ТРУБКА ВОСПЛАМЕНИТЕЛЬНАЯ ЭЛЕКТРОУДАРНОГО ДЕЙСТВИЯ
IGNITER TUBE OF ELECTRIC IMPACT ACTION

Предлагаемое изобретение относится к средствам воспламенения (СВ), а именно, для зажжения пороховых метательных зарядов артиллерийских боеприпасов картузного заряжания.
Воспламенение боеприпасов картузного (безгильзового) заряжания связано с рядом трудностей, не допускающих применение штатных универсальных средств воспламенения.
Тактико-технические характеристики современных крупнокалиберных выстрелов для самоходных артустановок (САУ) с переменным модульным метательным зарядом (ПММЗ) взамен картузов выдвигают следующие требования к СВ: выдерживать широкий диапазон давлений от нескольких десятков до 450÷500 МПа, при этом обеспечивать зажигание отдельно стоящих у дна снаряда модульных метательных зарядов (модулей) на расстоянии до 1500 мм и экстрактирование без задержки при автоматической стрельбе. При этом увеличение расстояния для зажжения отдельных модулей влечет за собой усиление собственного заряда СВ, что в свою очередь увеличивает риск нарушения механической прочности конструкции трубки при выстреле.
В уровне техники, включающем общедоступные источники информации, не обнаружены конструкции средств воспламенения (СВ), позволяющие решить задачу зажигания переменного модульного метательного заряда артиллерийского выстрела картузного заряжания большого калибра самоходных артустановок и соответствующие изложенным выше требованиям.
Технической задачей настоящего изобретения является создание конструкции СВ для боеприпасов крупнокалиберных САУ с ПММЗ, обеспечивающей безотказное функционирование артиллерийского комплекса в широком диапазоне давлений выстрела, автоматическую досылку и незатрудненную экстракцию и обладающей способностью зажигать как полный набор модулей, так отдельно стоящие у дна снаряда модули метательного порохового заряда. Согласно предлагаемому изобретению поставленная задача достигается тем, что в электроударной трубке (ЭУТ), содержащей металлический корпус, электрозапал, капсюль - воспламенитель ударного действия, обтюрирующий узел, представляющий собой клапан в виде конуса (узел с подвижным конусом - клапаном), герметизирующую заглушку, введены следующие конструктивные решения.
В тонкостенной части корпуса трубки образована форкамера в виде расширяющейся к дульному срезу конусной полости, свободной от всех элементов конструкции. Воспламенительный заряд ЭУТ выполнен комбинированным, состоящим из усилителя, представляющего собой запрессованную навеску пиротехнического состава, и дымного, преимущественно, крупнозернистого пороха, изолированного от усилителя бумажным или иным сгораемым кружком и размещенного в отдельной цилиндрической полости корпуса, закрытой кружком из картона или сгораемого материала.
Объемы форкамеры и полости, занимаемой дымным ружейным порохом, имеют определенное соотношение 1,5÷2,5 к 1, а масса этого же пороха насыпного плюс запрессованные канальные шашки соотносится с массой пиротехнического усилителя как 8÷12 к 1.
На фигуре представлена принципиальная конструкция предлагаемой ЭУТ, имеющей корпус 1, в котором размещены:
- электроударный узел, состоящий из гайки зажимной 8 с опрессованной изолятором 9 доньевой втулки 2, на дно которой помещен капсюль-воспламенитель типа «Боксер» 3 с неоржавляющим ударно-воспламенительным составом (УВС), закрепленный резьбовой втулкой 10, поверх втулки установлен дисковый электрозапал с мостиком накаливания 7 и инициирующим ВВ (ИВВ), а весь узел обжимается фольговой шайбой 11;
- внутренний обтюрирующий узел с подвижным конусом-клапаном 4, перемещение которого ограничивает втулка резьбовая 12 с диафрагмированным дном и запрессованным в нее усилителем из пиротехнического состава 13 с изолирующим бумажным или из сгораемого полотна кружком 14, заряд в виде канальных шашек 15 и насыпного дымного, преимущественно, крупнозернистого пороха 5, прикрытого наклеенным картонным или из сгораемой нитропленки кружком 16, свободная конусная полость-форкамера 17, закрываемая заглушкой 6, выполненной из картона и герметизирумой по всей поверхности компаундом.
Принцип работы выше описанной ЭУТ заключается в следующем:
При подаче электрического напряжения от ударноэлектрического спускового механизма (УЭСМ) артсистемы на корпус (минус) и доньевую втулку (плюс) мостики накаливания электрозапала нагреваются и воспламеняют ИВВ, а заодно и УВС капсюля, возникший тепловой импульс поднимает конус-клапан и через диафрагмированные отверстия дна резьбовой втулки воспламеняет пиротехнический усилитель, который в свою очередь зажигает заряд дымного ружейного пороха. Продукты горения комбинированного заряда проникают в форкамеру и расширяясь плавно (в отличии от прототипа) нагружают стенки корпуса трубки, деформируя их до выбора в посадочном месте патронника зазора, который может достигать в максимуме 130 мкм.
Образовавшийся воспламенительный импульс разрушив заглушку и пройдя через огнепередаточный канал грибовидного стрежня, воспламеняет модули ПММЗ, пороховые газы которого обратным давлением доводят тонкостенную часть корпуса ЭУТ и посадочное гнездо патронника до упруго-пластической деформации, обтюрируя тем самым давление выстрела.
Конусная внутренняя поверхность форкамеры, расширяясь в сторону дульной части, конгруэнтно переходит в наружную поверхность корпуса с утонением стенок от 1,2÷1,5 мм до 0,5÷0,7 мм, что позволяет «закусывать» тонкое дульце корпуса в посадочном месте патронника мм, облегчая тем самым удержание от прорыва пороховых газов в первоначальный момент действия давления, особенно при стрельбе малым количеством модулей ПММЗ.
Аналогично трубка действует и при запуске от ударного импульса бойком УЭСМ по капсюлю - воспламенителю 5, с той только разницей, что в этом случае капсюль зажигает ИВВ электрозапала, а не наоборот.
Важным обстоятельством в решении конструкции ЭУТ является подбор оптимального соотношения объемов форкамеры и полости, занимаемой дымным ружейным порохом, а также его массой и массой пиротехнического усилителя. Эти соотношения определены экспериментальными исследованиями и составляют:
1
2
- между объемами форкамеры (V) и пороховой полостью (V) 1,5÷2,5 к 1;
1
2
- между массами пороха (m) и пиротехнического составов (m) 8÷12 к 1.
Если соотношение между объемами полостей меньше 1,5, то наблюдается скачкообразный (острый) фронт нарастания давления и возникает некоторый риск появления трещин корпуса ЭУТ, соотношение более 2,5 нецелесообразно по конструктивным соображениям - увеличиваются габариты СВ без достаточного эффекта по воспламеняющей способности и из-за снижения обтюрирующей способности тонкостенной части корпуса в гнезде патронника. Экспериментальные данные, полученные в сопловой установке (табл.1).
Табл.1
V<sub>1</sub>/V<sub>2</sub>
Р, собственное давление, создаваемое ЭУТ (МПа)
t<sub>2</sub>, фронт нарастания давления (с)
Кол-во опытов
Результаты испытаний
1 к 1 (V<sub>1</sub>=V<sub>2</sub>=2,99 см<sup>3</sup>)
38,0
0,005
10
Значительное динамическое нагружение стенок корпуса, микротрещины у дульца трубки (2 опыта)
1,5 к 1 (V<sub>1</sub>=4,49 см<sup>3</sup>, V<sub>2</sub>=2,99 см<sup>3</sup>)
28,0
0,011
10
Снижение динамического нагружения, микротрещин не обнаружено
2,0 к 1 (V<sub>1</sub>=5,98 см<sup>3</sup> V<sub>2</sub>=2,99 см<sup>3</sup>)
25,0
0,014
10
2,5 к 1 (V<sub>1</sub>=7,48 см<sup>3</sup> V<sub>2</sub>=2,99 см<sup>3</sup>)
23,0
0,016
10
3,0 к 1 (V<sub>1</sub>=8,97 см<sup>3</sup> V<sub>2</sub>=2,99 см<sup>3</sup>)
18,0
0,047
10
Небольшое динамическое нагружение. снижение обтюрирующей способности, закопчение корпуса
Соотношение между компонентами комбинированного собственного заряда трубки также установлено экспериментальным путем. Если соотношение масс пороха и пиротехнического состава меньше 8 к 1, то значительно уменьшается расстояние, на котором трубка способна воспламенять удаленный метательный заряд выстрела, если больше 12 к 1 может происходить разрушение отдельных модулей полного ПММЗ из-за мощного воспламенительного импульса, вследствие чего возникают волновые процессы, нарушающие расчетные баллистические характеристики снаряда, вплоть до разрушения материальной части артсистемы. Данные полученные в установке измеряющей форс пламени, с помощью фотодатчиков (табл.2).
Табл.2
m<sub>1</sub>/m<sub>2</sub>
S, длина форса пламени (мм)
Кол-во опытов
Результаты испытаний
7 к 1m<sub>1</sub>=0,24 гm<sub>2</sub>=1,68 г
800-900
5
Незажжение доп. воспламенителя одиночного наиболее удаленного от СВ модуля МЗ
8 к 1m<sub>1</sub>=0,24 гm<sub>2</sub>=1,92 г
5
Стабильное зажжение доп. воспламенителя одиночного наиболее удаленного от СВ модуля MЗ при t ±50°C
10 к 1m<sub>1</sub>=0.24 гm<sub>2</sub>=2,4 г
1200-1300
5
12 к 1m<sub>1</sub>=0,24 гm<sub>2</sub>=2,88 г
5
13 к 1m<sub>1</sub>=0,24 гm<sub>2</sub>=3,12 г
1400-1500
5
Разрушение оболочки, имитирующей ПММЗ, при ее расположении у зеркала посадочного места ЭУТ
Предложенная конструкция ЭУТ прошла испытания с положительными результатами в стендовых условиях и натурных (полигонных) стрельбах.