Головной взрыватель
MAIN FIRING DEVICE

Изобретение относится к области взрывной техники, к взрывателям зарядов взрывчатого вещества (ВВ) с неконтактной функцией срабатывания, а конкретно к дистанционным комбинированным взрывателям двойного действия, временного и ударного, срабатывающим от инерционного перемещения механизмов при встрече с преградой и по истечении заданного промежутка времени с момента выстрела, и может быть использовано в автоматических и подствольных гранатометах.
Известен головной взрыватель (патент RU 55120, опубл. 27.07.2006), содержащий предохранительный механизм дальнего взведения, удерживающий поперечную шиберную заслонку в положении, когда установленный в ней капсюль-детонатор смещен относительно огневой цепи, где смонтирован исполнительный детонатор, инициирующий наполнение боеприпаса, при этом предохранительный механизм включает нагруженный пружинный стопор, кинематически связанный с шиберной заслонкой и опирающийся на пиротехническую шашку, которая посредством распределенных пироприемных каналов коммуникации сообщается с узлом воспламенения. Стопорная шашка выполнена слоеной из шлаковых составов, причем плотность запрессовки верхнего слоя выбрана больше, чем плотность запрессовки нижнего слоя, с которым непосредственно связаны заполненные пиротехническим составом коммуникационные каналы, размещенные на высоте от границы раздела слоев, составляющей треть диаметра шашки, а в нижнем торце шашки имеется центральная выемка, адекватная опорной части стопора, диаметр которой составляет 1/3-1/2 диаметра шашки.
Предохранительный механизм имеет пиротехнический затвор стопора шиберной заслонки, что определяет большой разброс времени взведения из-за разных параметров горения пиротехнического состава. При несанкционированном нагреве боеприпаса при хранении может произойти самовозгорание пиротехнического состава с последующим срабатыванием исполнительного детонатора, смонтированного на огневой линии, и подрыв боеприпаса, что недопустимо в служебном обращении
Известен другой головной взрыватель (патент RU 62229, публик. 27.03.2007), принятый в качестве ближайшего аналога. Взрыватель включает контактный датчик, предохранительно-исполнительный механизм (ПИМ) дальнего взведения с электродетонатором (ЭД), в качестве которого использован исполнительный капсюль-детонатор, и перемещаемой с помощью привода шиберной заслонкой, удерживаемой в стартовом положении фиксирующим элементом, содержащей передаточный заряд взрывчатого вещества (ВВ), который смещен относительно оси ЭД, обеспечивая разомкнутость огневой цепи взрывателя с возможностью ее замыкания путем перемещения заслонки и совмещения передаточного заряда ВВ и ЭД. В стартовом положении ЭД закрыт шиберной заслонкой, имеющей пружинный привод, оснащенный стержневым стопором, которая в служебном обращении электрически закорочена на воспламенительное устройство, взаимодействующее с передаточным зарядом ВВ - лучевым капсюлем-детонатором. Контактный датчик снабжен ударным инерционно-реакционным механизмом, кинематически связанным с коническим обтекателем корпуса. Источник питания выполнен в виде электрически связанной с электронным блоком управления ампульной электролитической батареи, стеклянная ампула которой смонтирована внутри пластинчатых электродов над накольником, выполненным в форме клина или пирамиды, с возможностью продольного перемещения относительно его. Стержневой стопор закреплен на центробежных каретках, при этом в качестве электронного блока использована микросхема с программой управления структурными элементами, сообщающаяся с приемной антенной, смонтированной на коническом обтекателе, а стеклянная ампула электролитической батареи установлена на пластинчатых пружинах, консольно прикрепленных к дисковому основанию в тангенциальном направлении, выступая над ним в сторону вращения боеприпаса, и нагружена массивной втулкой, в центральном окне которой помещен, над металлическим колпачком демпфирующего кожуха, контактный выступ подпружиненной металлической крышки конического обтекателя, опирающейся на спиральную пружину, установленную в кольцевом пазу корпуса, совокупно выполняющие функции инерционно-реакционного механизма.
Недостатком известного взрывателя является то, что он рассчитан на большие перегрузки, а при малых – неработоспособен. Кроме того, из-за выполнения электрической цепи взрывателя неразомкнутой снижается безопасность обращения. Использование реакционного механизма усложняет конструкцию, увеличивает габариты и тоже снижает безопасность.
Техническим результатом заявляемого изобретения является расширение функциональных возможностей, повышение безопасности обращения и уменьшение габаритов. Указанный технический результат достигается за счет того, что в головном взрывателе, включающем инерционный контактный датчик с перемещаемым под воздействием ударной нагрузки элементом, удерживаемом в стартовом положении, предохранительно-исполнительный механизм (ПИМ) дальнего взведения с электродетонатором (ЭД) и перемещаемой приводом заслонкой, удерживаемой в стартовом положении фиксирующим элементом, содержащей передаточный заряд взрывчатого вещества (ВВ), который смещен относительно оси  ЭД, обеспечивая разомкнутость огневой цепи взрывателя с возможностью ее замыкания путем перемещения заслонки и осевого совмещения передаточного заряда ВВ и ЭД. Новым является то, что механизм, удерживающий перемещаемый элемент инертного контактного датчика в стартовом положении, выполнен на основе ниодимового магнита, электрическая цепь взрывателя выполнена разомкнутой и включает замыкатель, представляющий собой пару ниодимовых магнитов с перемещаемым под воздействием перегрузки замыкающим контактом, который в стартовом положении примыкает к одному из магнитов пары и имеет соединение с источником питания, другой магнит пары соединен с нихромовой проволокой, в качестве привода заслонки использован магнитный привод, представляющий собой две пары ниодимовых магнитов, при этом магниты одной пары расположены одноименными полюсами друг к другу, а другой – разноименными, последняя пара одновременно выполняет функцию замыкающих контактов электрической цепи взрывателя, по одному магниту от каждой пары магнитного привода установлено на заслонке, а противоположные им магниты - на корпусе, в качестве фиксирующего элемента заслонки используют контактирующую с нихромовой проволокой капроновую нить, один конец которой закреплен на заслонке, а другой – на корпусе, с возможностью ее разрыва при нагреве проволокой, приводящего к перемещению заслонки в рабочее положение с одновременным замыканием электрической цепи взрывателя.
Применение контактного датчика, в котором механизм, удерживающий перемещаемый элемент в стартовом положении, выполнен на основе ниодимового магнита, позволяет при малых габаритах обеспечить безопасность в служебном обращении за счет возврата перемещаемого элемента в исходное состояние, а также обеспечить срабатывания в широком диапазоне перегрузок (в том числе при малых углах подхода).
Выполнение электрической цепи разомкнутой с включением в нее замыкателя, позволяет, кроме повышения безопасности обращения, снять ограничения в выборе источника питания, а также части конструктивных элементов взрывателя, что позволяет расширить функциональные возможности взрывателя и уменьшить его габариты.
Выполнение конструкции замыкателя в виде одной пары ниодимовых магнитов с перемещаемым под воздействием перегрузки замыкающим цепь контактом, который в стартовом положении примыкает к одному из магнитов пары и имеет соединение с источником питания, а другой магнит пары соединен с нихромовой проволокой, позволяет переводить взрыватель в рабочий режим при любых перегрузках, в том числе и при малых, без увеличения габаритов и усложнения конструкции. При этом при неблагоприятных внешних условиях (пожар) магниты теряют свое свойство, тем самым предотвращают от срабатывания. Кроме того, позволяет минимизировать диапазон перегрузок срабатывания от безопасного состояния к рабочему, что позволяет применить такой замыкатель в различных типах взрывателей, обеспечивая безопасность обращения.
Применение магнитного привода заслонки, представляющего собой две пары ниодимовых магнитов, при этом магниты одной пары расположены одноименными полюсами друг к другу, а другой – разноименными, и один из магнитов пары установлен в пазу заслонки, а другой – противоположно ему в пазу корпуса, позволяет уменьшить габариты конструкции, повысить безопасность, а также применять во взрывателях различных боеприпасов, в том числе при отсутствии угловых перегрузок.
Выполнение одной из пары магнитов магнитного привода заслонки одновременно функции замыкающих контактов электрической цепи взрывателя позволяет упростить и миниатюризировать конструкцию, обеспечить синхронность замыкания огневой и электрической цепи, упрощая алгоритм приведения в действия взрывателя, что расширяет возможность применения его в различных типах боеприпасов. Кроме того, синхронность приведения в действие огневой и электрической цепей позволяет избежать дополнительных средств защиты, применяемых при раздельном взведении.
Использование капроновой нити в качестве фиксирующего элемента заслонки, которая контактирует с нихромовой проволокой, при этом один ее конец закреплен на заслонке, а другой – на корпусе, с возможностью ее разрыва при нагреве проволокой, позволяет при малых размерах обеспечить быстродействие перемещения заслонки, что дает возможность применить в конструкции взрывателей с разными дистанциями срабатывания. При этом температура плавления капроновой нити существенно выше температуры потери свойств магнитов.
На фиг.1 изображен общий вид заявляемого устройства, на фиг.2 – заслонка с приводом и фиксирующим элементом, где 1- корпус взрывателя; 2 – контактный датчик; 3 - ЭД; 4 – заслонка; 5 – передаточный заряд; 6 – замыкатель; 7 -  ниодимовые магниты замыкателя; 8 – замыкающий контакт замыкателя; 9 – нихромовая проволока; 10 – ниодимовые магниты привода заслонки, установленные одноименными полюсами друг к другу; 11 – капроновая нить; 12 – направляющие заслонки; 13 – магнит контактного датчика; 14 – перемещаемый элемент контактного датчика; 15 – неперемещаемый контакт контактного датчика; 16 - ниодимовые магниты привода заслонки, установленные разноименными полюсами друг к другу.
Примером конкретного выполнения заявляемого устройства может служить дистанционный комбинированный головной взрыватель двойного действия, временного и ударного, срабатывающий от инерционного перемещения механизмов при встрече с преградой и по истечении заданного промежутка времени с момента выстрела. Взрыватель включает алюминиевый цилиндрический корпус с размещенным в нем контактным датчиком подрыва, контакты которого разомкнуты, при этом один из контактов выполнен в виде перемещаемого элемента и размещен с зазором напротив другого контакта. Перемещаемый элемент представляет собой металлический цилиндр высотой 4 мм и диаметром 3,5 мм. Механизм, удерживающий перемещаемый элемент в стартовом положении, выполнен на основе вклеенного в корпус ниодимового магнита, выполненного в форме цилиндра, высотой 2 мм и диаметром 2 мм, к которому примыкает перемещаемый элемент в стартовом положении. В корпусе также размещен ПИМ дальнего взведения с ЭД и заслонкой, перемещаемой приводом вдоль направляющих и удерживаемой в стартовом положении фиксирующим элементом. ЭД выполнен коаксиальной компоновки в соответствии с патентом RU 2343400 (опубл. 10.01.2009). В заслонке выполнен сквозной канал высотой 3,8 мм и диаметром 3,6 мм, снаряженный ВВ, представляющий собой передаточный заряд, смещенный относительно оси ЭД, обеспечивая разомкнутость огневой цепи взрывателя с возможностью ее замыкания путем перемещения заслонки и осевого совмещения передаточного заряда и ЭД. Электрическая цепь взрывателя выполнена также разомкнутой и включает замыкатель, представляющий собой пару ниодимовых магнитов с перемещаемым под воздействием перегрузки замыкающим цепь контактом, который в стартовом положении примыкает к одному из магнитов пары и имеет соединение с пиротехническим источником тока, размещенным в боеприпасе, вне корпуса взрывателя. Ниодимовые магниты выполнены в виде шайбы высотой 1 мм и диаметром 5 мм. Замыкающий контакт представляет собой сборную конструкцию, состоящую из трех частей, средняя – из стеклотекстолита, а крайние – из стального сплава. Одна из крайних частей, которой замыкающий контакт примыкает к одному из магнитов пары в стартовом положении, выполнена меньшим диаметром с антикоррозионным покрытием, а другая крайняя часть покрыта серебром для обеспечения лучшего контакта. Другой магнит пары соединен с нихромовой проволокой (длина 4,5 мм, диаметр 0,05 мм), разогреваемой при подаче напряжения от источника питания. В качестве привода заслонки использован магнитный привод, представляющий собой две пары прямоугольных ниодимовых магнитов (одна пара – 6×3×3 мм, а другая – 6×2×2 мм). Магниты большего размера расположены одноименными полюсами друг к другу, а другие – разноименными. По одному магниту из каждой пары установлено в пазах заслонки, другие магниты из пары расположены напротив, в пазах корпуса взрывателя. В качестве фиксирующего элемента заслонки используют контактирующую с нихромовой проволокой капроновую нить (толщиной 15 текс), один конец которой закреплен на заслонке, а другой – на корпусе, с возможностью ее разрыва при нагреве нихромовой проволокой.
Работает взрыватель следующим образом.
При выстреле из подствольного гранатомета под действием сил инерции от линейного ускорения боеприпаса замыкающий контакт 8 замыкателя 6 перемещается от одного из магнитов 7 замыкателя 6 к другому магниту, который соединен проводом с нихромовой проволокой 9. При выстреле срабатывает пиротехнический источник тока, размещенный вне корпуса 1 взрывателя (не показан) и подает напряжение на нихромовую проволоку 9, которая при разогреве пережигает капроновую нить 11, являющуюся фиксатором заслонки 4, и освобождает ее. При этом пара ниодимовых магнитов 10 большего размера, расположенных относительно друг друга одноименными полюсами, отталкиваются под действием магнитных сил, а пара ниодимовых магнитов 16 меньшего размера, расположенных относительно друг друга разноименными полюсами, притягиваются, приводя заслонку 4 с передаточным зарядом 5 в рабочее положение, при котором огневая цепь замыкается. При этом совмещаются оси ЭД 3 и передаточного заряда 5. Одновременно с этим замыкается электрическая цепь взрывателя. Прямолинейное перемещение заслонки 4 обеспечивается направляющими 12. Взрыватель готов к использованию. При встрече боеприпаса с преградой в момент удара один из контактов контактного датчика 2, выполненный в виде перемещаемого элемента 14 под действием сил инерции отрывается от магнита 13 контактного датчика 2 и, перемещаясь, входит в соединение с другим контатктом 15, замыкая электрическую цепь ЭД 3, после чего ЭД срабатывает.
Т.о. достоинством заявляемого взрывателя является возможность его применения в широком диапазоне классов боеприпасов, относительно небольшие габариты, надежность срабатывания и безопасность обращения.