Взрыватели: состояние и тенденции развития

Размещено на http://www.allbest.ru

Размещено на http://www.allbest.ru

Реферат на тему:

«Взрыватели: состояние и тенденции развития»

2016

Содержание

Введение

1. Классификация и история развития взрывателей

2. Принципы работы взрывателей

3. Основные категории взрывателей

4. Тенденции и проблемы развития взрывателей

5. Описание различных типов взрывателей

6. Анализ развития современных артиллерийских взрывателей по данным зарубежных источников

Заключение

Введение

В целом история создания, текущее состояние и перспективы развития взрывателей, их роль и место в обеспечении национальной безопасности стран, ими обладающих, всегда привлекали и привлекают внимание исследователей, служащих вооруженных сил, конструкторов и всех тех, кто интересуется развитием вооружения и военной техники

Взрыватели, предназначенные для выполнения тех или иных боевых задач, обладают определенными свойствами, всесторонне характеризующими их состояние и возможности. Совокупность этих свойств, обусловливающих пригодность каждого конкретного изделия удовлетворять потребности в соответствии с его назначением, представляет собой качество данных взрывателей. В общем случае взрыватель как единица расходной части оружия включает в себя метательную и метаемую (предназначенную для непосредственного выполнения боевой задачи в соответствии с назначением взрывателя) части. Фундаментальная основа для первой части (гильза или картуз с пороховым зарядом, жидкое метательное вещество, реактивный двигатель) - это теория горения, для второй - теория детонационных, ударно-волновых и других быстропротекающих процессов, сопровождающих явления взрыва и удара. Исходя из этого кардинального различия, а также учитывая, что в последние годы издан ряд книг по твердотопливным реактивным двигателям, ограничимся описанием конструкций и принципов действия метаемых частей БП.

Высокоточное оружие, рассматриваемое большинством развитых стран как основной вид перспективного вооружения, которое необходимо для ведения «бесконтактных» войн будущего, и теория управления должны служить предметом отдельной монографии, поэтому в ряде подразделов настоящего издания данный вид обычных вооружений лишь проиллюстрирован характерными примерами типичных образцов.

Объект - взрыватели.

Цель - проанализировать состояние и тенденции развития взрывателей.

Исходя из цели, реализуются следующие задачи:

- рассмотреть классификацию и историю развития взрывателей;

- описать принципы работы взрывателей;

- представить основные категории взрывателей;

- проанализировать тенденции и проблемы развития взрывателей;

- охарактеризовать различные типы взрывателей;

- показать развитие современных артиллерийских взрывателей по данным зарубежных источников.

1. Классификация и история развития взрывателей

В основу классификации взрывателей положено их деление по назначению, виду действия, месту соединения со снарядом, способу возбуждения, детонационной цепи, характеру изоляции капсюлей и месту взведения.

Артиллерийские снаряды традиционно оснащались взрывателями четырех типов: ударными, ударными с замедлением, дистанционными и неконтактными. Во всех четырех типах взрывателей электронные блоки постепенно вытесняют механические узлы, позволяя в то же время объединить все четыре вида действия в одном многофункциональном устройстве. Однако, несмотря на устойчивость этих основных тенденций, по-прежнему разрабатываются традиционные одно- или двухрежимные взрыватели, а традиционные механические взрыватели все еще имеют преимущества в некоторых областях применения.

Взрыватели взрывного ряда воспламеняют или инициируют бризантные ВВ в БП. Взрыватели хранят отдельно ввиду их высокой чувствительности к внешним воздействиям. Блок взрывателя имеет резьбу около своего основания для установки в горловине БП, содержащего бризантное ВВ. С точки зрения характера взрыва ВВ удобно разделить на три типа: основные ВВ, воспламеняющие смеси и бризантные ВВ.

Электрические взрыватели, называемые в периоды Второй мировой и Корейской войн взрывателями с переменным временем по соображениям секретности, сегодня именуются дистанционными. Они сочетают в себе механические и электрические элементы и используются в зенитных и противопехотных БП.

Отличительной особенностью инициирующих ВВ является их крайняя чувствительность к тепловой энергии и удару. Являясь наиболее чувствительными ВВ, они занимают начальные позиции в схеме взрывного устройства и обычно называются инициаторами. В их качестве использовались: гремучая ртуть, азид свинца, свинцовый стипнат, диазодинитропенол, тетрацин и нитроаммонит.

Предыдущие взрыватели на вакуумных лампах выдерживали падение с высоты не более 1,2 м вследствие наличия хрупких конденсаторов и ампул. Первый электронный гибридный (с транзисторами и вакуумными лампами) взрыватель M532 был выполнен круглым, он был создан в начале 1960-х годов для миномета.

Первый полностью транзисторный взрыватель M429 был создан в 1965--1970-х годах для НУРС калибра 2,75" в целях использования в войне США с Вьетнамом. Взрыватель M514A1E1 (впоследствии M728) -- первый полностью транзисторный взрыватель для артиллерии -- был сделан в конце 1960-х -- начале 1970-х годов. Для ВМФ транзисторные взрыватели были изготовлены в середине 1970-х годов.

Таким образом, примерно в 1960-х годах электронные взрыватели были все на вакуумных лампах. Эти миниатюрные ламповые блоки взрывателя имеют большой срок годности.

В конце девятнадцатого столетия в связи с заменой порохового снаряжения снарядов бризантным ВВ потребовалась разработка взрывателей.

В 1890 г. для окончательного снаряжения снарядов с влажным пироксилином Филимонов снабжает свою трубку запальным стаканом с детонатором из сухого пироксилина, т.е. по существу дает первый взрыватель для пироксилиновых снарядов. В 1898 г. военный инженер Максимов предлагает конструкцию первого дистанционного взрывателя.

В 1903-1904 гг. вводится ударный взрыватель для 6" мелинитовых снарядов, разработанный русским инженером Гельфрейхом.

В 1911 г. были приняты на вооружение сухопутной артиллерии головные тетриловые взрыватели (марки ЗГТ и др) и донные взрыватели - на вооружение морской артиллерии (для тротиловых снарядов). Все эти взрыватели устроены по одинаковой схеме и отличаются один от другого лишь размерами и конструкцией второстепенных деталей. В отличие от ударной трубки они снабжены капсюлем-детонатором и детонатором, необходимым для детонации бризантного взрывчатого вещества в снаряде. До удара в преграду капсюль-детонатор помещается в холостой каморе, таким образом, он изолирован от детонатора, что обеспечивает безопасность таких взрывателей в обращении и при выстреле.

После Октябрьской революции появляются взрыватели мгновенного действия УГТ-2. Затем поступают на вооружение головные взрыватели КТ, КТМ, КТМЗ-1, РГ-6, РГМ, донный взрыватель КТД, дистанционный взрыватель Д-1, донные взрыватели МД-5, МД-7, МД-8, новая дистанционная трубка Т-6.

Конструирование взрывателей в 1933 г. облегчается появлением теории проектирования трубок и взрывателей, разработанной в Артиллерийской академии военным инженером Васильевым. Создание новых образцов взрывателей, применяемых во время Великой Отечественной войне, было величайшей заслугой конструкторов Рдултовского, Васильева, Вишневского, Пономарева, Окунь, Карпова и др.

Первый электронный гибридный (с транзисторами и вакуумными лампами) взрыватель M532 был выполнен круглым, он был создан в начале 1960-х годов для миномета. Первый полностью транзисторный взрыватель M429 был создан в 1965-1970-х годах для НУРС калибра 2,75?? в целях использования в войне США с Вьетнамом. Взрыватель M514A1E1 (впоследствии M728) - первый полностью транзисторный взрыватель для артиллерии - был сделан в конце 1960-х - начале 1970-х годов. Для ВМФ транзисторные взрыватели были изготовлены в середине 1970-х годов. Таким образом, примерно в 1960-х годах электронные взрыватели были все на вакуумных лампах. Эти миниатюрные ламповые блоки взрывателя имеют большой срок годности.

На современном этапе взрыватели оснащаются различными электронными системами, которые заменяют механические составляющие взрывателей. Но принцип их действия остается неизменным.

Трубки и взрыватели для облегчения изучения их устройства и действия подразделены на однородные группы по различным признакам. Основными признаками классификации взрывателей и трубок являются:

- способ действия у цели;

- место соединения со снарядом;

- время действия (быстрого действия);

- степень безопасности в служебном обращении и при выстреле.

По способу действия взрыватели и трубки подразделяются на ударные, дистанционные и двойного действия, или дистанционно-ударного действия.

Взрыватели и трубки, предназначенные для взрыва снарядов после встречи с преградой, называются ударными; они применяются в фугасных, осколочных, осколочно-фугасных, бронебойных, бетонобойных и дымовых снарядах.

Взрыватели и трубки, предназначенные для взрыва снарядов на требуемой дальности до удара в преграду, называются дистанционными и применяются в шрапнелях, зажигательных, осветительных и агитационных снарядах, а также в осколочных и осколочно-фугасных гранатах, называемых бризантными.

Дистанционные трубки и взрыватели могут иметь ударный механизм для разрыва при ударе. Такого рода дистанционные трубки называются трубками двойного действия, а взрыватели - взрывателями дистанционно-ударного действия.

По месту соединения со снарядом взрыватели и трубки подразделяются на головные и донные. Наиболее часто применяются головные взрыватели и трубки. Донные взрыватели применяются только в бетонобойных и бронебойных снарядах, а также в фугасных снарядах большого калибра.

Дистанционные трубки и взрыватели бывают только головные. По принципу действия дистанционного устройства они подразделяются на пороховые, механические и электрические. Наиболее часто применяются пороховые взрыватели и трубки двойного действия; механические применяются в основном в зенитной артиллерии, а электрические - в авиабомбах.

По времени действия (или быстроты действия) взрыватели и трубки могут быть мгновенного, инерционного, замедленного действия, с несколькими установками и авторегулируемым замедлением.

По степени безопасности в служебном обращении при выстреле взрыватели подразделяются на взрыватели непредохранительного, полупредохранительного и предохранительного типа.

К взрывателям непредохранительного типа относятся взрыватели, у которых капсюль-воспламенитель и капсюль-детонатор не изолированы от детонатора. Поэтому при самопроизвольном действии одного из капсюлей (при обращении с ним или при выстреле) неизбежен взрыв снаряда. Эти взрыватели по устройству наиболее просты и применяются главным образом в бронебойных снарядах и малокалиберных снарядах и минах. Безопасность их обеспечивается малой чувствительностью капсюлей.

К взрывателям полупредохранительного типа относятся такие, у которых капсюль-воспламенитель до вылета снаряда из ствола изолирован от капсюля-детонатора. Таким образом, в этом типе взрывателей преждевременное действие при самопроизвольном воспламенении капсюля-воспламенителя невозможно.

К взрывателям предохранительного типа относятся те взрыватели, в которых капсюль-детонатор или оба капсюля до выстрела изолированы от детонатора. Они наиболее безопасны, но устройство их сложнее.

Таким образом, в основе классификации взрывателей лежат 4-и признака: способ действия у цели; место соединения со снарядом; время действия (быстрого действия) и степень безопасности в служебном обращении и при выстреле.

2. Принципы работы взрывателей

Взрыватели можно разделить на два основных класса: механические и электрические. Эта классификация учитывает только основные принципы работы. Взрыватели можно также подразделить по методам функционирования или действия, которые инициирует взрывное устройство: удар, механическое время, близость, гидростатическое давление, или длительность задержки. Другая классификация учитывает их положение в БП (например, в носовой или хвостовой части).

Среди проблем, вытекающих из замены механических подсистем электронными блоками, можно выделить необходимость снабжения взрывателя источником электропитания. Этот источник должен выдерживать хранение в течение 10 лет и более, а затем обеспечивать взрыватель электроэнергией после того, как подвергнется ударным нагрузкам при выстреле из артиллерийского орудия.

Взрыватели можно разделить на два основных. Детонатор воспламеняет запал, который, в свою очередь, осуществляет активацию заряда ВВ.

Эффект действия снаряда в значительной степени зависит от работы взрывателя или трубки. При вскрытии ящиков и коробок необходимо составить акт с указанием причин вскрытия и наименования работ, произведенных с взрывателями. Взрыватели различного назначения отличаются друг от друга принципом устройства механизмов. Этот же принцип работы взрывателя и соответственно взрыватель УВ использовался и в советских удлиненных противотанковых минах ТМ-39 и ТМД Взрыватель - это автоматическое устройство, предназначенное для приведение в действие. Принцип действия: при соприкосновении с преградой инерционный ударник преодолевает. Принцип действия мины: при наезде на щиток взрывателя (применяется взрыватель МВЧ-62) он опускается, его втулка. Принцип действия аналогичен ВЗД-3м.

Качнуть взрыватель в большой плоскости футляра и убедиться на слух в работе часового механизма. Принцип работы взрывателя неизвлекаемости ЭН-6 основан на том, что подпружиненный ударник удерживается на месте штоком мины.

Взрыватель работает следующим образом. При выстреле под действием осевой силы инерции реакционный ударник, гильза и верхний шарик, преодолевая сопротивление пружины, совместно перемещаются до упора цилиндрической части жала реакционного ударника в нижние шарики. После этого перемещаются только гильза и верхний шарик до упора гильзы в инерционный ударник, при этом верхний шарик выкатывается в расточку головной втулки.

За дульным срезом под действием пружины гильза поднимается до упора в реакционный ударник и в дальнейшем гильза и реакционный ударник перемещаются совместно до упора реакционного ударника в расточку головной втулки. При этом нижние шарики выкатываются в расточку головной втулки. Ударный механизм взведен.

При стрельбе в благоприятных метеорологических условиях перед выстрелом со взрывателя свинчивают предохранительный колпачок. Поэтому при встрече снаряда с преградой грунт прорывает мембрану и перемещает реакционный ударник с жалом, преодолевая сопротивление пружины, к капсюлю-воспламенителю. Одновременно с этим инерционный ударник с капсюлем-воспламенителем под действием силы инерции, возникающей при торможении снаряда в преграде, преодолевая сопротивление пружины, перемещается к реакционному ударнику. При взаимном перемещении реакционного и инерционного ударников происходит накол капсюля-воспламенителя жалом, срабатывание которого приводит к срабатыванию остальной огневой цепи взрывателя.

При стрельбе в неблагоприятных метеорологических условиях, например в дождь, для обеспечения безопасности взрывателя на траектории предохранительный колпачок со взрывателя не свинчивают, т.к. при отсутствии его капля дождя непосредственно воздействует на мембрану взрывателя и на реакционный ударный механизм.

Как показывает опыт отработки взрывателей, при стрельбе в дождь большой интенсивности (ливневый дождь) капли дождя могут достигать в диаметре 4,0 мм и при скорости соударения более 500 м/с пробивают стальную мембрану взрывателя В-429 (прототип) толщиной 0,12 мм, вызывая срабатывание реакционного ударного механизма на траектории, т.к. кинетическая энергия дождевой капли в этих условиях более 4,0 Дж. Диаметр дождевой капли зависит от интенсивности дождя и может достигать 6,0 мм при тропическом ливне, а учитывая, что скорость современных снарядов на начальном участке траектории может достигать 1000 м/с, кинетическая энергия капли возрастает в этих условиях до 54,0 Дж.

Для устранения преждевременных разрывов снарядов на траектории при стрельбе в дождь во взрывателе В-429 (прототип) используется предохранительный стальной колпачок, имеющий внутренний диаметр (D) - 17,188+0,236 мм и толщину донышка (Н) - 2,1-0,13. При этих геометрических размерах обеспечивается безопасность при стрельбе в дождь, но при этом отключается реакционное действие взрывателя, т.к. при встрече с грунтом со скоростью порядка 300 м/с, что соответствует условиям стрельбы на предельную дальность, и при рикошетных дальностях стрельбы не гарантируется надежное продавливание колпачка грунтом. Поэтому взрыватель срабатывает, в подавляющем большинстве случаев, от инерционного действия и при этом значительно снижается его надежность действия.

К причинам, препятствующим достижению указанного ниже технического результата при использовании известного взрывателя, принятого за прототип, относится его недостаточная безопасность и надежность действия, т.к. при наличии предохранительного колпачка на взрывателе реакционное действие в нем отключено и взрыватель срабатывает только от инерционного действия.

Кроме того, при стрельбе из гладкоствольных артиллерийских систем снарядами с раскрывающимся оперением, укомплектованными взрывателем В-429, наблюдаются отдельные случаи срабатывания взрывателя В-429 на начальном участке траектории из-за возмущающей силы, возникающей вследствие раскрытия оперения снаряда, что может привести к гибели расчета стреляющего орудия или находящихся в непосредственной близости от этого орудия.

Следует также отметить, что современные отечественные танки, вооруженные гладкоствольными орудиями, оснащены автоматами заряжания и свинчивание или навинчивание предохранительного колпачка на взрыватель в боевом отделении танка после загрузки снарядов в боеукладку невозможно. Поэтому в любых метеорологических условиях при стрельбе из танковых гладкоствольных пушек взрыватель должен использоваться только с предохранительным колпачком, что существенно снижает надежность действия взрывателя и эффективность поражения при стрельбе на малую дальность по наблюдаемой цели, т.к. силы инерции в этих условиях не достаточно для гарантированного инерционного действия взрывателя.

Общими признаками с предлагаемым изобретением во взрывателе-прототипе являются наличие реакционного ударника с жалом, инерционного ударника с капсюлем-воспламенителем, гильзы, пружины, верхнего и нижних шариков и предохранительного колпачка.

Задачей предлагаемого изобретения является создание взрывателя для комплектации осколочно-фугасного снаряда танкового выстрела, обеспечивающего повышение безопасности при стрельбе из гладкоствольных артиллерийских систем снарядами с раскрывающимся оперением и повышение надежности действия взрывателя.

Это достигается тем, что в конструкцию взрывателя, содержащего реакционный ударник с жалом, инерционный ударник с капсюлем-воспламенителем, гильзу, пружину, верхний и нижние шарики и предохранительный колпачок, между реакционным и инерционным ударниками введен жесткий предохранитель, а на предохранительном колпачке с внутренней его части выполнена кольцевая проточка, а ее высота определена соотношением: h=(0,6....0,8)Н, где h - высота проточки, мм; Н - толщина верхней части колпачка, мм.

Жесткий предохранитель может быть выполнен из особо мягкой стали в форме полого цилиндра, имеющего в верхней своей части лапки, число которых не менее трех, а в нижней части развальцован для исключения перемещения относительно головной втулки. Общее усилие, которое должны выдерживать лапки жесткого предохранителя до их деформации, составляет значение в интервале 38-73Н.

Как показывают результаты испытаний стрельбой, для обеспечения гарантированного продавливания предохранительного колпачка грунтом в условиях стрельбы из современных танков необходима высота кольцевой проточки (h) в пределах (0,6. ..0,8)Н, что обеспечивает толщину донышка предохранительного колпачка в пределах 0,42...0,84 мм.

Соотношение диаметров внутреннего диаметра кольцевой проточки и внутреннего диаметра колпачка выбирается из условий обеспечения безопасности и надежности действия при стрельбе в дождь любой интенсивности.

Сущность изобретения поясняется чертежом, на котором представлен общий вид предлагаемой конструкции взрывателя (см. ниже).

Артиллерийский взрыватель содержит ударный механизм, состоящий из реакционного ударника 1 с жалом 2, инерционного ударника 3 со втулкой 4, в которой расположен капсюль-воспламенитель 5, гильзы 6, пружины 7, верхнего шарика 8, нижних шариков 9 и жесткого предохранителя 10 с лапками 11. Ударный механизм размещен в головной втулке 12, внутренняя полость которой закрыта мембраной 13. На головную втулку 12 навинчен предохранительный колпачок 14.

Взрыватель работает следующим образом. При выстреле под действием осевой силы инерции реакционный ударник 1 с жалом 2, гильза 6 и верхний шарик 8, преодолевая сопротивление пружины 7, совместно перемещаются до упора цилиндрической части жала 2 реакционного ударника 1 в нижние шарики 9. После этого перемещаются только гильза 6 и верхний шарик 8 до упора гильзы 6 в инерционный ударник 3, при этом верхний шарик 8 выкатывается в расточку втулки 12.

За дульным срезом под действием пружины 7 гильза 6 поднимается до упора в реакционный ударник 1. В дальнейшем гильза 6 и реакционный ударник 1 перемещаются совместно до упора реакционного ударника 1 в расточку головной втулки 12. При этом нижние шарики 9 выкатываются в расточку головной втулки 12. Таким образом, на начальном участке траектории ударный механизм взведен, так как шарики 8 и 9 выкатились в полость втулки 12, а сближению реакционного ударника 1 и инерционного ударника 3 препятствует пружина 7.

При раскрытии оперения снаряда под действием возмущающей силы инерционный ударник 3, преодолевая сопротивление пружины 7, начинает перемещаться по направлению к реакционному ударнику 1 до упора в лапки 11 жесткого предохранителя 10, которые препятствуют дальнейшему сближению ударников. При этом положении обеспечен гарантированный зазор между жалом 2 и капсюлем-воспламенителем 5. Этим обеспечивается несрабатывание ударного механизма при раскрытии оперения снаряда.

При встрече с преградой под действием силы инерции, возникающей при торможении снаряда, инерционный ударник 3 с капсюлем-воспламенителем 5 преодолевает сопротивление пружины 7 и лапок 11 жесткого предохранителя 10, которые, разгибаясь, позволяют ударнику 3 перемещаться по направлению к реакционному ударнику 1 с жалом 2. Одновременно с этим начинается и реакционное действие взрывателя. После разрушения колпачка 14 и прорыва мембраны 13 под действием реакции преграды внедряющийся грунт перемещает реакционный ударник 1 с жалом 2, преодолевая сопротивление пружины 7, к инерционному ударнику 3. Взаимное сближение реакционного и инерционного ударников приводит к наколу жалом 2 капсюля-воспламенителя 5, при срабатывании которого срабатывает остальная огневая цепь взрывателя.

3. Основные категории взрывателей

Механические взрыватели

Работа механического взрывателя в простейшей форме сходна с работой ударного механизма ружья или пистолета. Для приведения в действие такого взрывателя производится механический удар по чувствительному детонатору. Детонатор воспламеняет запал, который, в свою очередь, осуществляет активацию заряда ВВ. Однако по конструкции механический взрыватель гораздо сложнее, чем ударный механизм. Для безопасного и эффективного функционирования конструкция любого взрывателя (механического или электрического) должна обеспечивать его безопасность в укладке, когда она находится в покое, а также в ходе загрузки, сгрузки и при нахождении на борту носителя.

Взрыватель должен оставаться безопасным до тех пор, пока взрывное устройство не будет сброшено с доставляющего его носителя (задержка взведения или безопасный разделительный период).

В зависимости от типа цели взрыватель может потребоваться для задержки взрыва бомбы после удара на заданное время (функционирование задержки). Величина задержки может составлять от нескольких миллисекунд до многих часов.

При случайном падении БП или во время нахождения взрывного устройства в безопасном состоянии на борту самолета взрыватель не должен инициировать взрывное устройство. Для обеспечения этих требований используется ряд особенностей конструкции.

Большинство функций являются общими для взрывателей всех типов.

Электрические взрыватели

Эти устройства имеют много аналогичных характеристик с механическими взрывателями, но они различаются способом инициирования. В данном случае используется электрический импульс, а не механическое действие взведения вращением вертушки.

Электрические импульсы заряжают конденсаторы во взрывателе бомбы после ее сброса с самолета.

Электрический взрыватель боеприпаса содержит корпус, первичное воспламенительное вещество, электровоспламенитель для поджигания первичного воспламенительного вещества, источник электрического тока для инициирования электровоспламенителя и дополнительно содержит пиротехнический нагреватель источника электрического тока, а в качестве источника электрического тока содержит термоактивируемый химический источник тока с твердым электролитом (например, на основе алюмосиликатного или алюмофосфатного стекла), обладающим высокой ионной проводимостью и низким коэффициентом линейного термического расширения.

Микроконтроллеры

Микроконтроллер - это специальная микросхема, предназначенная для управления различными электронными устройствами. Микроконтроллеры впервые появились в том же году, что и микропроцессоры общего назначения (1971).

Разработчики микроконтроллеров придумали остроумную идею - объединить процессор, память, ПЗУ и периферию внутри одного корпуса, внешне похожего на обычную микросхему. С тех пор производство микроконтроллеров ежегодно во много раз превышает производство процессоров, а потребность в них не снижается.

Микроконтроллеры выпускают десятки компаний, причем производятся не только современные 32-битные микроконтроллеры, но и 16, и даже 8-битные (как i8051 и аналоги). Внутри каждого семейства часто можно встретить почти одинаковые модели, различающиеся скоростью работы ЦПУ и объемом памяти.

Дело в том, что микроконтроллеры применяются преимущественно во встроенных системах, в игрушках, в станках, в массовой домашней технике, в домашней автоматике - там, где нужна не мощность процессора, а, скорее, баланс между ценой и достаточной функциональностью.

Именно поэтому самые старые типы микроконтроллеров еще до сих пор в ходу - они многое могут: от автоматического открывания дверей и включения полива газонов до интеграции в систему «умный дом». При этом существуют и более мощные микроконтроллеры, способные выполнять сотни миллионов операций в секунду и обвязанные периферией «до зубов». У них и задачи соответствующие. Таким образом, разработчик сначала оценивает задачу, а уж потом выбирает под нее подходящее «железо».

На сегодняшний день существует более 200 модификаций микроконтроллеров, совместимых с i8051, выпускаемых двумя десятками компаний, и большое количество микроконтроллеров других типов. Популярностью у разработчиков пользуются 8-битные микроконтроллеры PIC фирмы Microchip Technology и AVR фирмы Atmel, 16-битные MSP430 фирмы TI, а также 32-битные микроконтроллеры, архитектуры ARM, которую разрабатывает фирма ARM Limited и продаёт лицензии другим фирмам для их производства.

4. Тенденции и проблемы развития взрывателей

К настоящему времени прослеживается тенденция вытеснения механических взрывателей превосходящими по техническим и экономическим характеристикам электронными аналогами, что особенно заметно на фоне быстро растущего рынка электронных взрывателей. При этом данные типы взрывателей, так же как и механические, имеют ряд особенностей, рассмотрение которых заслуживает отдельного внимания.

Повышение скорострельности в современных артиллерийских системах достигается за счет использования в них быстродействующих досылателей снарядов с гидравлическим приводом. При этом последние способны развивать мощность более 8 кВт и обеспечивать скорость досылания 8 м/с (для сравнения: при ручном досылании скорость составляет около 0,3 м/с, а при механическом -- 1.2 м/с), что не позволяет говорить о бережном обращении снаряженных взрывателями БП для обеспечения их безопасности.

Механический часовой механизм, который ранее использовался для инициирования детонации боевого заряда в непосредственной близости от цели, заменён в последних разработках электронным таймером.

Появление программ разработки взрывателей, которые объединят в одном устройстве все классические функции, плюс ту или иную форму коррекции траектории полёта снаряда, вызвала всё возрастающая потребность обеспечения высокой точности стрельбы. Этот шаг явился неизбежным на пути, ведущем к усложнению устройства и возрастанию стоимости изделия. Однако возросшая эффективность поражения артиллерией цели, снижение расхода боеприпасов и значительное сокращение сопутствующих разрушений, служат наградой за этот неизбежный шаг.

В последние годы облик военных действий серьезно изменился. На смену крупномасштабным операциям с участием всех родов войск пришли боевые действия в городских условиях и/или против врага, предпочитающего засадную тактику. Все это сильно влияет на текущий облик вооруженных сил ведущих государств мира, а также требует своевременно пересматривать взгляды на те или иные вопросы тактики и стратегии. В одно из самых сложных положений в современных условиях попала артиллерия. «Бог войны», ввиду объективных причин, недостаточно приспособлен для ведения современной войны. Наибольшую боевую эффективность артиллерийские системы демонстрируют при атаке площадных целей в условиях общевойскового боя. Однако в современных противопартизанских операциях некоторые особенности артиллерии не позволяют использовать ее с ожидаемым результатом.

В настоящее время к традиционным путям развития артиллерии - дальность стрельбы, могущество снарядов и т.д. - добавилось еще одно немаловажное направление. В условиях современной войны особое значение приобретает точность стрельбы. Ранее артиллерия применялась для работы по площадям, но в сегодняшних условиях она обязана иметь возможность точного поражения выбранной цели без промаха и уничтожения других объектов. Тем не менее, и другие параметры артиллерийской системы помимо точности продолжают оставаться объектом внимания ученых и конструкторов.

Рассмотрим способы повышения дальности полета снаряда. На протяжении многих лет стрельба на большие расстояния была задачей гаубиц - орудий со стволом длинной в 15-30 калибров, предназначенных для ведения огня по навесной траектории. В последние несколько десятилетий наметилась другая тенденция. В соответствии с уравнением баллистического движения конструкторы орудий стали предпринимать попытки увеличить дальность стрельбы при помощи увеличения начальной скорости снаряда и удлинения ствола. Так, к примеру, советская/российская самоходная артиллерийская установка «Мста-С» оснащается орудием 2А64 со стволом длиной в 47 калибров, что значительно превышает классические «гаубичные» пропорции и больше напоминает облик танковых пушек. Большая длина ствола позволяет повысить начальную скорость снаряда, а также с большей эффективностью использовать энергию пороховых газов метательного заряда. В результате таких мер уже упомянутая САУ «Мста-С» при оптимальном угле возвышения ствола может обстреливать цели на дальности в 15-20 километров, в зависимости от используемого снаряда.

В то же время, дальность стрельбы зависит не только от длины ствола. Фактически параметры ствола влияют на дальность лишь косвенно, поскольку только помогают метательному заряду разгонять снаряд в течение немного большего времени. В последние годы появилось немало новых сортов артиллерийского пороха, используемых в современных метательных зарядах. При создании новых гильз с зарядом в ведущих странах были применены некоторые новые оригинальные решения. К примеру, существуют пороха с включениями взрывчатых веществ или с особой формой зерна пороха. Такие меры помогают значительно повысить быстроту сгорания пороха и, как следствие, выделение энергии. Помимо использования привычных порохов, хотя и сделанных по новым технологиям, в настоящее время исследуются и другие варианты метательного заряда. За рубежом ведутся исследования на предмет использования в них жидких горючих веществ или даже порошка некоторых металлов. В теории такие методики могут значительно повысить энергию, передаваемую снаряду, однако пока строевым артиллеристам приходится обходиться традиционными смесями на основе пороха.

Примечательно, что в гонке за увеличением дальности стрельбы «участвуют» не только стволы и метательные заряды. Уже достаточно давно существует два способа увеличить этот параметр при помощи модернизации снаряда. Для наиболее эффективного разгона в канале ствола снаряд должен иметь ровную или близкую к ней поверхность донной части. Однако в полете за такой «обрубленной» задней частью снаряда образуются вихри, тормозящие его. Во избежание образования этих вихрей были созданы снаряды с газогенераторами. Специальная пиротехническая шашка, находящаяся в донной части снаряда, сгорает и через сопла выбрасывает газы. Те, в свою очередь, заполняют пространство за снарядом и мешают образованию лишних завихрений, а также в некоторой мере разгоняют снаряд. В результате применения газогенератора дальность полета снаряда увеличивается на значительную величину. Для примера снова возьмем САУ «Мста-С». Снаряд ЗВОФ91, оснащенный донным газогенератором, имеет такие же весовые параметры и характеристики метательного заряда, как и обычный осколочно-фугасный снаряд ЗВОФ72. При этом снаряд с газогенератором может лететь на дальность около 29 километров, что почти на 20% больше аналогичного параметра снаряда ЗВОФ72.

Эффективной, но более сложной альтернативой снаряду с газогенератором является активно-реактивный снаряд. Он выбрасывается из ствола орудия при помощи порохового заряда, а после включает собственный твердотопливный двигатель. Благодаря такой системе удается значительно повысить дальность стрельбы. Рекордсменом по этому параметру в настоящее время считается снаряд Denel V-LAP. В 2006 году во время испытаний этого снаряда самоходная артиллерийская установка немецкого производства PzH 2000 отправила его на 56 километров. Заявленная производителем максимальная дальность стрельбы этим снарядом еще больше - 60 км. Для сравнения, дальность стрельбы САУ PzH 2000 обычным снарядом той же массы с таким же метательным зарядом не превышает 28-30 километров. Примечательно, что предпосылкой к рекорду снаряда V-LAP было не только наличие заряда ракетного топлива, но и его усовершенствованная аэродинамика.

Сейчас предпринимаются самые разные попытки дополнительно увеличить дальность полета артиллерийских снарядов. Наиболее перспективным в настоящее время является создание новых активно-реактивных снарядов с увеличенной тягой твердотопливного двигателя. В то же время, бесконечное увеличение дальности только за счет нового состава топлива невозможно, поскольку его количество ограниченно габаритами снаряда. По этой причине появляются достаточно интересные предложения, например, оснащать артиллерийские снаряды раскладными крыльями, с помощью которых он сможет планировать на большее расстояние.

Фактически все меры по повышению дальности стрельбы и точности наведения снаряда являются способом доставки к цели заряда взрывчатого вещества. Наиболее популярными видами последнего на протяжении последних десятилетий остаются тринитротолуол, «композиция B» и другие широко известные вещества и смеси. В последнее время появились предложения сокращать заряд взрывчатого вещества для выполнения специальных задач. Под специальными задачами в этом контексте понимается поражение малоразмерных целей, окруженных другими объектами, которые нельзя повредить. В таком случае возможно использование только маломощных или вообще неснаряженных взрывчаткой боеприпасов. Одновременно с этим продолжается разработка новых взрывчатых веществ, обладающих более высоким фугасным и бризантным действием. Однако их массовое использование пока нецелесообразно ввиду высокой стоимости.

Что касается снарядов прочего назначения, то сейчас продолжаются работы над дымовыми боеприпасами, аэрозоли которых экранируют инфракрасное и лазерное излучение и т.п. Также в последние годы было создано несколько пока экспериментальных осветительных снарядов, осуществляющих подсветку в инфракрасном диапазоне. Такие боеприпасы способны в ночных условиях содействовать подразделениям, оснащенным тепловизионной аппаратурой и при этом не помогать противнику, не имеющему подобного оборудования. Наконец, стоит отметить разработки в области DIME-снарядов. Эти перспективные боеприпасы основываются на технологии DIME (Dense Inert Metal Explosive - «Плотное инертное металлическое взрывчатое вещество»), подразумевающей наполнение снаряда микрочастицами специального сплава. Во время детонации такой снаряд разбрасывает вокруг себя большое количество мелких «песчинок» тугоплавкого металла, которые действуют подобно осколкам. При этом радиус поражения такими «осколками» равняется всего нескольким метрам, после чего они теряют всю свою энергию или сгорают. DIME-снаряды в будущем могут составить конкуренцию боеприпасам традиционной компоновки, но с небольшим зарядом взрывчатого вещества.

Несомненно, вне зависимости от дальнейшего изменения облика современной войны, артиллерия останется в составе всех вооруженных сил. Однако она будет вынуждена отвечать на современные угрозы, получая новые орудия и боеприпасы. Как видим, у ведущих стран уже есть наработки, позволяющие значительно повысить боевой потенциал даже старых орудий, а также обеспечить им возможность выполнения самых сложных задач. При этом основная масса будущих нововведений в артиллерии, скорее всего, будет касаться именно боеприпасов. Системы управления огнем и «железо» останутся важными, но их приоритет немного снизится.

5. Описание различных типов взрывателей

В России взрыватели производят несколько предприятий: НИИ «Дельта», НИИ «Импульс», НИИЭП, ЦНИИ ТОЧМАШ, ГНПП «Прибор» и ФГУП «НИИ «Поиск».

Российское ФГУП «НИИ «Поиск» считается основным отечественным разработчиком и изготовителем механических, электромеханических и электронных многорежимных взрывателей. Предприятие представляет свой взрыватель 3ВМ18 как «электронный ударный» и «электронный многорежимный». Это взрыватель с индуктивной установкой для ОФС, однако конкретные данные о режимах срабатывания (включая неконтактный) не раскрываются.

ФГУП «НИИ «Поиск» разрабатывает и производит взрыватели для снарядов РЗСО и Военно-морского флота, артиллерийских снарядов и минометных мин, оперативно-тактических ракет сухопутного и морского базирования, комплексов противосамолетной и противоракетной обороны, авиационных ракет и авиабомбовых средств поражения, минно-торпедных и противодиверсионных БП. Вырос объем разработок для высокоточных комплексов оружия. Боевые части военной техники, ни в чем не уступающие мировым аналогам и даже превосходящие их, оснащены разработанными институтом взрывателями, имеющими принципиально новые технические решения. Так, снаряды РСЗО «Смерч» укомплектованы электронными взрывателями, которые обеспечивают угловую стабилизацию и коррекцию времени действия в зависимости от параметров выстрела.

В этом НИИ создан новый класс электронных многофункциональных взрывателей для РСЗО и артиллерии -- сухопутной, танковой, морской.

Взрыватель ВЗРП

Назначение: Предназначается для инициирования заряда разминирования ЗРП После подачи его на противопехотное минное поле.

Основное поражающее действие: Осколочное круговое

Поражающие свойства: Инициирует взрыв заряда ЗРП.

Форма корпуса: Цилиндрическая

Цвет: Серебристый

Материал корпуса: Алюминиевый сплав

Длина 152 мм

Диаметр 36 мм

Маркировка: На корпусе нанесены: шифр изделия, шифр завода-изготовителя, номер партии и изготовления. ВЗРП 583 - 6 - 78

Порог срабатывания: Усилие срабатывания 343-833

Безопасное расстояние: 6 м

Время замедления: 15-22 сек

Внешний вид

Взрыватель состоит из корпуса, вытяжного устройства с инерционным грузом и предохранительной чекой, ударника с пружиной, капсюля - воспламенителя, втулки с пиротехническим замедлителем на 15 - 22 с,

Капсюля - детонатора ТАТ-1-Т и детонатора (шашка из прессованного тетрила массой 9 г). При хранении на резьбовую часть корпуса, служащую для соединения взрывателя с детонирующим кабелем, навинчен колпачок. Вытяжное устройство имеет вытяжную втулку, удлиненный шток с наковальней, шток и мембрану. Инерционный груз при наличии предохранительной чеки препятствует выдергиванию штока из отверстия в ударнике.

Взрыватель ВОЗ-1

Назначение: Предназначается для применения в составе окопного заряда ОЗ-1 с целью приведения в действие его составных частей.

Основное поражающее действие: Осколочное круговое

Поражающие свойства: Инициирует взрыв заряда ОЗ-1.

Форма корпуса: Цилиндрическая

Цвет: Серебристый

Материал корпуса: Алюминиевый сплав

Длина 199 мм

Диаметр 42 мм

Маркировка: На корпусе нанесены: шифр изделия, шифр завода-изготовителя, номер партии и год изготовления. ВОЗ-1 583 - 6 - 77.

Порог срабатывания: Давление вдоль оси корпуса взрывателя.

Безопасное расстояние: 25 м

Время замедления: 1-2.4 сек

Взрыватель ВОЗ-1 - механический, имеет два накольно-воспламенительных детонирующих устройства: нижнее - для приведения в действие кумулятивного заряда; верхнее - для приведения в действие фугасного заряда, входящих в состав окопного заряда ОЗ-1. Нижнее накольно-воспламенительное детонирующее устройство состоит из втулки, ударника, закрепленного во втулке срезной чекой, втулки с капсюлем-воспламенителем и капсюлем-детонатором и стакана с детонатором.

Втулка имеет наружную резьбу для ввинчивания в очко кумулятивного заряда. Верхнее накольно-воспламенительное детонирующее устройство состоит из корпуса с двумя каналами, в которых размещены накольно-воспламенительное и предохранительное устройства, втулка с пиротехническим замедлителем и капсюлем-детонатором и стакана с детонатором.

На втулке имеется наружная резьба для ввинчивания в очко фугасного заряда. Корпус на нижнем конце имеет боевой выступ и соединен с втулкой четырьмя срезными чеками, а для исключения вращения винтами. Накольно-воспламенительное устройство, размещенное в одном из каналов в корпусе, состоит из ударника, скрепленного с втулкой винтом, и капсюля - воспламенителя.

Предохранительное устройство состоит из стакана с пружиной и шарика. Шарик удерживается в канале предохранительной чекой с кольцом.

К кольцу прикреплена петля из красной тесьмы. Предохранительная чека ввинчена в отверстие во втулке и дополнительно скрепляет втулку с корпусом.

Под действием порохового реактивного двигателя фугасного заряда у взрывателя срезаются четыре чеки, соединяющие корпус взрывателя с втулкой. При движении корпуса вниз происходит накол капсюля - воспламенителя ударником, расположенным в канале корпуса.

От луча огня загорается пиротехнический замедлитель в верхней втулке. Одновременно с этим боевой выступ упирается в шарик и через него толкает нижний ударник, который срезает чеку и при движении вниз накалывает капсюль - воспламенитель. От луча огня взрывается капсюль - детонатор, от него - детонатор и затем кумулятивный заряд.

Взрыватель ВПЗ-1

Назначение: Взрыватель ВПЗ-1 предназначается для взрывания под водой подрывных зарядов СЗ-За, СЗ-6 и С3-6м, используемых в качестве пассивных, от взрыва активного заряда.

Основное поражающее действие: Осколочное круговое

Поражающие свойства: Поражающие свойства определяются действием взрыва детонатора. Инициирует взрыв заряда ВВ.

Форма корпуса: Цилиндрическая

Цвет: Серый

Материал корпуса: Алюминиевый сплав

Длина 130 мм

Диаметр 68 мм

Маркировка: На корпусе нанесены: шифр изделия, шифр завода-изготовителя, номер партии и год изготовления. ВПЗ-1 583 - 6 - 78

Порог срабатывания: Давление воды от взрыва активного заряда.

Время дальнего взведения: 5-360 мин

Средство инициирования: Взрыватель содержит капсюль - детонатор ТАТ-1-Т.

Взрыватель ВПЗ-1 состоит из корпуса, механизма взведения, импульсного генератора и поворотного детонирующего устройства. Корпус - металлический, в нем смонтированы все узлы взрывателя. Механизм взведения обеспечивает перевод взрывателя в боевое положение с замедлением.

Он состоит из штока с пружиной, резаком, металлоэлемента и подпружиненной кнопки. Шток удерживается во взведенном положении предохранительной чекой. Предохранительная чека механизма взведения и стопорного механизма одна, общая. Она установлена так, что при выдергивании сначала выходит из механизма взведения, а затем из стопорного механизма.

Чека имеет кольцо и пружинную скобу, с помощью которой чека фиксируется на взрывателе. Резак и металлоэлемент закрыты колпачком. Каждый взрыватель комплектуется четырьмя металлоэлементами No 1, 3, 4 и 5 с различным временем замедления. Металлоэлемент No 5 установлен во взрыватель на заводе. Остальные три металлоэлемента упакованы в бумажный пакет и привязаны к взрывателю. Импульсный генератор служит для выработки электроэнергии, необходимой для электровоспламенителя.

Генератор размещен внутри корпуса в гнезде, закрытом решеткой и резиновой диафрагмой. Он состоит из кольцевого постоянного магнита с магнитопроводом, индукционной катушки и подпружиненного якоря с головкой. Индукционная катушка через пружинящие контакты подключена к электровоспламенителю.

Поворотное детонирующее устройство состоит из стопорного механизма, электровоспламенительного устройства, втулки с детонатором -I, поворотного диска с капсюлем - детонатором ТАТ-1-Т и детонатора-II.

Стопорный механизм удерживает поворотный диск в предохранительном положении, в котором обеспечивается разрыв огневой цепи и электровоспламенитель отключен от импульсного генератора.

Стопорный механизм состоит из стопора и пружины.

Стопор удерживается в поджатом положении предохранительной чекой. Конец стопора входит в вырез поворотного диска и препятствует его повороту.

Электровоспламенительное устройство смонтировано на пластмассовой панели и состоит из электровоспламенителя, двух пружинящих контактов и шунтирующего сопротивления.

Во втулке закреплены детонатор-I из тетрила (1 г) и поворотный диск, в котором закреплены капсюль - детонатор ТАТ-1-Т и контактная пластина. Поворотный диск под действием пружины стремится повернуться по ходу часовой стрелки.

Диск удерживается в предохранительном положении стопором. В этом положении капсюль-детонатор отведен от электровоспламенителя и детонатора-I, а контактная пластина отведена от пружинящих контактов. Детонатор-II (25 г тетрила) в стакане закреплен в корпусе взрывателя с помощью хвостовика. На хвостовике имеется наружная резьба для ввинчивания взрывателя в запальное гнездо подрывного заряда.

6. Анализ развития современных артиллерийских взрывателей по данным зарубежных источников

взрыватель механический артиллерийский

С 90-х годов за рубежом интенсивно ведутся работы по созданию новых электронных взрывателей, позволяющих совмещать в одной конструкции контактное, неконтактное и дистанционное действие, а также корректировать траекторию полета снарядов. Приведены типы зарубежных боеприпасов с разработанными взрывателями.

Основу боевого комплекта артиллерийского орудия составляют осколочно-фугасные боеприпасы, которые комплектуются контактными, неконтактными и дистанционными взрывателями. До недавнего времени такие взрыватели содержали большое количество механических узлов со свойственными им недостатками. В настоящее время во всех типах взрывателей электронные блоки постепенно вытесняют механические узлы, давая возможность объединить все виды действия в одном устройстве.

С начала 90-х годов за рубежом началась разработка и освоение перспективных электронных взрывателей ствольной артиллерии, это США, Израиль, Великобритания, ЮАР, Германия, Норвегия, Финляндия, Франция.

Среди электронных взрывательных устройств, созданных в мире в последнее время, наиболее широко представлены взрыватели, имеющие функцию дистанционного действия, поскольку обеспечиваемый ими воздушный подрыв снаряда существенно повышает его эффективность в борьбе с живой силой противника, находящейся в укрытии. При этом у таких взрывателей, как правило, сохраняется и функция контактного действия при встрече с преградой, т.е. они являются взрывателями комбинированного действия.

Малокалиберные выстрелы с взрывателями дистанционного или комбинированного действия разрабатываются и производятся ведущими европейскими странами и США. Так, широко рекламируется 35-мм выстрел с готовыми поражающими элементами швейцарской фирмы Oerlikon-Contraves, снабженный дистанционным взрывателем с цифровым отсчетом времени. В Германии специалистами фирмы Rheinmetall- Diehle разработан осколочно-фугасный выстрел такого же калибра с дистанционно управляемым взрывателем.

Шведской фирмой BOFORS разработан 4 0-мм осколочно-фугасный выстрел с готовыми поражающими элементами, снабженный взрывателем комбинированного действия, который обеспечивает не только контактное и дистанционное срабатывание снаряда, но и действует в режиме неконтактного обнаружения цели.

Наиболее передовым уровнем развития взрывателей артиллерии обладают США.

В США, наряду с 30-мм выстрелами для автоматических пушек, в рамках программы OCSW по модернизации средств ближнего боя разрабатывается 25-мм граната для автоматического гранатомета с дистанционно управляемым взрывателем.

В настоящее время сухопутные войска и корпус морской пехоты США применяют осколочно-фугасные снаряды, оснащенные неконтактным взрывателем М7 32А2 фирмы АТК (рис., см. ниже). С помощью поворотного кольца устанавливается время полета до цели в диапазоне 5-150 с. Примерно за три секунды до установленного времени включается неконтактный режим. Для неконтактного подрыва снаряда используется встроенная доплеровская РЛС непрерывного излучения. В случае отказа блока неконтактного режима взрыватель сработает как ударный.

Рис. Неконтактный взрыватель М7 32А2

Недавно появилась тенденция разработки многорежимных взрывателей. Хотя они неизбежно являются более сложными и дорогими устройствами, чем одно- и двухрежимные, они упрощают тыловое обеспечение и позволяют доставлять снаряды окончательно снаряженными.

В 198 8 году американские специалисты приступили к разработке программы развития взрывателей сухопутной артиллерии. В середине 90-х годов в США началась реализация программы. К 2010 году планируется создать и принять на вооружение четыре базовых взрывателя: