Предохранительно-исполнительный механизм взрывателя
Владельцы патента RU 2400701:
Федеральное государственное унитарное предприятие "Российский федеральный ядерный центр - Всероссийский научно-исследовательский институт экспериментальной физики" - ФГУП "РФЯЦ-ВНИИЭФ" (RU)
Изобретение относится к предохранительно-исполнительным механизмам взрывателей. Механизм содержит корпус, в котором размещены огневая цепь, включающая электродетонатор и передаточный заряд, заслонка огневой цепи, установленная с возможностью перемещения под действием пружины сжатия, пиротехнический стопор для удержания заслонки в исходном состоянии, фиксатор заслонки в сработанном состоянии и электрический соединитель для связи с прибором управления взрывателем. При этом в механизм дополнительно введены электромеханический стопор, включающий шаговый двигатель, на валу которого установлено устройство преобразования вращательного движения вала в поступательное перемещение элемента зацепления с заслонкой, а также термопредохранительный стопор для блокировки заслонки огневой цепи в исходном состоянии при превышении безопасной температуры эксплуатации. В заслонке выполнены два паза для удержания ее в исходном состоянии электромеханическим и пиротехническим стопорами с возможностью вывода из зацепления с ними в заданной последовательности их срабатывания и третий паз - для блокировки термопредохранительным стопором. Повышается безопасность взрывателя и боеприпасов на всех этапах эксплуатации и боевого применения. 1 з.п. ф-лы, 2 ил.
Изобретение относится к военной технике, в частности к взрывателям боеприпасов.
Современные требования, предъявляемые к безопасной эксплуатации боеприпасов различного типа оружия, ставят перед разработчиками взрывателей задачу создания устройств, обладающих повышенной безопасностью в условиях воздействия различных помех и несанкционированных действий, а также в аварийных ситуациях. При этом задача создания безопасных взрывателей должна решаться одновременно по двум направлениям: с одной стороны, система предохранения и взведения должна быть построена таким образом, чтобы снятие ступеней предохранения и последующее приведение системы в состояние готовности к срабатыванию происходило только после поступления от приборов автоматики боеприпаса специальных, уникальных по своей форме исполнительных команд, например, в виде последовательно чередующихся электрических импульсов заданной амплитуды, длительности и их количества, а с другой стороны, в случае аварийного воздействия на боеприпас или взрыватель его конструкция должна обеспечивать сохранение безопасного состояния, при котором даже срабатывание отдельных элементов системы предохранения и средств инициирования не приводило бы к аварийному срабатыванию.
Известно запальное устройство (патент RU №2256147 С1 «Запальное устройство для морских мин», F42C 14/04, опубл. 07.10.2005 г.), содержащее в защитном корпусе из электропроводного материала исполнительно-детонационную (огневую) цепь, включающую электровоспламенитель и детонатор, соединитель для связи устройства по электрическим цепям с прибором управления действием мины, микропереключатель и кинематически связанные с его штоком подпружиненные сигнальный и блокирующие стопоры, а также движок с капсюлем-детонатором, смещенным в исходном положении относительно передаточного заряда над детонатором, защитный электрический контур в виде LC-фильтров, пусковые электровоспламенитель и стопор, кинематически связанный с движком, имеющим выступ со стороны блокирующего стопора.
Срабатывание данного устройства обеспечивается только в случае установки его в запальный стакан мины и подключении бортового соединителя по электрическим цепям к прибору управления действием мины, при котором происходит механическое поджатие сигнального стопора и штока микропереключателя. При этом осуществляется подключение электровоспламенителя пускового стопора к электрическим цепям мины. Далее при подаче на бортовой соединитель электрического импульса происходит срабатывание электровоспламенителя и пускового стопора, освобождающего движок, перемещающийся под действием пружины в боевое положение, при котором замыкается электрическая цепь, а огневая цепь, составленная из капсюля-детонатора, передаточного заряда и детонатора, совмещается, и изделие является полностью взведенным по огневой цепи. При поступлении электрической команды от системы управления происходит срабатывание.
Данное техническое решение выбрано в качестве прототипа.
Недостатками устройства, выбранного в качестве прототипа, являются:
- снижение безопасности в составе боеприпаса, так как при установке устройства в запальный стакан мины автоматически происходит подключение его электрических цепей к цепям прибора управления действием мины;
- наличие только одной ступени предохранения, удерживающей заслонку (движок) огневой цепи в исходном (безопасном) состоянии;
- параметры электрического импульса на задействование пускового (пиротехнического) стопора не являются уникальными и легко воспроизводимы обычными источниками тока;
- его установка в мину должна производиться только непосредственно перед использованием, что не позволяет обеспечить состояние полной собранности и контроль исходного состояния в составе боеприпаса.
Кроме того, в случае аварийного воздействия теплового поля пожара не исключается срабатывание пускового воспламенителя, вследствие чего происходит срабатывание пускового стопора и взведение устройства по огневой цепи.
В последующем безопасность устройства и боеприпаса в целом определяется только взрывобезопасностью элементов огневой цепи: капсюля-детонатора, передаточного заряда и детонатора в условиях теплового воздействия.
Технический результат, полученный при осуществлении изобретения, заключается в повышении безопасности взрывателей и боеприпасов на всех этапах эксплуатации и боевого применения, а также в аварийных ситуациях, в частности при воздействии теплового поля пожара.
Дополнительным техническим результатом является миниатюризация электрических контактов и повышение надежности замыкания ими электрических цепей.
Указанный технический результат достигается тем, что в предохранительно-исполнительном механизме взрывателя, содержащем размещенные в корпусе огневую цепь, включающую электродетонатор и передаточный заряд, заслонку огневой цепи, установленную с возможностью перемещения под действием пружины сжатия, пиротехнический стопор для удержания заслонки в исходном состоянии, фиксатор заслонки в сработанном состоянии и электрический соединитель для связи с прибором управления взрывателем, новым является то, что в механизм дополнительно введены термопредохранительный стопор и электромеханический стопор, включающий шаговый двигатель, на валу которого установлено устройство преобразования вращательного движения вала в поступательное перемещение элемента зацепления с заслонкой, при этом в заслонке имеются два паза, выполненные таким образом, чтобы обеспечить удержание ее в исходном состоянии электромеханическим и пиротехническим стопорами с возможностью вывода из зацепления с ними в заданной последовательности их срабатывания, и третий паз - для блокировки заслонки термопредохранительным стопором в исходном состоянии при превышении безопасной температуры эксплуатации.
Кроме того, для миниатюризации электрических контактов и повышения надежности замыкания ими электрических цепей в корпусе размещены две контактные группы включения электрических цепей контроля исходного состояния заслонки и цепи электродетонатора, управляемые магнитом, размещенным в заслонке.
Введение в предохранительно-исполнительный механизм электромеханического стопора и выполнение в заслонке двух пазов, форма и расположение которых обеспечивают удержание заслонки пиротехническим и электромеханическим стопорами в исходном состоянии, и последующий вывод ее из зацепления с ними при срабатывании стопоров в заданной последовательности, формируемой командами прибора управления взрывателем, позволяет повысить безопасность механизма, взрывателя и боеприпаса в целом.
Введение термопредохранительного стопора и размещение его в том же корпусе механизма позволяет дополнительно повысить безопасность устройства за счет блокировки заслонки (в которой для этого выполнен третий паз) в исходном состоянии при превышении безопасной температуры эксплуатации.
Заявляемое изобретение поясняется фигурами 1 и 2, на которых представлена электрокинематическая схема предохранительно-исполнительного механизма в исходном состоянии и боевом положении, соответственно. При этом стрелками на фигурах показаны направления перемещения подвижных элементов.
Механизм содержит корпус 1, в котором размещена огневая цепь, включающая электродетонатор 2 и передаточный заряд 3, установленный в заслонку 4, имеющую возможность перемещения под действием пружин 5. Система предохранения механизма включает установленные в корпусе 1 пиротехнический 6 и электромеханический 10 стопоры, после срабатывания которых заслонка 4 блокируется фиксатором 7, выполненным, например, в виде подпружиненного шарика. Связь механизма с прибором управления взрывателем осуществляется через соединитель 8. Электромеханический стопор 10 включает шаговый двигатель 11, на валу которого установлено устройство 12, преобразующее вращательное движение вала в поступательное перемещение элемента зацепления 13 с заслонкой 4, выполненное, например, в виде винтовой передачи. В корпусе 1 также размещен термопредохранительный стопор 9, обеспечивающий блокировку заслонки 4 в исходном состоянии в случае аварийного воздействия на механизм высоких температур, превышающих эксплуатационные. Термопредохранительный стопор 9 может быть выполнен, например, в виде подпружиненного штока, приводимого в движение после воздействия повышенной температуры на плавкий элемент.
В заслонке 4 выполнены два паза (А и Б), обеспечивающие в исходном состоянии ее зацепление с пиротехническим 6 и электромеханическим 10 стопорами соответственно. При этом паз А может быть выполнен, например, в виде цилиндрического отверстия, глубина которого обеспечивает надежное удержание заслонки 4 пиротехническим стопором 6, а паз Б выполнен цилиндрическим со ступенчатой поверхностью (см. фиг.1) для обеспечения зацепления с элементом 13. Расположение и форма указанных пазов обеспечивают возможность освобождения заслонки 4 в строго заданной последовательности срабатывания стопоров 6 и 10. В заслонке 4 также выполнен паз В, например, в виде цилиндрического отверстия, предназначенный для обеспечения блокировки заслонки в исходном состоянии термопредохранительным стопором 9 при превышении безопасной температуры эксплуатации.
В заслонке 4 установлен магнит 16, обеспечивающий управление (замыкание-размыкание цепей) размещенными в корпусе 1 двумя контактными группами 14 и 15. При этом, когда огневая цепь перекрыта заслонкой 4, которая удерживается пиротехническим 6 и электромеханическим 10 стопорами, магнит 16 замыкает контакт 14 (при этом контакт 15 разомкнут), что обеспечивает возможность проведения контроля исходного состояния. После последовательного срабатывания электромеханического 10 и пиротехнического 6 стопоров и открытия огневой цепи (см. фиг.2) магнит 16 замыкает контакт 15 (при этом контакт 14 размыкается), обеспечивая замыкание электрической цепи включения электродетонатора 2.
Действие исполнительно-предохранительного механизма в составе взрывателя и боеприпаса заключается в том, что при боевом использовании от бортовой аппаратуры через соединитель 8 на контакты шагового двигателя 11 выдается электрическая команда в виде чередующихся импульсов, при этом общее количество поданных импульсов должно обеспечивать такое количество оборотов вала шагового двигателя, при котором происходит выход элемента зацепления 13 из паза Б заслонки 4. Далее второй исполнительной командой является подача на контакты пиротехнического стопора 6, необходимого для срабатывания электрического импульса. При срабатывании пиростопора 6 обеспечивается снятие зацепления его с пазом А заслонки 4 и ее перемещение под действием пружины 5. Заслонка 4, переместившись в боевое положение, блокируется фиксатором 7, при этом детонационная (огневая) цепь «электродетонатор 2 → передаточный заряд 3» становится открытой, а магнит 16 обеспечивает включение контактной группы 15 и замыкание электрической цепи подключения электродетонатора 2. Указанные действия обеспечивают полную готовность механизма к последующему срабатыванию по соответствующим командам прибора управления взрывателем.
В случае несанкционированного срабатывания, обусловленного подачей исполнительных команд сначала на пиротехнический стопор 6, а затем на электромеханический стопор 10, взведение механизма по огневой и электрической цепям не происходит, так как при срабатывании пиротехнического стопора 6 заслонка 4 переместится на расстояние, определяемое размером «Г» (см. фиг.1) и упрется в выступ элемента зацепления 13, при этом последующее срабатывание электромеханического стопора 10 становится невозможным.
1. Предохранительно-исполнительный механизм взрывателя, содержащий размещенные в корпусе огневую цепь, включающую электродетонатор и передаточный заряд, заслонку огневой цепи, установленную с возможностью перемещения под действием пружины сжатия, пиротехнический стопор для удержания заслонки в исходном состоянии, фиксатор заслонки в сработанном состоянии и электрический соединитель для связи с прибором управления взрывателем, отличающийся тем, что в него дополнительно введены термопредохранительный стопор и электромеханический стопор, включающий шаговый двигатель, на валу которого установлено устройство преобразования вращательного движения вала в поступательное перемещение элемента зацепления с заслонкой, выполненной с двумя пазами для удержания ее в исходном состоянии пиротехническим и электромеханическим стопорами с возможностью вывода из зацепления с ними в заданной последовательности их срабатывания, и с третьим пазом - для блокировки заслонки термопредохранительным стопором в исходном состоянии при превышении безопасной температуры эксплуатации.
2. Механизм по п.1, отличающийся тем, что в корпусе размещены две контактные группы включения электрических цепей контроля исходного состояния заслонки и цепи электродетонатора, управляемые магнитом, размещенным в заслонке.
