МОРСКОЙ СИГНАЛЬНЫЙ БОЕПРИПАС
MARINE SIGNALING AMMUNITION

Изобретение относится к области военной техники, а именно к сигнальным боеприпасам, предназначенным для стрельбы из морских гранатометных систем.
При разработке сигнальных боеприпасов к морским гранатометным системам основные технические трудности в обеспечении заданной надежности действия возникают при проектировании схемы разделения боеприпаса, воспламенения пиротехнического состава факела, выброса сигнального устройства из корпуса боеприпаса, всплытия сигнального устройства без затухания пиротехнического состава факела и вертикальная ориентация сигнального устройства.
Известен морской сигнальный боеприпас [1], содержащий герметичный корпус в виде оболочки и дна, взрыватель, воспламенительно-вышибной заряд в чашке, сигнальное устройство, включающее корпус в виде стакана из материала с положительной плавучестью и пиротехнический факел, а также разделительные вкладыши, поджатые до упора в оболочку боеприпаса и расположенные в продольных пазах на корпусе сигнального устройства. Соединение оболочки и дна корпуса (судя по рисунку к патенту) производится посадкой с натягом или на герметике.
Для удержания факела в вертикальном положении после всплытия корпус дна сигнального устройства облицован металлической втулкой, которая может быть изготовлена с осевым ступенчатым каналом для размещения в нем грузила в виде набора дисков. Кроме того, стакан по поверхности контакта с оболочкой пиротехнического факела армирован теплоизолирующей оболочкой [2].
При разделении боеприпаса с использованием данной конструкции, из-за расположения места разделения в зоне сигнального устройства, возможны перекосы разделительных вкладышей в корпусе сигнального устройства по причине неравномерной прочности (по длине окружности) корпуса. По этой причине возможно заклинивание сигнального устройства в корпусе и его повреждение. Кроме того, из-за облицовки корпуса сигнального устройства металлической втулкой и армирования его теплоизолирующей оболочкой происходит усложнение конструкции и технология сборки стакана, что приводит к увеличению трудоемкости изготовления продукции.
Известен также морской сигнальный боеприпас [3] (прототип), который по устройству аналогичен [1], но при этом имеет ряд улучшений:
1 на внутренней поверхности оболочки в месте соединения ее с дном выполнено поднутрение, а на наружной поверхности дна имеется коническая поверхность, что позволяет соединить оболочку и дно методом закатки;
2 между сигнальным устройством и торцем полости дна размещена коническая пружина для обеспечения надежного выброса сигнального устройства из корпуса боеприпаса;
3 выполнена кольцевая проточка на наружной цилиндрической поверхности чашки, что позволяет после разделения корпуса боеприпаса обеспечить задержку чашки в конической части оболочки, тем самым предотвратить удар чашкой по сигнальному устройству.
К недостаткам данного технического решения следует отнести:
- имеется возможность повреждения сигнального устройства в момент разделения корпуса боеприпаса разделительными вкладышами из-за расположения места разделения в зоне сигнального устройства;
- подвижное соединение оболочки и дна не обеспечивают герметичность и жесткость конструкции боеприпаса, возможны проворот и осевое перемещение оболочки относительно дна при воздействии эксплуатационных нагрузок (вибрации, удара);
- усложнение конструкции пресс-формы (матрицы) для изготовления корпуса сигнального устройства, что ведет к удорожанию продукции;
- пороховые газы при срабатывании воспламенительно-вышибного заряда действуют в замкнутом объеме и давят на внутреннюю поверхность чашки, дно взрывателя и стенки оболочки, т.к. прорыву пороховых газов в сторону дна корпуса препятствует газодинамическая (обтюрирующая) канавка в виде кольцевой проточки на наружной цилиндрической поверхности чашки, поэтому внутренние элементы взрывателя необходимо выполнить достаточно прочными.В противном случае из-за разрушения элементов взрывателя возможно стравливание пороховых газов через внутреннюю полость взрывателя и, как следствие, спад давления, что может привести к отказу разделения корпуса боеприпаса и выброса сигнального устройства из него;
- усложнение конструкции сигнального устройства из-за использования металлической втулки и грузила для удержания факела в вертикальном положении после всплытия на поверхность воды.
Задачей предлагаемого изобретения является повышение надежности действия морского сигнального боеприпаса.
Технический результат состоит в повышении:
- безотказности разделения корпуса боеприпаса и выброса из него сигнального устройства без нарушения целостности его корпуса (разрушения);
- гарантированного воспламенения пиротехнического состава факела внутри корпуса головной части боеприпаса до разделения;
- гарантированного незатухания пиротехнического состава факела в момент соприкосновения с водной средой после разделения корпуса и его горения под водой до всплытия сигнального устройства на водную поверхность.
Технический результат достигается тем, что морской сигнальный боеприпас содержит корпус в виде оболочки и дна с внутренней полостью, взрыватель, узел воспламенительно-вышибного заряда с кольцевой пороховой таблеткой, сигнальное устройство, включающее цилиндроконический корпус в виде стакана из материала с положительной плавучестью и пиротехнический факел, и пружину, при этом оболочка и дно соединены между собой с помощью резьбы, причем в оболочке выполнена резьба с числом не более двух полных витков, а резьба на дне имеет не менее четырех полных витков. Узел воспламенительно-вышибного заряда выполнен в виде сложенных вместе двух тарелок, на торце которых на месте соприкосновения зеркально выполнены радиальные пазы, а на дне тарелок - сквозные огнепередаточные отверстия, причем в тарелке со стороны взрывателя выполнено одно центральное отверстие, а в тарелке со стороны сигнального устройства - два симметрично расположенные отверстия относительно оси. Тарелки установлены внутри оболочки, при этом тарелка с двумя отверстиями упирается о передний торец цилиндрического выступа дна корпуса боеприпаса. Кольцевая пороховая таблетка закреплена внутри кольца с торцевыми выступами, которая, в свою очередь, размещена внутри сложенных тарелок.
Соединение оболочки и дна с помощью резьбы позволяет обеспечить герметичность и жесткость конструкции боеприпаса, при котором исключаются проворот и осевое перемещение оболочки относительно дна при воздействии эксплуатационных нагрузок (вибрации, удара). Выполнение в оболочке внутренней резьбы с числом не более двух полных витков, а в наружной резьбе дна - не менее четырех полных витков, обеспечивает гарантированный срез выступов резьбы оболочки от действия избыточного давления пороховых газов воспламенительно-вышибного заряда и безотказное разделение корпуса боеприпаса. Выполнение в оболочке не более двух полных витков резьбы обеспечивает узкий диапазон разброса усилий разделения, что повышает безотказность разделения корпуса боеприпаса.
Расположение воспламенительно-вышибного заряда в разъемном корпусе в виде сложенных вместе двух тарелок, на торцах которых на месте соприкосновения зеркально выполнены радиальные пазы, а на дне тарелок - сквозные огнепередаточные отверстия, причем в тарелке со стороны взрывателя выполнено одно центральное отверстие, а в тарелке со стороны сигнального устройства - два симметрично расположенные отверстия относительно оси, обеспечивает защиту взрывателя от избыточного давления пороховых газов и позволяет снизить требования к прочности взрывателя.
Выполнение соотношения площади двух симметрично расположенных отверстий к площади центрального отверстия в тарелках в пределах 0,215-0,332, площади центрального отверстия в тарелке к суммарной площади поперечного сечения радиальных пазов в пределах 0,032-0,050, а соотношения площади двух симметрично расположенных отверстий в тарелке к суммарной площади поперечного сечения радиальных пазов в пределах 0,008-0,014 позволяет повысить безотказность инициирования пороховой таблетки продуктами сгорания вышибного заряда взрывателя и передачи огневого импульса от пороховой таблетки на пиротехнический факел сигнального устройства.
Наличие радиальных пазов на торцах тарелок обеспечивают проход части пороховых газов через зазор между оболочкой и цилиндрическим выступом дна до места соединения, что позволяет производить их разделение при меньшей величине давления пороховых газов и растянуть по времени процесс среза выступов резьбы оболочки. Это дает возможность увеличения времени нахождения пороховых газов в замкнутом объеме корпуса для надежного воспламенения пиротехнического состава факела до разделения. В противном случае возможно попадание воды на пиротехнический состав факела в момент его воспламенения из-за быстротечности процесса разделения корпуса.
Смещение торцевых выступов кольца относительно зеркально расположенных радиальных пазов в тарелках позволяет образовать сквозные радиальные каналы для свободного перетекания пороховых газов из внутреннего объема в тарелках в зазор между оболочкой и цилиндрическим выступом дна корпуса боеприпаса, что обеспечивает уменьшение величины давления пороховых газов между тарелками.
Наличие цилиндрического выступа дна длиной не менее одного калибра боеприпаса повышает надежность функционирования сигнального устройства от момента воспламенения пиротехнического факела до его выброса из корпуса после разделения, безопасность разделения корпуса боеприпаса и выброса из него сигнального устройства без нарушения целостности (разрушения) стакана. Увеличивается длительность процесса воспламенения для надежного зажжения пиротехнического факела в замкнутом объеме при разделении без воздействия внешней среды (воды). Не требуется дополнительных разделительных вкладышей вокруг стакана и выполнение продольных пазов в стакане, через которые передается усилие на разделение корпуса боеприпаса.
Расположение соединительной резьбы у основания выступа позволяет увеличить внутренний объем в корпусе для уменьшения давления пороховых газов, что позволяет растянуть по времени процесс среза выступов резьбы оболочки и надежно воспламенить пиротехнический состав факела до разделения.
Выполнение общей длины стакана к длине пиротехнического факела в пределах 0,667-0,681, длины цилиндрического участка стакана к общей длине стакана в пределах 0,673-0,711, а выполнение отношения диаметра стакана к общей длине стакана в пределах 0,738-0,749 позволяют повысить плавучесть сигнального устройства и эффективность его действия.
Для удержания сигнального устройства в вертикальном положении после всплытия стакан выполнен длиной 0,667-0,681 от общей длины пиротехнического факела и размещен со стороны узла воспламенительно-вышибного заряда, что позволяет отказаться от металлической втулки на дне стакана и дополнительного грузила. Наличие участка длиной 0,319-0,333 (разница между общей длиной пиротехнического факела и длиной стакана) на оболочке пиротехнического факела, свободного от контакта с поверхностью стакана, позволяет отказаться от теплоизолирующей оболочки, т.к. в период горения пиротехнического состава факела тепло через открытый участок оболочки отводится непосредственно в водную среду. Происходит охлаждение закрытого стаканом участка оболочки пиротехнического факела, что позволяет исключить возгонку материала корпуса стакана в период горения пиротехнического состава.
Для надежного выброса сигнального устройства из корпуса после разделения между сигнальным устройством и торцем полости дна установлена пружина цилиндрической формы, которая в сжатом состоянии удерживается посредством чашки на дне пиротехнического факела, при этом высота пружины после разжатия больше или равна глубине полости дна корпуса боеприпаса.
В морском сигнальном боеприпасе отношение площади зазора между цилиндрическим выступом дна корпуса боеприпаса и стаканом сигнального устройства к площади поперечного сечения камеры дна может составлять 0,004-0,029.
При уменьшении данного соотношения возможны случаи застревания сигнального устройства во внутренней полости дна, что уменьшает вероятность безотказной работы сигнального устройства (при невыходе из корпуса сигнальное устройство с горящим факелом тонет вместе с дном корпуса и двигательным устройством).
Увеличение данного соотношения может привести к перекосу сигнального устройства и его заклинивание во внутренней полости дна, что приводит к уменьшению вероятности безотказной работы сигнального устройства (при невыходе из корпуса сигнальное устройство с горящим факелом тонет вместе с дном корпуса и двигательным устройством).
В морском сигнальном боеприпасе отношение площади зазора между цилиндрическим выступом дна корпуса боеприпаса и оболочкой боеприпаса к площади поперечного сечения камеры оболочки может составлять 0,004-0,015.
Уменьшение данного соотношения может привести к уменьшению объема во внутреннем пространстве корпуса, что приведет к увеличению давления и, как следствие, к ускоренному разделению корпуса. В этом случае возможно попадание воды на пиротехнический состав факела в момент его воспламенения, приводящее к его затуханию.
Увеличение данного соотношения при сохранении наружных диаметральных размеров оболочки и корпуса сигнального устройства приводит либо к уменьшению толщины оболочки, либо к уменьшению толщины цилиндрического выступа дна, что в обоих случаях снижает прочностные характеристики данных деталей и, как следствие, уменьшается надежность действия сигнального боеприпаса.
На фиг. 1 показан общий вид морского сигнального боеприпаса.
На фиг. 2 показано в увеличенном масштабе резьбовое соединение оболочки с дном корпуса.
На фиг. 3 показан узел воспламенительно-вышибного заряда.
На фиг. 4 показаны в разрезе пороховая таблетка, кольцо с торцевыми выступами, и тарелка с двумя отверстиями в оболочке корпуса боеприпаса.
На фиг. 5 показано кольцо с торцевыми выступами.
На фиг. 6 показана тарелка с центральным отверстием и радиальными пазами.
На фиг. 7 показана тарелка с двумя осесимметричными отверстиями и радиальными пазами.
Морской сигнальный боеприпас состоит из взрывателя 1, корпуса 2 и реактивного двигателя 3 со стабилизатором 4. Корпус 2 состоит из оболочки 5 и дна 6, внутри которых размещены узел воспламенительно-вышибного заряда 7, сигнальное устройство 8, включающее цилиндроконический стакан 9 и пиротехнический факел 10, цилиндрическая пружина 11 и чашка 12. Оболочка 5 и дно 6 соединены между собой с помощью резьбы 13. Узел воспламенительно-вышибного заряда 7 состоит из кольцевой пороховой таблетки 14, закрепленной внутри тарелок 16 и 17 посредством кольца 15. Тарелка 17 упирается о передний торец выступа 18 дна корпуса боеприпаса.
Работа морского сигнального боеприпаса происходит следующим образом.
При ударе о воду срабатывает взрыватель 1 боеприпаса и воспламеняет через центральное отверстие 20 тарелки 16 кольцевую пороховую таблетку 14 воспламенительно-вышибного заряда 7. От воздействия продуктов сгорания пороховой таблетки 14, истекающих через два симметрично расположенных отверстия 21 в тарелке 17, происходит воспламенение пиротехнического состава факела 10 сигнального устройства 8, при этом часть пороховых газов отводится обратно назад к взрывателю 1 через центральное отверстие 20 в тарелке 16, а основная масса пороховых газов стравливается через зеркально расположенные радиальные пазы 19 в тарелках 16 и 17, которые сперва проходят между торцевыми выступами 22 кольца 15, и, попадая в зазор между оболочкой 5 и цилиндрическим выступом 18 дна 6 корпуса боеприпаса, обеспечивают уменьшение величины давления пороховых газов между тарелками.
Одновременно между тарелками 16 и 17 создается избыточное давление пороховых газов, которое через тарелку 17 и цилиндрический выступ 18 передает усилие на срез резьбы 13 на корпусе 2. После нарастания давления внутри тарелок до определенной величины начинается движение тарелки 17 по внутренней поверхности оболочки 5 и срез короткой резьбы в оболочке 5. Происходит разделение корпуса боеприпаса и прорыв пороховых газов в окружающую водную среду сперва через зазор между оболочкой 5 и цилиндрическим выступом 18 дна 6, затем, после окончательного выхода оболочки 5 за срез цилиндрического выступа 18 дна 6 корпуса, через всю площадь поперечного сечения камеры оболочки 5.
После потери силовой связи между оболочкой 5 и дном 6 цилиндрическая пружина 11 через чашку 12 выталкивает сигнальное устройство 8 из внутренней полости дна 6, которое всплывает на поверхность воды и подает светодымовой сигнал.
Реализация предлагаемых технических решений в конструкции морского сигнального боеприпаса, подтвержденная результатами испытаний по водной акватории, позволила повысить надежность его действия за счет обеспечения безотказного и безопасного выброса сигнального устройства из корпуса боеприпаса, гарантированного воспламенения пиротехнического состава факела внутри корпуса до разделения и незатухания пиротехнического состава факела как в момент разделения корпуса, так и в момент всплытия сигнального устройства на водную поверхность.
Данные технические решения реализованы в перспективном морском сигнальном боеприпасе повышенной эффективности.
Источники информации:
1 Патент RU №2364822 C1 F42B 12/40, опубл. 20.08.2009 Бюл. №23.
2 Патент RU №2364821 C1 F42B 12/40, опубл. 20.08.2009 Бюл. №23.
3 Патент RU №2369828 C1 F42B 12/40, опубл. 10.10.2009 Бюл. №28.