Горение пороха 8 страница

Предохранители взрывателей наиболее разнообразны по кон­струкции, они могут быть удаляемые перед стрельбой, деформи­руемые при выстреле, сгораемые, расплавляющиеся, вывинчиваю­щиеся в полете и т. д. Предохранители, исключающие перемещение подвижных деталей в полете после взведения взрывателя, назы­ваются контрпредохранителями.

Деформируемые предохранители наиболее широко приме­няются в современных взрывателях. По характеру сил, вызываю­щих деформацию жестких и пружинных предохранителей при вы­стреле, они делятся на инерционные и центробежные. Инерцион­ный предохранительный механизм срабатывает под действием силы инерции от линейного ускорения, центробежный — под дей­ствием центробежной силы.

Кроме пиротехнических механизмов дальнего взведения во взрывателях могут применяться механические, обычно часовые, механизмы, которые обеспечивают большое время действия и бо­лее высокое однообразие.

Установочное устройство в виде крана применяется в головных и донных взрывателях, имеющих замедлительное устройство. Если кран открыт, о чем свидетельствует совмещение стрелки на го­ловке крана с риской «о» на корпусе взрывателя, луч огня от капсюля-воспламенителя передается непосредственно капсюлю- детонатору и взрыватель действует мгновенно. При закрытом кране (при установке крана на «з») луч огня от капсюля-воспла­менителя передается замедлителю, чем обеспечивается замедлен­ное действие.

§ 7.2. ДИСТАНЦИОННЫЕ И НЕКОНТАКТНЫЕ ВЗРЫВАТЕЛИ

Дистанционным взрывателем (или трубкой) называется взры­ватель, действующий через заданное время после выстрела. Ди­станционные взрыватели могут быть пиротехническими и механи­ческими (часовыми).

Все дистанционные взрыватели имеют специальный дистан­ционный механизм, отсчитывающий время полета снаряда и вы­зывающий действие взрывателя по истечении установленного пе­ред стрельбой времени. Механический дистанционный взрыватель кроме элементов огневой цепи имеет часовой механизм, пусковое и установочное устройства, дистанционный ударник, механизмы изоляции капсюлей, механизм дальнего взведения, предохрани­тельные механизмы и детонирующее устройство. Во взрывателях двойного действия, кроме того, имеется еще обычный ударный ме­ханизм.

Часовой механизм состоит из движущего, передаточного и ре­гулирующего устройств, собранных в одно целое с помощью пла­нок и прокладок, которые скреплены между собой винтами.

Движущее устройство является источником механической энер­гии, необходимой для приведения механизма в действие. Двига­тель состоит из барабана и заводной пружины. Передаточное устройство часового механизма связывает движущее устройство с его регулирующим устройством. Колесная передача, состоящая из системы зубчатых колес, предназначена для преобразования медленного вращения центрального колеса в быстрое вращение ходового колеса и передачи усилия от двигателя к регулятору хода.

Регулирующее устройство обеспечивает равномерное вращательное движение цен­тральной полой оси часового механизма со стрелой. Основные элементы регулирую­щего устройства — баланс и волосок.

Установочное устройство предназначено для установки времени дистанционного дей­ствия взрывателя и состоит из колпака с установочной планкой и ножей-фиксаторов. Установочное устройство определяет угол, на который поворачивается центральная ось часового механизма к моменту действия взрывателя.

Дистанционный ударник (накольный механизм) обеспечивает накол капсюля-воспламенителя в заданный момент времени. Ди­станционный ударник перемещается под действием сжатой пру­жины.

Пусковое устройство обеспечивает запуск часового механизма при выстреле. В служебном обращении стрела удерживается от вращения пусковым устройством, которое состоит из клиновидного стопора, помещенного в продольном пазу планок.

Пиротехнический дистанционный взрыватель кроме элементов огневой цепи имеет пиротехнический дистанционный механизм., воспламенительный механизм, установочный механизм, предохра­нительные механизмы, механизмы изоляции капсюлей, механизм дальнего взведения и детонирующее устройство. Во взрывателях' двойного действия, кроме того, имеется обычный ударный меха­низм.

В дистанционных трубках вместо детонирующего устройства применяется пороховая петарда из дымного пороха. Основными деталями пиротехнического дистанционного механизма являются дистанционные кольца с дуговой канавкой (рис. 7.7), заполненной пиротехническим составом. Этот состав при воспламенении горит с более или менее постоянной скоростью, равной примерно 1 см/с. Дистанционные кольца вместе с тяжелым телом, фиксирующим их при выстреле, образуют установочный механизм. При повороте двух связанных скобой дистанционных колец относительно сред­него неподвижного изменяется длина участка горения пиротехни­ческого состава и, следовательно, время дистанционного действия взрывателя. В качестве пускового устройства в пиротехнических взрывателях применяется обычный воспламенительный меха­низм.

Для установки времени дистанционного действия применяются различные ключи-установщики, а поворот колец производится до совмещения требуемого деления на шкале дистанционного кольца с установочной риской, нанесенной на корпусе взрывателя. Ди­станционная шкала может также наноситься на ключе-установ­щике.

В отличие от дистанционного взрывателя действие неконтакт­ного взрывателя происходит на некотором расстоянии от цели в результате воздействия на него сигнала, поступающего от цели.

Неконтактные взрыватели могут быть пассивными, активными, полуактивными. Первые используют энергию, излучаемую самой целью, вторые сами излучают энергию к цели и используют отра­женную энергию, в третьем случае облучение цели производит посторонний источник энергии.

Для действия неконтактных взрывателей могут быть использо­ваны различные' виды энергии: электрическая, магнитная, тепло­вая, звуковая и др.

Из всех известных типов неконтактных взрывателей наиболь­шее распространение нашли радиовзрыватели активного типа с использованием эффекта Допплера и построенные на автодинной схеме. В автодинных взрывателях функции передачи и приема радиосигнала выполняет один блок, называемый приемопередат­чиком. Он генерирует и излучает высокочастотные электромагнит­ные колебания, принимает отраженные от цели волны и выделяет управляющий низкочастотный (допплеровский) сигнал.

§ 7.3. ДЕЙСТВИЕ ВЗРЫВАТЕЛЕЙ

На детали взрывателя в служебном обращении, при выстреле, в полете и при встрече с целью могут действовать силы внутрен­ние (упругости сжатой пружины, давления сжатых газов) и внеш­ние (тяжести, инерции, реакции преграды, давления наружного воздуха и т. д.). Эти силы будут деформировать и перемещать детали взрывателя или вызывать другие физические процессы, т. е. приводить взрыватель в действие. Действие взрывателя должно отвечать предъявляемым к нему требованиям и характеризоваться вполне определенными параметрами: временем, скоростью и путем перемещения детали, кинетической энергией детали, моментами начала и окончания процесса и другими характеристиками про­цесса. Важное значение имеет однообразие этих параметров, от которого зависят рассеивание точек разрывов и эффективность действия снарядов.

Во время движения снаряда по каналу ствола и в период по­следействия пороховых газов сила инерции S действует на детали взрывателя в направлении, противоположном направлению движе­ния снаряда. Она вызывает перемещение (оседание) подвижных деталей взрывателя: инерционных гильз и втулок, разгибателей,

инерционных стопоров, ударников воспламенительных механизмов и других деталей.

Из графика изменения силы S при выстреле (рис. 5.2) следует, что перемещение инерционных деталей и деформация удерживаю­щих их

предохранителей должны завершиться в промежуток вре­мени от 0 до так как при дальнейшем движении снаряда по каналу ствола сила 5 убывает. Если же взведение взрывателя требует перемещения детали в исходное положение, то приме­няется взводящая пружина, которая сжимается сначала оседаю­щей деталью, а затем, когда сила сопротивления сжатой пружины окажется больше непрерывно убывающей силы 5, перемещает де­таль.

Центробежная сила С действует по радиусу в направлении от оси вращения снаряда и вызывает перемещение подвижных дета­лей: центробежных стопоров, движков, фиксаторов и других де­талей, которые могут перемещаться в плоскости, перпендикуляр­ной оси снаряда. Так как эта сила достигает наибольшего значе­ния в момент вылета снаряда, то взведение центробежных предо­хранителей обычно заканчивается после взведения инерционных предохранителей. Помимо полезной работы сила С способна тор­мозить движение деталей, расположенных эксцентрично и пере­мещающихся параллельно оси снаряда.

Сила инерции от касательного ускорения К действует в направ­лении, обратном направлению вращения снаряда, и стремится по­вернуть детали вокруг оси вращения снаряда, например дистан­ционные кольца взрывателей.

Наиболее характерным случаем движения деталей при дейст­вии взрывателя является случай поступательного или вращатель­ного движения под действием двух сил — движущей силы и силы сопротивления.

Во взрывателе бывает несколько подвижных деталей, переме­щение которых при выстреле должно происходить в определенной последовательности. Это достигается выбором схемы взрывателя и параметров отдельных деталей (материала, размеров, конфигу­рации и т. п.).

Действие взрывателя при выстреле обеспечивает взведение взрывателя, запуск его механизмов, фиксирование положения де­талей и т. п. В полете на начальном участке траектории снаряда может продолжаться процесс взведения взрывателя, особенно дей­ствие центробежных предохранительных механизмов и механиз­мов дальнего взведения. Кроме того, происходит действие дистан­ционных взрывателей. При неблагоприятных условиях вследствие сильной нутации снаряда, прорыва мембраны взрывателя или уда­ра частицы дождя или града могут сработать ударные механизмы.

После взведения взрывателя и перемещения деталей в задан­ное положение последние могут фиксироваться стопорами. Пере­мещение ударников в полете полностью исключается с помощью жестких контрпредохранителей или контрпредохранительных пру­жин.

При встрече с целью происходит действие ударного механизма и огневой цепи взрывателя. К ударным механизмам предъявляется требование чувствительности при ударе снаряда о преграду, под которой понимается способность их Действовать по относительно слабым преградам при различных углах встречи. Повышение чув­ствительности взрывателей достигается увеличением массы инер­ционного ударника, уменьшением массы реакционного ударника или бокобойной шайбы. Ударные механизмы мгновенного действия стержневого типа действуют по 2—3-мм фанерному щиту, а мем­бранного типа — по 1-мм картону.

Время действия ударного взрывателя при встрече с целью складывается из времени действия ударного механизма и элемен­тов огневой цепи, а также времени передачи импульса от одного элемента к другому:

где —время перемещения ударника;

— время срабатывания капсюля-воспламенителя;

— время передачи теплового импульса от капсюля-вос­пламенителя к капсюлю-детонатору;

— время срабатывания капсюля-детонатора;

— время передачи взрывного импульса от капсюля-дето­натора к передаточному заряду;

— время распространения волны детонации соответствен­но в передаточном заряде и в детонаторе.

Перемещение ударника должно быть равно сумме расстояния между жалом и капсюлем а и глубины накола капсюля Для надежного срабатывания капсюля необходимо, чтобы глубина накола была равной 1,2—1,5 мм. Время перемещения ударника определяется величиной перемещения и скоростью движения ударника:

Для реакционного ударника справедливо равенство

Время срабатывания капсюля-воспламенителя в среднем равно 20 мкс, а капсюля-детонатора лучевого действия — 30—80 мкс.

Время передачи импульса и распространения волны детонации определяется по формуле

где — соответственно скорость и путь импульса или волны детонации.

Скорость детонации бризантного взрывчатого вещества при­мерно равна 7000 м/с, а скорость передачи теплового импульса — около 300 м/с.

Если огневай цепь имеет замедлитель, то время действия взры­вателя возрастает на время действия замедлителя. Ориентировоч­но время действия ударных взрывателей равно: 0,001 с при мгно­венном действии, 0,005 с при инерционном действии и 0,01—0,05 с при замедленном действии.

Особенности действия дистанционных взрывателей в основном связаны с действием дистанционных механизмов. Пиротехнические дистанционные механизмы имеют дистанционные составы, способ­ные гореть параллельными

слоями с определенной скоростью. Применяемые в настоящее время дистанционные составы можно разделить на следующие группы: обыкновенный трубочный порох (ОТП); медленно горящие пороха; безгазовые и малогазовые со­ставы.

При стрельбе дистанционный состав испытывает на себе сово­купное воздействие целого ряда факторов, обусловленных боль­шими скоростями движения снаряда и значительными изменения­ми температуры и плотности воздуха. При хранении дистанцион­ный состав способен впитывать влагу и разлагаться, если будет нарушена герметичность взрывателя.

Время действия пиротехнического дистанционного механизма определяется приблизительно путем деления длины средней линии дуговых каналов на скорость горения состава, равную для ОТП 1 см/с.

При дистанционной стрельбе одной из причин рассеивания то­чек разрывов снарядов является рассеивание времен дистанцион­ного действия взрывателей. Срединное отклонение времени ди­станционного действия определяется по результатам стрельб, при которых регистрируется время от момента вылета до момента разрыва снаряда. Рассеивание времен действия взрывателей уве­личивается с возрастанием t и характеризуется эмпирической за­висимостью

где а и b — опытные коэффициенты, равные для пиротехнических взрывателей соответственно 0,06 и 0,0014.

Время действия часового дистанционного механизма опреде­ляется заданным углом поворота стрелы, передаточным отноше­нием передаточного устройства и периодом колебания маятника регулирующего устройства.

К основным причинам, вызывающим рассеивание времени ди­станционного действия часовых взрывателей, относятся сле­дующие:

ошибки регулирования дистанционного механизма;

неоднообразие момента проскока стрелы;

погрешности установки времени дистанционного действия;

нестабильность свойств пружинного волоска;

рассеивание времени срабатывания пускового устройства.

Рассеивание времени дистанционного действия определяется

формулой (7.4), в которой а = 0,04, 6 = 0,005.

Действие неконтактного радиовзрывателя наземной артиллерии характеризуется высотой разрыва снаряда Н, которая может быть рассчитана по формуле

где К—коэффициент усиления усилителя;

5 — чувствительность приемопередатчика;

— длина волны радиосигнала;

— коэффициент отражения радиоволн от земли;

— угол встречи снаряда с поверхностью земли.

Коэффициент отражения от земли может изменяться от 0,2 для

очень сухой почвы до 0,8 для очень влажной почвы.

При неблагоприятных условиях, например при несоблюдении правил эксплуатации боеприпасов, может произойти неправильное действие взрывателя: преждевременное действие, отказ в действии, или неполноценное действие. Необходимо предпринимать все меры для исключения неправильного действия, особенно в боевой об­становке.

§ 7.4. УСЛОВИЯ БЕЗОПАСНОСТИ И ВЗВОДИМОСТИ ВЗРЫВАТЕЛЕЙ

Требования полной безопасности в обращении и надежной взводимости взрывателей при выстреле обеспечиваются выбором конструкции и параметров предохранительных механизмов.

Под безопасностью понимается отсутствие преждевременного действия взрывателя в обращении, т. е. при хранении, транспор­тировке, ввинчивании и креплении взрывателя в очке снаряда, обращении на огневой позиции и даже случайном падении. Взры­ватели будут безопасны в обращении, если подвижные детали L надежно удерживаются на месте. Для удержания подвижных де­талей применяются предохранительные механизмы с предохрани­телями. Предохранители должны создавать силу сопротивления, достаточную для противодействия силам, возникающим в резуль­тате толчков, ударов, случайных падений боеприпасов.

По условиям массового производства сила сопротивления R предохранителей одного и того же устройства и назначения не мо­жет быть совершенно одинаковой. Существует допуск на величину силы сопротивления в пределах от причем для жест­

ких предохранителей разница достигает 40%, для пружин­ных— 20%.

Опыт показывает, что безопасность взрывателей надежно га­рантируется в том случае, если сила сопротивления жесткого предохранителя будет не менее 2000 сил веса удерживаемой им детали. Условие безопасности взрывателя с жестким предохрани­телем определяется неравенством

где — масса детали, удерживаемой жестким предохранителем.

Пружинный предохранитель после снятия нагрузки восстанав­ливает свои свойства, поэтому при изготовлении можно проверить

сопротивление каждого предохранителя и уменьшить допуск на величину силы сопротивления. Условие безопасности взрывателя с пружинным предохранителем, определяется неравенством

Величина числового коэффициента, называемого коэффициен­том безопасности, во втором случае будет меньше.

Безопасность взрывателей с пружинными предохранителями можно повысить, если увеличить путь а, который должна пройти взводящая деталь

На большом пути работа силы сопротивления пружины пога­сит большую энергию детали, полученную при случайных ударах и падениях снарядов. В этих случаях безопасность пружинного предохранительного механизма устанавливается сравнением энер­гии взводящей детали с работой, потребной для сжатия пружины до положения, отвечающего взведению взрывателя (наколу кап­сюля, освобождению подвижной детали и г. д.).

Условие безопасности взрывателя с пружинным предохраните­лем при большом пути взведения определяется неравенством

где — средняя сила сопротивления пружины;

— удельная работа взведения, величина которой лежит в пределах от 180 до 370 Дж/кг.

Взводимость взрывателя при выстреле может быть обеспечена при условии, что сила■сопротивления предохранителя будет

меньше наибольшей величины взводящей силы. Для обеспечения надежной взводимости берется некоторый запас взводящей силы.

Для инерционных предохранителей взводящей силой является сила инерции от линейного ускорения 5.

Условие взводимости взрывателя с инерционным предохрани­телем определяется неравенством

Числовой коэффициент 2/3 называется коэффициентом запаса взводимости.

Для центробежных предохранителей взводящей силой является центробежная сила С. Условие взводимости взрывателя с центро­бежным предохранителем определяется неравенством

В полете после взведения взрывателя его безопасность зависит от соотношения силы сопротивления контрпредохранителя и наи-

большей величины силы набегания а условие безопасности

определяется неравенством

Условия безопасности и взводимости (7.6) — (7.11) используют на практике для оценки качеств взрывателя и возможности при­менения его в конкретных условиях. Причем вместо наибольших величин сил вводят соответствующие коэффи­

циенты: линейной взводимости центробежной взводимости и набегания для которых заранее составляют таблицы. Коэффициент линейной взводимости

определяет наибольшее усилие, приходящееся на единицу силы веса инерционной детали при выстреле. Для данных орудия, сна­ряда и боевого заряда этот коэффициент является величиной по­стоянной. Зная массу интересующей нас детали и коэффициент линейной взводимости, можно по формуле

найти наибольшую величину силы инерции от линейного ускоре­ния. Коэффициент центробежной взводимости

определяет наибольшее усилие при выстреле, приходящееся на единицу силы веса центробежной детали, центр масс которой рас­положен на расстоянии от оси вращения снаряда, равном 1 см.

Зная коэффициент центробежной взводимости, можно по фор­муле

найти наибольшую величину центробежной силы. Коэффициент набегания

определяет наибольшее усилие, приходящееся на единицу силы веса детали в полете. Исходные данные и численные значения коэффициентов приведены в табл. 7.1.

Приведенные в таблице данные показывают, что силы, дей­ствующие на детали взрывателей, достигают весьма больших зна­чений при стрельбе из пушек, особенно малокалиберных. Наобо­рот, при стрельбе из гаубиц и минометов на детали взрывателей действуют сравнительно небольшие силы. Поэтому существуют разные образцы артиллерийских взрывателей для пушек, гаубиц и минометов. Кроме того, иногда ограничивают применение взры-

вателей на последних номерах боевых зарядов при стрельбе из гаубиц.

Неравенства (7.9), (7.10) и (7.11) можно записать с учетом введенных коэффициентов:

условие взводимости взрывателя с инерционным предохра­нителем

условие взводимости с центробежным предохранителем

условие безопасности в полете

ГЛАВА 8 БОЕВЫЕ ЗАРЯДЫ

Боевым зарядом называется элемент выстрела, предназначен­ный для сообщения снаряду заданной начальной скорости при допустимом наибольшем давлении пороховых газов.

Боевой заряд состоит из оболочки, порохового заряда, средства воспламенения и дополнительных элементов.

Оболочка предназначена для размещения остальных элементов боевого заряда. Она выполняется в виде гильзы или матерчатого картуза.

Пороховой заряд является основной частью боевого заряда и служит источником химической энергии, которая при выстреле превращается в механическую энергию — кинетическую энергию снаряда.

Средство воспламенения приводит в действие боевой заряд.

К дополнительным элементам относятся воспламенитель, флег- матизатор, размеднитель, пламегаситель, обтюрирующее устрой­ство, фиксирующее устройство.

К боевым зарядам предъявляются следующие основные требо­вания: однообразие действия при стрельбе, малое отрицательное влияние на поверхность канала ствола,, стойкость при длительном хранении, простота подготовки заряда к стрельбе.

§ 8.1. ПОРОХОВЫЕ ЗАРЯДЫ

Пороховой заряд состоит из бездымного пороха одной или не­скольких марок. Во втором случае заряд называется комбинированным.

Пороховой заряд может быть изготовлен в виде одной или не­скольких частей (навесок) и в зависимости от этого будет назы­ваться постоянным или переменным зарядом. Переменный заряд состоит из основного пакета и дополнительных пучков. Перед стрельбой дополнительные пучки можно удалять, изменяя массу за­ряда и начальную скорость снаряда. Пороховой заряд выстрелов патронного заряжания (рис. 8.1) является, как правило, постоян­ным, простым или комбинированным.® зависимости от массы поро­хового заряда он может быть полным, уменьшенным или специальным. Обычно к пушкам малого и среднего калибров приме­няются зерненые пироксилиновые пороха, которые помещаются в гильзе россыпью или в картузе.

Для обеспечения надежного воспламенения в длинных зарядах применяются пучки из трубчатого пироксилинового пороха или стержневые воспламенители. Пороховой заряд из трубчатого по­роха помещают в гильзу в виде па­кета, связанного нитями, и отдель­ных трубок. Пороховые заряды вы­стрелов раздельного гильзового за­ряжания (рис. 8.2) являются, как правило, переменными и состоят обычно из двух марок пороха. При этом могут применяться пороха зерненые или трубчатые пироксилино­вые, а также баллистиые нитрогли­цериновые. Зерненые пороха разме­щаются в картузах, трубчатые — в виде связок.

Основной пакет изготовляют обычно из более тонкого пороха,<

чтобы обеспечить на наименьшем заряде заданную скорость и давле­ние, необходимое для надежного взведения взрывателя. Пороховые заряды выстрелов раздельного кар­тузного заряжания (рис. 4.3) всегда являются переменными и состоят из одной или двух марок пороха. ' При этом могут применяться как пироксилиновые зерненые или труб­чатые, так и баллистные трубчатые пороха.

Минометные боевые заряды обес­печивают сравнительно невысокие значения начальных скоростей мин и максимального давления в канале

ствола миномета. Полный переменный минометный боевой з'аряд (рис. 8.3) состоит из воспламенительного (основного) заряда, который находится в бумажной гильзе с металличе­ским цоколем, и нескольких равновесных дополнительных пучков кольцевой формы в картузах. Воспламенительный заряд содержит сравнительно небольшую навеску нитроглицеринового пороха. Вес ее обычно не превосходит 10% веса полного переменного заряда. Для минометных зарядов используются обычно быстрогорящие высококалорийные нитроглицериновые пороха. Это обусловли­вается необходимостью обеспечить полное сгорание их в относи­тельно коротком стволе миномета при небольших плотностях за­ряжания. Картузы дополнительных пучков изготовляют из миткаля, батиста или шелка. На картузы наносится марки­ровка.

Воспламенитель усиливает тепловой импульс средства воспла­менения й обеспечивает быстрое и одновременное воспламенение пороховых элементов заряда. Он представляет собой навеску дымного пороха, помещаемого в картуз или в трубку с отверстиями (рис. 8.4). Масса воспламенителя составляет 0,5—5% массы поро­хового заряда.