщины слоев пиротехнического снаряжения замедлителя, последовательно воспламенительного, основного зажигательного и усилительного как 1:12:0,6, потому что повышенная временная задержка, формируемая при горении протяженного зажигательного слоя, увеличивает линейный габарит воспламенителя, сокращая навеску усилительного слоя в заданных габаритах замедлителя, при этом последний генерирует короткий фокус огневого форса, что создает конструктивные ограничения по присоединению воспламенителя к инициируемому исполнительному органу.
Кроме того, проходное сечение выходного сопла функционально не связано с площадью торцевого горения пиротехнического снаряжения замедлителя, поэтому его действие не эффективно, когда из-за переуплотнения генерируемых газов в ресивере они непродуктивно отводятся через дренажные отверстия корпуса в атмосферу, или при большом диаметре выходного сопла не формируется компактный протяженный огневой форс, в результате чего воспламенение инициируемого элемента основного изделия происходит не стабильно и возможно только на короткой дистанции.
Технической задачей, на решение которой направлена настоящая полезная модель, является повышение функциональной надежности замедлителя и универсального воспламенителя в целом.
Требуемый технический результат достигается тем, что в известном воспламенителе, содержащем трубчатый корпус, оснащенный дренажными окнами и осевым резьбовым отверстием под крепление предохранительно-пускового устройства, соосно метаемому продольно ударнику которого жестко закреплен капсюль-воспламенитель, сообщающийся с многослойным пиротехническим снаряжением временного замедлителя, торец которого снабжен выходным соплом, по предложению авторов, толщины воспламенительного, основного зажигательного и усилительного слоев пиротехнического снаряжения замедлителя, имеющего коэффициент диафрагмирования в диапазоне 0,61-0,66, выполнены в отношении как 1:8:1.
Отличительные признаки предложенного технического решения обеспечили дифференцированные параметры и характер горения пиротехнического снаряжения замедлителя по его протяженности, при оптимизированной посредством коэффициента диафрагмирования газодинамикой истечения генерируемых газообразных продуктов горения заряда замедлителя для гарантированного получения требуемой временной паузы по передаче тарированного огневого импульса на пиропороховой исполнительный орган основного изделия от его предохранительно-пускового устройства.
Выбранный коэффициент диафрагмирования 0,61-0,66, как функция соотношения проходного сечения выходного сопла торцевого к площади торцевого горения пиротехнического заряда замедлителя, определяет пределы допустимого диапазона диаметра выходного сопла оболочки замедлителя, который, например, для заряда диаметром 6,4 мм составляет 4,0-5,0 мм, когда гарантированно достигается стабильное и надежное функционирование воспламенителя по назначению.
Функциональное назначение примыкающих слоев пиротехнического снаряжения замедлителя определено по принятой в отрасли схеме:
- воспламенительный из чувствительного к тепловой энергии состава для передачи инициирующего импульса от капсюля-воспламенителя;
- основной зажигательный, горение которого обеспечивает временную задержку по передаче теплового импульса на запуск систем и механизмов, двигателей и боеприпасов, необходимую по условиям их функционального взаимодействия;
- усилительный, который формирует огневой форс, гарантированно вызывающий срабатывания исполнительных пиропороховых устройств.
Отношение толщин примыкающих функциональных слоев пиротехнического снаряжения замедлителя как 1:8:1 выбрано экспериментально, исходя из выполняемых им технических задач, последовательно изменяя параметры послойного горения пиротехнических составов.
Следовательно, каждый существенный признак необходим, а их совокупность в устойчивой взаимосвязи является достаточной для достижения новизны качества, неприсущего признакам в разобщенности, то есть поставленная в изобретении техническая задача решается не суммой эффектов, а новым эффектом суммы признаков.
Сущность полезной модели поясняется чертежом примера реализации воспламенителя, его конструкции во взаимосвязи структурных элементов, который имеет чисто иллюстративную цель и не ограничивает объема притязаний совокупности существенных признаков.
Воспламенитель смонтирован в трубчатом корпусе 1, который имеет на открытом торце посадочное резьбовое отверстие 2 для установки штатного предохранительно-пускового устройства с метаемым продольно ударником (условно не показан).
С противной стороны корпуса 1 размещен капсюль-воспламенитель 3. который жестко закреплен в осевом канале 4 втулки 5.
Втулка 5 оснащена продольными каналами 6 сообщения с дренажными окнами 7 корпуса 1.
Втулка 5 опирается на фланец 8 оболочки 9 замедлителя 10, которые в примыкании между собой геометрически замкнуты посредством завальцованного нижнего по чертежу края трубчатого корпуса 1.
Оболочка 9 замедлителя 10 снабжена пиротехническим снаряжением торцевого горения, выполненным из примыкающих между собой функциональных слоев: 11 - воспламенительного толщиной 1,5 мм, 12 - основного зажигательного толщиной 12 мм и 13 - усилительного толщиной 1,5 мм, толщина которых находятся в заявленном отношении как 1:8:1 соответственно.
При этом соотношение площади торцевого горения пиротехнического снаряжения 11-12-13 замедлителя 10 к суммарной площади проходного сечения каналов 4 и 6 осевой втулки 5 выдержано в диапазоне 3-4 для стабильности газодинамического режима в структуре различных инициируемых устройств, обеспечив универсальность воспламенителю.
В торце оболочки 9 выполнено выходное сопло 14, диаметр которого 4,0-5,0 мм выбран из условия диафрагмирования генерируемых газообразных продуктов горения с коэффициентом в диапазоне 0,61-0,66.
Во втулке 5 над воспламенительным зарядом 11 пиротехнического замедлителя 9 проточкой сформирован ресивер 15, который продольными каналами 6 сообщается со свободным объемом корпуса 1 и его дренажными окнами 7.
При этом соотношение суммарной площади дренажных окон 7 корпуса 1 к площади торцевой поверхности горения снаряжения замедлителя 9 выдержано в диапазоне 0,6-0,7, чтобы обеспечить газовый демпфер внутри трубчатого корпуса 1.
Функционирует предложенный воспламенитель следующим образом. При срабатывании предохранительно-пускового устройства его ударник накалывает капсюль-воспламенитель 3, который при срабатывании выдает в осевой канал 4 втулки 5 огневой импульс, воспламеняющий пиротехнический состав слоя 11 замедлителя 9.
Образующиеся при этом газообразные продукты горения с температурой 1200°С накапливаются в ресивере 15, где перемешиваются, выравнивая давление.
Избыток газообразных продуктов по каналам 6 коммуникации и открытому к тому времени, после сгорания капсюля-воспламенителя 3, осевому каналу 4 поступают в свободный объем корпуса 1, заполняя его.
Далее фронт торцевого горения снаряжения замедлителя 10 воспламеняет пиротехнический состав слоя 12, образующиеся при горении которого газообразные продукты с температурой 1500°С заполняют оболочку 9 замедлителя 10 и ресивер 15, а избыток через каналы 6 поступает внутрь корпуса 1, где образуется газовый затвор, демпфирующий давление внутри оболочки 9 замедлителя 10 и стабилизируя режим горения пиротехнического зажигательного слоя 12.
Избыток газов в корпусе 1 автоматически выводится через дренажные окна 7 в атмосферу, предотвращая срыв фронта торцевого горения слоя 12 и возможное его затухание.
Через заданный промежуток времени, когда заканчивается горение пиротехнического состава основного зажигательного слоя 12, происходит вспышка усилительного пиротехнического состава слоя 13 с формированием длиннофокусного огневого форса при температуре 1800°С, направленного на исполнительный орган основного изделия для инициирования его пиропорохового заряда.
Сравнение предложенного технического решения с ближайшими аналогами уровня техники не выявило идентичного совпадения совокупности существенных признаков полезной модели.
Отличия воспламенителя, которые прямо не следуют из постановки технической задачи, не являются очевидными для специалиста по пиротехнической автоматике процессов и механизмов.
Промышленная реализация предложенного воспламенителя по полезной модели возможна на действующем пиротехническом производстве серийно.
Из вышесказанного можно сделать вывод о соответствии полезной модели условиям патентоспособности.
Испытания опытных образцов воспламенителя предложенной конструкции подтвердили функциональную надежность его простой и технологичной конструкции и достижение новых показателей назначения по точности срабатывания всех структурных элементов в заданной последовательности и стабильности технических характеристик, что позволяет рекомендовать его на серийное производство по заказам потребителей.