Принципы устройства и действия основных механизмов контактных взрывателей механического типа

Классификация взрывателей контактного действия

Авиационные взрыватели контактного и дистанционного действия

В зависимости от назначения все взрыватели контактного действия подразделяются на взрыватели для авиабомб, артил­лерийских снарядов, неуправляемых и управляемых ракет. Кон­тактные взрыватели к авиабомбам и ракетам могут быть взрывателями механическою и электрического типа. Все взры­ватели к артиллерийским снарядам являются взрывателями ме­ханического типа. Взрыватели различного назначения отлича­ются друг от друга принципом устройства механизмов дальнего взведения, срабатывающих под воздействием внешних сил, дей­ствующих на боеприпасы различного типа при выстреле и на траектории полета..

Однако, как уже отмечалось, кроме механизмов дальнего взведения в конструкции контактных взрывателей имеются ударные механизмы (контактные датчики), предохранитель­ные механизмы, огневая цепь, замедлительные устройства. Не­которые взрыватели имеют в своей конструкции механизмы са­моликвидации. При стрельбе по воздушным целям снарядами и ракетами в случае промаха по истечении времени самолик­видации происходит их взрыв в воздухе, что обеспечивает безо­пасность наземных войск при стрельбе над собственной терри­торией. В некоторых конструкциях взрывателей к авиабомбам также имеются механизмы самоликвидации, обеспечивающие взрыв бомбы в случае отказа в действии ударного механизма пли огневой цепи. Наконец, во взрывателях к бомбам, пред­назначенным для минирования местности имеются протнвосъемные устройства (ловушки), обеспечивающие взрыв бомбы при попытке вывернуть взрыватель или транспортировать бомбу. Наиболее многочисленной группой взрывателей контактного действия являются взрыватели авиабомб, различающиеся названием, принципами устройства отдельных механизмов, своими характеристиками и другими признаками. Кроме уже упо­минавшегося признака классификации на взрыватели механи­ческого и электрического типа, они классифицируются по усло­виям их применения, по характеру внешних сил, используемых для срабатывания ударных механизмов (контактных датчиков), ) времени срабатывания замедлительных устройств, по месту установки в авиабомбах, по типу пускового устройства и по жду начального импульса, сообщаемому снаряжению бомбы.

По условиям боевого применения взрыватели авиабомб под­разделяются на взрыватели для бомбометания с больших и средних высот, для бомбометания с малых высот и на универ­сальные, обеспечивающие возможность бомбометания с любых высот. При этом допустимые высоты бомбометания определя­ется условиями безопасности собственного самолета от ударной волны и осколков взорвавшейся на земле бомбы. Мини­мально допустимая высота бомбометания ограничивается временем дальнего взведения, по истечении которого самолет самолёт удалиться на безопасное расстояние от точки падения бомбы.

Универсальные взрыватели имеют две огневые цепи, одна из которых обеспечивает взрыв бомбы после удара о землю с так называемым штурмовым замедлением (порядка 10 с и более), что дает возможность самолету удалиться на безопасное 'расстояние, а другая обеспечивает либо мгновенный взрыв, 'либо взрыв с небольшим замедлением (менее 1 с). Боевые цепи у таких взрывателей взводятся через разное время: первая имеет малое время взведения, а вторая — большое. При бомбомета­нии с малых высот успевает взвестись только первая цепь и взрыватель сработает с большим замедлением. При бомбометании с больших высот взводятся обе цепи, но взрыватель сра­ботает либо мгновенно, либо с небольшим замедлением.

По характеру внешних сил, используемых для срабатыва­ния ударных механизмов или замыкания электрических испей, взрыватели подразделяются на реакционные (используют силу реакции преграды в момент удара), инерционные (используют силы инерции, возникающие в деталях взрывателя при его торможении в процессе проникания) и реакционно-инерционные (одновременно используются силы реакции и инерции).

По времени срабатывания взрыватели подразделяются на взрыватели мгновенного действия (время срабатывания не бо­лее. 0,001 с); замедленного действия (малое замедление — со­тые доли секунды, большое замедление - десятые доли секунды, штурмовое замедление - от нескольких секунд до несколь­ких минут), длительного действия (время срабатывания - до нескольких суток).

По месту установки в авиабомбах взрыватели подразделя­ются на головные, донные, боковые и универсальные. Взрывательные устройства, которые устанавливаются в авиабомбах на заводе, могут располагаться в любой части бомбы.

По типу пускового устройства взрыватели подразделяются па взрыватели с механическим (МПУ), электрическим (ЭПУ) пусковым устройством и универсальные (имеют и МПУ и ЭПУ).

По виду начального импульса, сообщаемого снаряжению бомбы, взрыватели подразделяются на взрыватели с детонаторным узлом (сообщает взрывной импульс) и с воспламенительным узлом (сообщает огневой импульс). Аббревиатура первых взрывателей заканчивается буквой Л, а вторых - буквой Б. Большинство классификационных признаков взрывателей для авиабомб остаются справедливыми при классификации взрыва­телей к артиллерийским снарядам и авиационным ракетам.

Как уже отмечалось, конструкция контактного взрывателя механического типа состоит из следующих основных узлов и механизмов: ударный механизм, огневая цепь, предохранитель­ные устройства п механизм дальнего взведения. В некоторых конструкциях имеется также механизм самоликвидации и противосъемное устройство.

Ударный механизм взрывателя (рисунки 14.6 и 14.7) представляет собой механизм жалонакольного типа и состоит из ударника с жалом 1, предохранительной пружины 2 и капсюля 3.

В ударных механизмах реакционного типа, срабатывающих под действием на головку ударника (рисунок 147) сил реакции преграды, полость взрывателя, в которой размещен ударный механизм, закрыта мембраной 4, которая защищает ударник от воздействия внешних сил в служебном обращении и от ско­ростного напора при полете в воздухе. Мгновенность срабаты­вания таких ударных механизмов весьма высокая и определя­ется, главным образом, расстоянием между жалом и капсюлем и скоростью встречи с преградой. Чувствительность взрывате­лей с ударными механизмами реакционного типа тоже весьма высокая и определяется, главным образом, скоростью встречи, свойствами преграды и жесткостью контрпредохранителей.

 

 

Рисунок 14.6. Ударные механизмы реакционного ти­па,

 

 

Рисунок 14.7. Ударные механизмы инерционного типа высокая и определяется, главным образом, скоростью встречи, свойствами преграды и жесткостью контрпредохранителей.

Ударные механизмы инерционного ти­па, срабатывающие под действием сил инерции, действующих на детали меха­низма в момент удара и при торможении снаряда в процессе проникания, подраз­деляются на механизмы осевого, бокобойного и всюдубойного действии. Такие ударные механизмы могут применяться в головных, донных и универсальных взрывателях.

Механизмы осевого действия (рисунки 14.6, 14.7) надежно срабаты­вают только при больших углах встречи, ибо при малых углах перемещение ударника /, удерживаемого контрпредохрани­тельной пружиной 2, к капсюлю 3 будет тормозиться возникаю­щими силами трения о стенки полости ударника.

В механизмах бокобойного действия (рисунок 14.8) нижняя часть ударника 1 имеет коническую форму и входит в коничес­кое углубление в инерционной шайбе 2, которая удерживается от перемещения лапками жесткого предохранителя 3. При больших углах встречи такой механизм срабатывает как меха­низм осевого действия, а при малых углах и боковых ударах под действием боковой составляющей силы инерции — шайба сдвигается в сторону, отгибая лапки предохранителя. При этом ударник, выдавливаясь из конического углубления в инерцион­ной шайбе и преодолевая сопротивление контрпредохраннтельной пружины 4, накалывает капсюль 5.

 

Рисунок 14.8. Ударный механизм бокобойного типа

 

Всюдубойные ударные механизмы (рисунок 14.9) состоят из инер­ционного ударника с жалом 1 и инерционной капсюльной втул­ки 2, полусферические головки которых упираются в конические поверхности внутренней полости взрывателя. Такой механизм надежно срабатывает как под действием осевых инерционных, так и под действием боковых составляющих сил инерции, ибо в этом случае головки ударника и втулки, скользя по опор­ным коническим поверхностям и преодолевая сопротивление контрпредохранительной пружины 3, сближаются друг с дру­гом, что обеспечивает накол жалом капсюля 4. До момента взведения всюдубойный механизм контрится различными пре­дохранительными устройствами.

 

 

Рисунок 14.9 . Ударный механизм всюдубойного типа

 

Ударные механизмы реакционно-инерционного типа применяются только в головных взрывателях и состоят из ре­акционного ударника 1 и инерционной капсюльной втулки 2 с капсюлем 5, мем­браны 3 и контрпредохраннтелыюй пру­жины 4 (рисунок 14.10). По сравнению с удар­ными механизмами реакционного типа механизмы инерционного типа обладают сравнительно низкой чувствительностью и низкой мгновенностью действия. Эти характеристики заметно улучшаются при увеличении масс инерционных ударников. Огневая цепь. Простейшая огневая цепь взрывателя мгновенного действия состоит из накольного капсюля-детонато­ра и детонаторной шашки (взрыватели типа А. создающие детонационный начальный импульс) или из накольного капсюля-воспламенителя и пороховой петарды (взрыватели типа В, создающие огневой начальный импульс).

 

 

Рисунок 14.10. Ударный механизм реакционно-инерционного типа

 

Более сложная схема огевой цепи взрывателей мгновенного действия типа А содержит капсюль-воспламенитель, капсюль-детонатор лучевого действия и детонаторную шашку. Такая схе­ма используется в случае, если по конструктивным соображе­ниям ударный механизм и детонаторная шашка разнесены друг от друга на большое расстояние.

Во взрывателях замедленного действия передача огневого импульса от капсюля-воспламенителя в последующие элементы огневой цепи осуществляется с помощью замедлителей. Замедлительные устройства представляют собой запрессовки либо из обыкновенного пороха, либо из малогазовых составов. Вре­мя замедления определяется длиной запрессовки. В большинст­ве конструкций бомбовых взрывателей обеспечивается возмож­ность получения нескольких времен замедления. Для этого во втулке 1 замедлительного устройства (рисунок 14.11, а) взрывателя с замедлителем на доли секунд имеется несколько каналов 2 для прохода луча огня от капсюля-воспламенителя к капсюлю-детонатору. В центральном канале имеется запрессовка на максимальное время замедления.

 

Рисунок 14.11. Замедлительные устройства:

а - втулка малых времен замедления; б — диски

больших времен замедления

Другие каналы, обеспечивающие различные времена замедления, вплоть до мгновенного дейст­вия (без запрессовок), перекрыты установочными винтами 3. Для установки взрывателя на мгновенное действие или на меньшее замедление нужно перед применением вывернуть, со­ответствующий винт.

Замедлительные устройства, обеспечивающие время замед­ления от нескольких секунд до нескольких минут (рисунок 14.11 б), состоят из одного или нескольких дисков, в кольцевых канав­ках 2 и сквозных отверстиях 3 которых запрессован замедлительный состав. Соответствующими установочными винтами или разворотом дисков друг относительно друга длина горящей запрессовки может быть укорочена, что обеспечивает получение различных времен замедления.

Для получения весьма малых замедлений (доли миллисе­кунд) во взрывателях к пушечным снарядам применяются газо­динамические замедлители (рисунок 14.12). Принцип действия таких замедлителей основан на том, что газы от капсюля-воспламе­нителя поступают на капсюль-детонатор, проходя через систему калиброванных отверстий и расширительную камеру 2. При этом, естественно, несколько увеличивается время от момента срабатывания капсюля-воспламенителя до момента иницииро­вания капсюля-детонатора.

 

 

Рисунок 14.12. Схема газодинамического замедлителя

 

 

Рисунок 14.13. Схема размыкания огневой цепи.

 

Предохранительные устройства исключают возможность слу­чайного срабатывания взрывателя до момента его взведения. Во всех взрывателях механического тина предохранительные устройства с помощью специальных стопоров удерживают удар­ник от перемещения к капсюлю. Предохранительные стопора в свою очередь удерживаются от перемещений, упираясь в.пиро­техническую запрессовку, которая сгорает к моменту взведения взрывателя. Этот же принцип используется для выключения из огневой цепи капсюлей и передаточных зарядов, которые размещаются в движках. До момента взведения эти движки (рисунок 14.13) смещены в сторону от ударника 1 и огневой цепи и удерживаются в таком положении стопором 2, упирающимся в пиротехническую запрессовку 3, после выгорания которой в момент взведения пружина, отжимая стопор вниз, освобождает движок 4, и он под действием своей пружины 5 устанавлива­ется в боевое положение. В подобных конструкциях предохра­нительных устройств огневой импульс на воспламенение запрес­совок подается от механизма дальнего взведения взрывателя. В некоторых конструкциях взрывателей предохранительные сто­пора упираются не в пиротехнические запрессовки, а в детали конструкций механизмов взведения. Известны конструкции взрывателей, у которых ударный механизм стопорится шарико­вым замком (рисунок 14.14). До тех пор, пока предохранитель-сто­пор 1 не извлечен из ударного механизма, ударник 2 и кап­сюльная втулка 3 удерживаются от перемещений шариками 4.

 

 

Рисунок 14.14. Ударный механизм стопорится шариковым замком

 

 

Рисунок 14.15. Типовая схема стопорения медной лентой ударник взрывателей артиллерийских снарядов

 

К моменту взведения предохранительный стопор удаляется из конструкции ударного механизма, шариковый замок открывает­ся, давая возможность ударнику и втулке перемещаться друг относительно друга. Взрыватели и взрывательные устройства, предназначенные дли авиабомб с тормозными устройствами, имеют дополнительную степень предохранения, связанную с тормозной системой. В случае отказа в действии тормозной си­стемы эти предохранители, называемые датчиками работы тор­моза, исключают возможность срабатывания взрывателя, закли­нивая ударный механизм или прерывая огневую цепь.

В большинстве конструкций взрывателей к пушечным сна­рядам (рисунок 14.15) ударник 1 удерживается от перемещения к капсюлю 2 намотанной на него медной лентой 3, которая ниж­ним торцом опирается на неподвижную капсюльную втулку 4. Лента, как что показано на рисунке в сечении и а-а, наматы­вается на ударник в направлении, противоположном направле­нию вращения снаряда. При выстреле, под действием центро­бежных сил лента стремится развернуться и освободить удар­ник. Однако при движении в канале ствола этому препятствуют силы трения, возникающие на горцах ленты из-за сил инерции линейного ускорения 5, а также силы инерции касательного ускорения А', под действием которых лента как бы закручивает­ся, прижимаясь к оси ударника. Силы S и К заканчивают свое действие при вылете снаряда из канала ствола, и далее лента под действием центробежных сил разворачивается, осво­бождая ударник.

По степени безопасности в служебном обращении все взры­ватели подразделяются на взрыватели непредохранительного, полупредохранительного и предохранительного тина. У взрыва­телей непредохранительного типа и капсюль-воспламенитель, и капсюль-детонатор не смещены в сторону от огневой цепи, по­этому случайный взрыв одного из них приведет к срабатыва­нию взрывателя. У взрывателей полупредохранительного тина сметен в сторону наиболее чувствительный элемент огневой це­пи - капсюль-воспламенитель. У взрывателей предохранитель­ного типа оба капсюля смещены в сторону до момента взведе­ния взрывателя.

 

Механизмы дальнего взведения.

Простейший механизм взве­дения (рисунок 14.16), широко применявшийся в свое время во взры­вателях к авиабомбам, состоял из восьмилопастной ветрянки 1, втулка которой была жестко связана с предохранительным винтом 2, ввернутым в ударник 3, или со стержнем, вставлен­ным в ударный механизм всюдубойного типа. После подвески бомбы ветрянка контрилась специальной проволоч­ной вилкой, связанной тросиком или прутком с замком «взрыв-иевзрыв» бомбодержателя. После отрыва бомбы и выдергива­ния остающейся на самолете предохранительной вилки, ветрян­ка под действием набегающего воздушного потока сворачивалась, взводя тем самым ударный механизм. Однако при бомбо­метании с современных скоростных самолетов ветряночные ме­ханизмы не могут обеспечить дальнего взведения, так как при больших скоростях воздушного потока ветрянка свертывается за доли секунды. Отделившаяся от взрывателя ветрянка пред­ставляет известную опасность для собственного самолета.

Между тем, конструктивные варианты ветряночных меха­низмов до сих пор находят применение. Так в американских бомбовых взрывателях используется двухлопастная ветрянка, которая связана с предохранительным винтом планетарным механизмом (рисунок 14.17. При этом в 40—50 раз снижается число оборотов, передаваемых от ветрянки к винту, за счет чего уве­личивается время взведения. Во взрывателях к кассетным боеприпасам находят приме­нение ветряночные механизмы центробежного типа (рисунок 14.18). Два подпружиненных центробежных стопора 1 надежно удер­живают ударник 2 от перемещений. После раскрытия кассеты ветрянка 3 начинает вращаться и при достижении определен­ного числа оборотов стопора, преодолевая сопротивление своих пружин, расходятся в стороны и освобождают ударник. Нако­нец, для возможности использования старых образцов взрыва­телей с ветряночными механизмами были разработаны специ­альные механизмы дальнего взведения пиротехнического типа (рисунок 14.19). Пиротехнический состав 1, горение которого обес­печивает заданное время дальнего взведения, расположен в пус­тотелом стержне 2, который крепится на шайбе 3. Воспламене­ние пиротехнического состава осуществляется с помощью ме­ханического пускового устройства, состоящего из кап­сюля-воспламенителя 4 и подпружиненного ударника с жалом 5, удерживаемого ланками жесткого предохранителя 6. В мо­мент сбрасывания бомбы этот предохранитель, связанный карабинчиком п тросом с самолетной установкой, срывается и ударник накалывает капсюль. У основания стержня в конце запрессовки пиротехнического состава расположен вышибной заряд 7. При подготовке к применению одна из лопастей вет­рянки взрывателя откусывается, на хвостовую часть взрывателя одевается шайба так, чтобы стержень проходил между двумя лопастями ветрянки, заполнив место отсутствующей, и взрыва­тель вместе с механизмом дальнего взведения вворачивается в бомбу. После сбрасывания бомбы, по истечении времени дальнего взведения сработает вышибной заряд 7, разрушается креп­ление стержня с шайбой и стержень отбрасывается, освобож­дая ветрянку

Рисунок 14.16 Ветряночный механизм Рисунок 14.17. Ветряночный

взведения механизм взведения планетарного типа

 

 

Рисунок 14.18. Ветряночный механизм взведения центробежного типа

 

 

 

Рисунок 14.19. Механизм дальнего взведения пиротехнического типа

 

 

Механизм дальнего взведения с пиротехнически­ми запрессовками для отработки требуемого времени широко используется в конструкциях большинства авиационных взрывателей. Как уже отмечалось выше, для срабатывания капсю­ля-воспламенителя используются механические (МПУ) и элек­трические (ЭПУ) пусковые устройства.

Однако более совершенными являются механизмы дальнего взведения, время взведения которых отрабатывается часовым механизмом. Двигателем часовых механизмов могут быть спи­ральные часовые пружины пли, во взрывателях ракет, инерци­онные силы (силы инерции линейного ускорения, центробежные силы). В бомбовых взрывателях используются часовые механиз­мы, запуск которых осуществляется с помощью МПУ или ЭПУ.

 

 

Рисунок 14.20. Схема механизма дальнего взведения часового типа

 

На рисунке 14.20 приведена принципиальная схема механизма взведения часового типа, применяемая в ракетных взрывателях. Двигателем часового механизма служит поворотный диск 1, ко­торый с помощью зубчатого сектора 2 связан с анкерным уст­ройством часового механизма 3. В канале поворотного диска установлен капсюль-детонатор 4, предназначенный для переда­чи детонационного импульса от капсюля-воспламенителя 5 к детонаторной шашке 7. В исходном положении поворотный диск развернут в положение, при котором огневая цепь взрывателя разорвана. В таком положении диск с помощью ролика 8 удер­живается инерционным предохранителем 9, который в свою оче­редь удерживается стопором 10. При пуске ракеты с помощью ЭПУ стопор 10 освобождает инерционный предохранитель, ко­торый под действием сил инерции линейного ускорения сжима­ет пружину и выходит из зацепления с роликом, освобождая поворотный диск. Так как центр, тяжести диска находится выше оси его вращения, он начнет разворачиваться, прнводя в дви­жение систему колес, часового механизма. Таким образом часо­вой механизм замедляет разворот диска в боевое положение. В таком положении поворотный диск, замкнув огневую цепь, стопорится специальными фиксаторами.