ДЫМОВАЯ ГРАНАТА

Предлагаемая полезная модель относится к боеприпасам, а более конкретно, к дымовым гранатам, рассеивающим аэрозольные продукты горения пиротехнического заряда для создания маскирующего облака наземных объектов бронетехники.
Уровень данной области техники характеризует дымовой патрон по патенту US 4391197, F42В 12/48 (нац. кл. 102-334), 1983 г., в корпусе которого размещен штабель кольцевых дискообразных дымовых таблеток, имеющий общий центральный канал, сообщающийся с воспламенительным зарядом, связанным с элементом инициирования горения дымообразующих таблеток.
Дымовой патрон оснащен метательным составом для выталкивания и рассеивания функциональных таблеток, что обеспечивается временной задержкой на горение замедлителя, установленного в огневой цепи патрона.
Выполнение функционального заряда патрона в виде автономно горящих таблеток, рассеиваемых перед маскируемым объектом, характеризуется большой активной поверхностью горения, что позволяет быстро поставить дымовую завесу за счет диффузионного заполнения воздушного пространства дымом.
Однако, увеличение количества таблеток в патроне связано с уменьшением их толщины и, соответственно, конструктивной прочности, что служит причиной разрушения таблетки при выбросе из корпуса, причем периферийные ее куски рассеиваются не воспламененными, резко снижая тем самым эффективность действия патрона по назначению.
Кроме того, при постановке дымовой маскирующей завесы в зимнее время года, когда горящие таблетки падают в снег, где происходит флегматизация горящей поверхности влагой, скорость горения прессованной таблетки из пиротехнических составов на основе фосфора красного снижается, вплоть до полного затухания. Аналогичное действие происходит при падении горящих таблеток на сырой грунт, что определяет функциональную ненадежность дымового патрона, низкую эффективность его дымообразования как по снижению мощности, так и по продолжительности постановки маскирующей завесы.
Отмеченные недостатки устранены в дымовой гранате, описанной в патенте RU 2260167, F42В 12/48, 2005 г., которая по технической сущности и числу совпадающих признаков выбрана в качестве наиболее близкого аналога предложенной гранате.
Известная граната содержит размещенные в цилиндрическом корпусе штабель из кольцевых дискообразных функциональных таблеток, образующих центральный канал, сообщающийся с огневой цепью гранаты.
Тонкостенный цилиндрический корпус посредством завальцовки торца скреплен с фланцем хвостовика, в котором последовательно установлены
инициатор воспламенения в виде электрокапсюльной втулки (ЭКВ), метательный заряд в оболочке, замедлитель и воспламенитель, размещенный в центральном канале штабеля функциональных таблеток.
Особенностью известной дымовой гранаты является выполнение функциональных таблеток трехслойными, с запрессованной между двумя дымообразующими слоями прослойки из воспламенительного состава, скорость горения которого значительно выше дымового состава.
При этом один из дымообразующих слоев таблетки выполнен с диаметральными пазами на всю толщину, до воспламенительной прослойки, то есть этот дымообразующий слой выполнен разделенным на секторные фрагменты, которые воспламеняются и горят автономно, что увеличивает поверхность горения и интенсивность дымообразования.
Поверхность монолитного дымообразующего слоя функциональной таблетки воспламеняется факелом горящей воспламенительной прослойки, поступающим через примыкающие диаметральные пазы смежной таблетки, что обеспечивает более мощное дымообразование и быструю постановку маскирующей завесы.
Диаметральные пазы в дымообразующем слое обеспечивают одновременное воспламенение по всей поверхности, включая цилиндрическую периферию.
Воспламенительная прослойка дополнительно к основному действию, в случае затухания горения на соприкасающейся со снегом или сырым грунтом поверхности из-за флегматизации зоны горения влагой, стабильно горит без затухания и после прогорания инициирует воспламенение дымообразующих слоев в полузамкнутом объеме образованной при этом изолированной щели, без доступа влаги в зону реакции, исключая затухания дымообразования.
Недостатком известной дымовой гранаты является, во-первых, невысокая интенсивность дымообразования по причине относительно длительного времени горения прессованных таблеток, а во-вторых, неудовлетворительная функциональность из-за пространственно произвольного разрушения оболочки метательного заряда под действием импульса силы, формируемого срабатываем ЭКВ, в результате чего процесс передачи тепловой энергии в объеме и месту приложения является вариативным.
При этом инициирование метательного заряда по времени происходит различно, заметно отличаясь по величине и форме форса пламени, поступающего на инициирование замедлителя.
Учитывая, что метательный импульс развивается практически постоянной величины, дальность постановки дымовой завесы под влиянием перечисленных причин колеблется в неприемлемо большом диапазоне для практического применения дымовой гранаты с недостаточно эффективной маскирующей способностью.
Кроме того, интенсивность дымообразования известной гранаты ограничена относительно медленным горением монолитных дымообразующих
слоев ее функциональных прессованных таблеток.
Задачей, на решение которой направлено настоящая полезная модель, является повышение функциональной надежности и эффективности дымообразования при интенсификации постановки маскирующей завесы.
Требуемый технический результат достигается тем, что в известной дымовой гранате, содержащей соосно скрепленные цилиндрический корпус, где размещен штабель из дискообразных таблеток, осевые сквозные отверстия которых образуют центральный канал, и реактивный хвостовик с распределенными газовыводами, несущий инициирующее устройство, примыкающее к оболочке метательного порохового заряда, а также пиротехнический замедлитель с воспламенителем, направленные в центральный канал штабеля функциональных таблеток, каждая из которых выполнена трехслойной, имея впрессованную внутри прослойку из воспламенительного состава, при этом один из ее дымообразующих слоев по толщине разделен пазами на сектора, согласно изобретению, толщина дымообразующих слоев функциональной таблетки составляет 0,35-0,45 ее высоты, пазы дымообразующего слоя таблетки имеют профиль равнобедренного треугольника, основание которого соизмеримо с высотой, а оболочка метательного заряда со стороны инициирующего устройства ослаблена концентраторами разрушения в виде диаметральных рифлей, при этом толщина фрагментированного пазами дымообразующего слоя таблетки составляет 0,42-0,45 ее высоты, а толщина монолитного дымообразующего слоя - соответственно 0,35-0,38.
Отличительные признаки обеспечили повышение функциональной надежности и эффективности действия дымовой гранаты по назначению при интенсификации дымообразования и создании маскирующей завесы большего объема.
Выбранные форма и геометрические параметры клиновых пазов на торце функциональных таблеток обеспечивают формирование в них газового клина, действующего подобно кумулятивной воронке, образуя высокотемпературное уплотнение в глубине паза, активно прожигающее монолитный дымообразующий слой поперек.
Прожигание монолитного дымообразующего слоя таблетки по симметричным пазам, при динамичном выгорании воспламенительной прослойки, образует несколько (в примере по полезной модели - 8 шт.) автономных фрагментов, которые реактивно отбрасываются друг от друга, продолжая гореть.
При этом увеличивается поверхность горения функциональных таблеток и, следовательно, производительность дымообразования в большем пространстве, то есть динамичнее формируется более объемная дымовая завеса.
Выбранная толщина воспламенительной прослойки таблеток однозначно определяет ширину диаметральных пазов на торцевой поверхности дымообразующего слоя. Таким образом технологически задается эффективное газодинамическое воздействие формируемого при горении таблетки газового клина в ее пазах оптимальной формы и размеров, в результате чего образуется остронаправленный факел, интенсивно разделяющий монолитный
дымообразующий слой таблеток на адекватные сектора, изначально выполненным в разделенном дымообразующем слое посредством диаметральных клиновых пазов треугольной формы.
Выполнение одного дымообразующего слоя монолитным необходимо для обеспечения несущей прочности функциональных таблеток в штабеле гранаты, достаточной при осевом нагружении усилием метания, толщина которого оптимизирована по минимуму в диапазоне 0,35-0,38 высоты таблетки, при необходимой для стабильной передачи.
Сформированный крутой наклон к оси поверхностей клинового паза в дымообразующем слое таблеток создает в нем газовый затвор из продуктов горения воспламенительной прослойки, формируя острый направленный в глубину пламенный форс, который динамично прожигает монолитный дымообразующий слой по толщине, фрагментируя его на автономно горящие сектора. При этом автоматически инициируется горение смежных дымообразующих слоев примыкающих таблеток с торцевых поверхностей горячими газами в зазоре.
С учетом необходимой для стабильной передачи огневого фронта минимальной толщины воспламенительной прослойки 3 мм, толщина фрагментированного клиновыми пазами дымообразующего слоя составляет 0,42-0,45 высоты функциональной таблетки.
Выполнение на оболочке метательного заряда, со стороны инициирующего устройства, диаметральных рифлей предназначено для направленного гарантированного ее разлома по центру в направлении огневой цепи гранаты (к воспламенителю, размещенному в центральном канале штабеля функциональных таблеток), и формирования острого факела горячих продуктов горения метательного заряда, подаваемого на инициирование пиротехнического замедлителя, обеспечивающего заданную временную задержку, необходимую для вылета гранаты из пускового устройства.
Следовательно, каждый существенный признак необходим, а их совокупность является достаточной для получения новизны качества, неприсущей признакам в разобщенности, то есть поставленная техническая задача достигается не суммой эффектов, а новым сверхэффектом суммы признаков.
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 не известно, а с учетом возможности промышленного серийного изготовления на существующем оборудовании дымовых гранат, можно сделать вывод о соответствии критериям патентоспособности.
Сущность полезной модели поясняется чертежом, который имеет чисто иллюстративные цели и не ограничивает объема притязаний совокупности признаков формулы. На чертеже изображены:
на фиг.1 - предложенная дымовая граната;
на фиг.2 - функциональная таблетка, вертикальный разрез;
на фиг.3 - вид по стрелке А на фиг.2.
на фиг.4 - оболочка метательного заряда, вид снизу;
на фиг.5 - разрез по Б-Б на фиг.4.
Предлагаемые дымовые гранаты устанавливаются в пусковых устройствах на борту бронетехники и выстреливаются автоматически по сигналу оператора для постановки маскирующей дымовой завесы, необходимой для скрытного перемещения, и ложных целей в форме источников инфракрасного излучения, имитирующих нагретый в работе двигатель.
Дымовая граната (фиг.1) состоит из двух структурных элементов: цилиндрического корпуса 1 и реактивного хвостовика 2, смонтированных соосно, при этом тонкостенный корпус 1 геометрически замкнут, посредством завальцовки торца, на фланце хвостовика 2.
В корпусе 1 установлен штабель из свободно уложенных функциональных таблеток 3, выполненных из прессованных составов в три слоя.
Каждая таблетка 3 (фиг.1, 2) имеет форму кольцевого диска с осевым сквозным отверстием 4, образующим совокупно с подобными центральный канал 5 штабеля гранаты.
Таблетка 3 структурно содержит два пиротехнических дымообразующих слоя 6 и 7 соответственно монолитный и фрагментированный по толщине на сектора посредством диаметральных пазов 8 (фиг.3) и впрессованную между ними конгруэнтной формы воспламенительную прослойку 9 пиропорохового состава, скорость горения которого по определению существенно выше скорости горения пиротехнического дымового состава слоев 6, 7.
Толщина дымообразующих слоев 6 и 7 таблетки 3 составляет 0,35-0,38 и 0,42-0,45 ее высоты соответственно, а толщина воспламенительной прослойки 9 ограничена 3 мм.
Выбранные геометрические соотношения были рассчитаны по математической модели планирования эксперимента на основе теории горения и отработаны экспериментально для надежного и эффективного функционирования по назначению.
При этом оптимизированы профиль и размеры диаметральных пазов 8, глубина которых соответствует толщине дымообразующего слоя 7, то есть обеспечивается взаимосвязь с прослойкой 9 для функционального взаимодействия.
В штабеле таблетки 3 установлены в ориентированной последовательности с примыканием их дымообразующих их слоев 6 и 7.
В несущем хвостовике 2 установлены осевой инициатор 10 воспламенения (ЭКВ), примыкающий к оболочке 11 метательного заряда 12, сообщающегося с дымовыводящими каналами 13, распределенными в объеме хвостовика 2.
Оболочка 11 со стороны ЭКВ 10 выполнена с рифлениями 14 (фиг.4 и 5), пересекающимися в центре, которые служат концентраторами ее разрушения при динамическом нагружении ударным импульсом факела от сработавшего ЭКВ 10.
Над метательным зарядом 12 через диафрагму 15 установлен пиротехнический
замедлитель 16, выходная воронка 17 которого направлена на воспламенитель 18, расположенный в центральном канале 5 штабеля функциональных таблеток 3.
Действует дымовая граната следующим образом.
При выстреле электрический импульс подается на ЭКВ 10, форсом пламени которой динамически прорывается по центру оболочка 11 и практически мгновенно воспламеняется метательный заряд 12.
Газообразные продукты горения метательного порохового заряда 12 через дросселирующее отверстие диафрагмы 15 направляются на воспламенение пиротехнического состава замедлителя 16 и через каналы 13 хвостовика 2 в свободный объем трубы пусковой установки, где накапливаются, повышая давление, в результате чего граната, преодолев усилие зацепления с фиксатором, выстреливается на заданное расстояние.
Через время, необходимое для выхода гранаты из пусковой установки, которое с гарантией задано временем горения состава замедлителя 16, воронкой 17 под действием динамично сгорающего усилительного заряда вокруг нее (условно не показан) формируется плотный форс огня, струей направляемый к воспламенителю 18, инициируя его горение.
При горении воспламенителя 18 стремительно повышается температура внутри центрального канала 5 штабеля таблеток 3 и в зазорах с корпусом 1, от чего воспламеняется с открытых торцов термочувствительный состав их прослоек 9 (в осевом отверстии 4 и по наружной цилиндрической поверхности таблеток 3).
Пламенным горением прослойки 9 воспламеняются примыкающие поверхности дымообразующих слоев 6 и 7 таблеток 3, в частности, в условно закрытых пазах 8, где образуется уплотнение генерируемых газоаэрозольных продуктов горения составов прослойки 9 и слоев 6, 7.
Избыток этой высокотемпературной смеси поступает в зазоры между примыкающими таблетками 3, воспламеняя смежные поверхности их слоев 6 и 7.
Возросшим давлением внутри корпуса 1 хвостовик 2 реактивно смещается назад и, разгиная завальцовку, отсоединяется от корпуса, при этом составные элементы корпуса 1 радиально раздвигаются, освобождая штабель горящих таблеток 3, которые рассеиваются набегающим потоком воздуха.
Переуплотненные в клиновых диаметральных пазах 8 слоя 7 горячие газообразные продукты горения направленным форсом прожигают щель в монолитном слое 6 каждой таблетки 3, разделяя ее на автономно горящие секторные фрагменты, адекватные секторам слоя 7.
При сгорании воспламенительной прослойки 9 генерируемым аэрозолем горящие фрагменты слоев 6 и 7 дополнительно рассеиваются в пространстве, что увеличивает объем формируемого дымового облака.
Таким образом, организацией газодинамической последовательности функционирования дымообразующего наполнения гранаты конструктивно модернизированными таблетками автоматически обеспечивается их горение
по развитой поверхности в пространстве большего объема, что дает увеличенную, сравнительно со штатной, дымовую завесу за более короткий промежуток времени.
Опытная проверка усовершенствованной огневой цепи предложенной дымовой гранаты подтвердила абсолютную надежность срабатывания.
Положительные результаты испытаний предложенной конструкции дымовой гранаты позволяют рекомендовать Заказчику ее практическую реализацию в изделиях поставки.