КОНТАКТНЫЙ ДАТЧИК РЕАКЦИОННОГО ТИПА
REACTIVE CONTACT SENSOR

Изобретение относится к области военной техники и предназначено для выдачи команды на подрыв любых типов боеприпасов при их соударений с целью.
При использовании в боеприпасе электрической системы подрыва в качестве контактного датчика цели используют датчики как инерционного, так и реакционного типов, контакты которых замыкают цепь срабатывания взрывателя при соударении боеприпаса с целью. При этом наиболее простыми и надежными являются контактные датчики реакционного типа, так как они не требуют обеспечения схемными или конструктивными решениями их устойчивости к траекторным нагрузкам, а также обеспечивают требуемое быстродействие для выдачи команды на подрыв, например, кумулятивных боевых частей.
Так, например, известна конструкция контактного датчика реакционного типа (см. патент RU 2206061 С2, МПК F42C 19/00, опубл. 10.06.2003), которая содержит наружный контакт, выполненный в виде головного обтекателя снаряда, и внутренний контакт, выполненный по форме наружного и установленный с зазором относительно наружного контакта. В носовой части внутреннего контакта установлена эластичная бобышка, предназначенная для обеспечения контроля и гарантированного зазора при установке головного обтекателя. При установке наружного контакта обеспечивается рабочий зазор между контактами. При ударе снаряда о цель обтекатель деформируется, наружный и внутренний контакты замыкаются и происходит выдача исполнительной команды на подрыв боеприпаса.
Известна также конструкция артиллерийского взрывателя (см. патент RU 2399019 С1, МПК F42C 11/06, опубл. 10,09.2010), в состав которого входит контактный датчик реакционного типа, состоящий из наружного и нескольких внутренних контактов, изолированных друг от друга. Внутренние контакты выполнены в виде двух, четырех или шести токопроводящих штырей, равномерно распределенных в торце корпуса боеприпаса по окружности. Наружный контакт выполнен в виде деформируемого колпачка с токопроводящей внутренней поверхностью. Штыри изолированы от корпуса. Четные штыри подключены к управляющей цепи исполнительного устройства, нечетные - к цепи питания. Колпачок гальванически развязан от схемы исполнительного устройства. При встрече с преградой под действием сил реакции происходит смятие колпачка и замыкание поверхностью наружного контакта электрической цепи между штырями.
К недостаткам перечисленных конструкций можно отнести то, что подобные датчики устанавливаются, как правило, только в головной части боеприпаса и представляют собой совмещенную конструкцию, состоящую из элементов корпуса изделия, выполняющих роль наружного контакта датчика реакционного типа в виде деформируемого колпачка, и внутреннего контакта в виде отдельной детали. Кроме того, с помощью подобных конструкций невозможно осуществлять контроль за деформациями внутренних элементов корпуса боеприпасов, удаленных от их головной части.
Для этой цели применяются контактные датчики реакционного типа, имеющие самостоятельную конструкцию, которые можно устанавливать как в головной части боеприпасов, так и на их внутренних корпусных элементах. Подобные контактные датчики реакционного типа имеют простую и надежную конструкцию и состоят из двух изолированных контактов, один из которых одновременно является чувствительным элементом датчика.
Так, например, известен контактный датчик реакционного типа, состоящий из двух изолированных друг от друга электрических контактов (см. Гирфанов М.З., Кузнецов С.В., Приемский Д.Г. Контактный подрыв ракетного боеприпаса - СПб.: ОАО «НИИ ТМ», 2003 г., стр. 95, рис 4.8). Внутренний электрический контакт выполнен в виде жесткого штыря, неподвижно закрепленного в корпусе, а наружный контакт - в виде пластически деформируемого колпачка, размещенного относительно внутреннего электрического контакта с зазором. При этом деформируемый колпачок является чувствительным элементом датчика. При соударении боеприпаса с целью или преградой колпачок датчика деформируется на величину зазора, благодаря чему происходит замыкание контактов датчика и выдача исполнительной команды на подрыв боеприпаса.
Вышеуказанное устройство является наиболее близким по назначению, а также технической сущности к заявляемому устройству, и поэтому выбрано в качестве прототипа.
К основному недостатку прототипа следует отнести то, что приложенное к чувствительному элементу датчика - деформируемому цилиндрическому Колпачку - усилие, при котором начинается выпучивание его срединной поверхности с последующим развитием пластических деформаций, зависит, в основном, от количества волн, образующихся по окружности цилиндрической поверхности колпачка, а также количества полуволн вдоль его длины. В зависимости от скорости увеличения прилагаемой к колпачку нагрузки возникает разное количество волн по окружности и вдоль его длины, что является определяющим для величины нагрузки, при которой начинается деформация колпачка. Теоретические и экспериментальные исследования подтверждают большой разброс величин нагрузок, при которых начинаются пластические деформации цилиндрических оболочек при их осевом сжатии с различными скоростями изменения нагрузки (см. А.С. Вольмир. Нелинейная динамика пластин и оболочек. - М:. Наука, 1972 г, стр. 236-237).
Решаемой технической проблемой является создание контактного датчика реакционного типа, обладающего повышенной точностью срабатывания при различных скоростях деформации его чувствительного элемента.
Достигаемым техническим результатом является повышение точности срабатывания контактного датчика реакционного типа за счет существенного уменьшения разброса усилий, при которых происходят пластические деформации чувствительного элемента датчика, или наружного электрического контакта, до соприкосновения его с внутренним электрическим контактом, благодаря чему происходит замыкание цепи срабатывания взрывателя.
Для достижения технического результата в контактном датчике реакционного типа, состоящим из изолированных друг от друга внутреннего электрического контакта, неподвижно закрепленного в корпусе, и наружного электрического контакта, расположенного относительно внутреннего с зазором и являющегося чувствительным элементом, новым является то, что наружный контакт имеет участок с гофрированной боковой поверхностью с формированием зон развития пластических деформаций.
При этом внутренним электрическим контактом датчика является неподвижно закрепленный в корпусе жесткий штырь, а наружным электрическим контактом, и одновременно чувствительным элементом датчика, является пластически деформируемый колпачок, имеющий участок с гофрированной боковой поверхностью.
Благодаря наличию гофр пластические деформации колпачка, при приложении нагрузки, развиваются, в основном, в зоне гофр без образования дополнительных волн по окружности колпачка, что существенно уменьшает разброс величин осевых нагрузок, при которых происходит срабатывание датчика. Это позволяет повысить точность срабатывания датчика, в том числе при разных скоростях приложения нагрузки. Кроме того, наличие гофр позволяет также уменьшить величину усилия, приложенного вдоль оси датчика, при котором происходит его срабатывание.
Уменьшение величины усилия, необходимого для срабатывания датчика, и уменьшение разброса данного усилия позволяет обеспечивать контроль за величинами деформаций в тех случаях, когда сам датчик не должен препятствовать развитию деформаций, например, при контроле за деформациями тонкостенных элементов конструкции.
Величина деформации элементов конструкции, при которой будет происходить срабатывание датчика, определяется суммарной величиной межконтактного зазора между штырем и деформируемым колпачком, а также величиной зазора между наружной поверхностью колпачка датчика и деформирующимся элементом конструкции.
На фиг. 1 изображен вариант исполнения контактного датчика реакционного типа. Датчик состоит из двух электрических контактов, изолированных друг от друга: внутреннего электрического контакта 1 в виде штыря, неподвижно закрепленного в корпусе 4, и наружного электрического контакта 2, представляющего собой пластически деформируемый колпачок, который также установлен в корпусе 4. На боковой поверхности колпачка 2 выполнен по окружности гофр 3. Электрические контакты 1 и 2 закреплены в корпусе путем заливки твердым компаундом 5. Электрические контакты 1 и 2 устанавливаются в корпус таким образом, что между ними существует определенный межконтактный зазор А. К контактам 1 и 2 присоединены электрические провода 6, являющиеся токовыводами датчика. При этом монтажная полость датчика также залита компаундом 5.
Наружный электрический контакт - пластически деформируемый колпачок 2 - изготавливается из коррозионностойкого немагнитного электропроводящего сплава 12Х18Н10Т методом холодной листовой штамповки. Внутренний электрический контакт 1 изготавливается из коррозионностойкого немагнитного электропроводящего сплава 36НХТЮ в виде жесткого штыря, имеющего круглое сечение.
Контактный датчик реакционного типа работает следующим образом. При встрече изделия с преградой наружные, а также внутренние элементы корпуса боеприпаса деформируются. Деформации элементов корпуса в месте установки датчика приводят к пластическим деформациям наружного электрического контакта - колпачка 2, в основном, по сечению, в котором выполнен гофр 3. При деформации колпачка 2 на величину межконтактного зазора А происходит его соприкосновение с внутренним электрическим контактом 1, благодаря чему электрическая цепь замыкается и формируется команда на подрыв боеприпаса.
Технический результат заявленного изобретения подтвержден испытаниями макетных и опытных образцов контактного датчика реакционного типа, выполненного в соответствии с изобретением.