RU77039U1

RU77039U1 - HEAD MULTI-ELEMENT PIEZOGENERATOR (OPTIONS)

Info

Publication number: RU77039U1
Application number: RU2008115643/22U
Authority: RU
Inventors: Валентина Николаевна Сердюкова; Вячеслав Федорович Сызранцев; Алексей Митрофанович Шевченко
Priority date: 2008-04-23
Filing date: 2008-04-23
Publication date: 2008-10-10

Abstract

Изобретение относится к пьезоэлектрическим взрывательным устройствам (ВУ), предназначенным для подрыва кумулятивных боевых частей, преимущественно управляемых снарядов и ракет. Пьезогенератор содержит несколько пьезоэлементов, расположенных по окружности корпуса, опорную и нагружающую контакные детали. Между пьезоэлементами и контактными деталями установлены демпфирующие прокладки из упругого материала, завернутого в металлическую фольгу, или из упругого токопроводящего высокоомного материала, или из изоляционного материала с отверстиями, расположенными напротив пьезоэлементов. Варьирование упругими свойствами материала и толщиной прокладок позволяет достичь оптимальной помехозащищенности (несрабатывание по легким преградам, таких, как кусты, стальные сетки фанера и пр.) и надежности действия ВУ по целевым преградам при встрече под большими углами от нормали.The invention relates to piezoelectric explosive devices (WU), designed to detonate cumulative warheads, mainly guided missiles and missiles. The piezoelectric generator contains several piezoelectric elements located around the circumference of the housing, supporting and loading contact parts. Between the piezoelectric elements and contact parts, damping pads are made of an elastic material wrapped in metal foil, or of an elastic conductive high-resistance material, or of an insulating material with holes located opposite the piezoelectric elements. Varying the elastic properties of the material and the thickness of the gaskets allows you to achieve optimal noise immunity (malfunctioning on light obstacles, such as bushes, steel mesh plywood, etc.) and the reliability of the action of VU on target obstacles when meeting at large angles from normal.

Description

Техническое решение относится к военной технике и предназначено для использования в контактных взрывательных устройствах боеприпасов высокого быстродействия, преимущественно кумулятивных, не имеющих источника питания на борту или имеющих источник питания, но подвод электрического напряжения к носовой части в которых затруднен.The technical solution relates to military equipment and is intended for use in contact explosive devices of high-speed ammunition, mainly cumulative, without a power source on board or having a power source, but the supply of electrical voltage to the bow is difficult.

Известны отечественные конструкции головных многоэлементных пьезогенераторов (ГМПГ), например, марки 3В8М или 9Э212, применяемые в штатных взрывательных устройствах (ВУ), в которых в электроизоляционном корпусе установлено по кольцу от 12 до 24 пьезоэлементов. Сведения об этих ГМПГ содержатся в книге «Оружие и технологии России. Энциклопедия XXI век». Издательский дом «Оружие и технологии», Москва 2006. Указанные пьезогенераторы (ПГ) содержат опорную и нагружающую электроконтактные детали, через которые напряжение, выдаваемое пьезогенератором при встрече с преградой, поступает в боевую электрическую цепь ВУ. Недостатком указанных конструкций ГМПГ является сложность регулирования помехозащищенности ВУ при прохождении боеприпасом легких преград, таких как кусты, ветки, стальные сетки, фанера и пр. Известны пьезоэлектрические устройства, в которых вопросы помехозащищенности ВУ решаются с помощью сложных электронных и логических схем (например патенты US 3.967.555, US 4.382.408, US 5.269.223, WO 2003051794). Однако такие решения являются дорогостоящими, сложными в изготовлении и не обеспечивают достаточную надежность действия ВУ.Domestic designs of head multi-element piezoelectric generators (GMPGs) are known, for example, 3V8M or 9E212 grades used in standard explosive devices (VU) in which from 12 to 24 piezoelectric elements are installed in an electrical insulating casing. Information about these GMPGs is contained in the book “Russia's Arms and Technologies. Encyclopedia of the XXI Century. " Arms and Technologies Publishing House, Moscow 2006. These piezoelectric generators (PG) contain reference and loading electrical contact parts through which the voltage generated by the piezoelectric generator when it encounters an obstacle enters the military electrical circuit of the military unit. The disadvantage of these GMPG designs is the difficulty of regulating the WU noise immunity when munitions pass through light obstacles, such as bushes, branches, steel grids, plywood, etc. Piezoelectric devices are known in which WU noise immunity issues are solved using complex electronic and logic circuits (for example, US 3.967 patents .555, US 4.382.408, US 5.269.223, WO 2003051794). However, such solutions are expensive, difficult to manufacture and do not provide sufficient reliability of the operation of the WU.

Задача, решаемая настоящим техническим решением, - обеспечение возможности регулирования чувствительности и избирательности (помехозащищенности) ВУ без усложнения конструкции ПГ и с одновременным повышением надежности действия ВУ по целевым преградам.The problem solved by this technical solution is to provide the ability to control the sensitivity and selectivity (noise immunity) of the VU without complicating the design of the steam generator and at the same time increasing the reliability of the operation of the VU on target barriers.

Предлагаемая полезная модель ГМПГ по конструкции имеет наибольшую совокупность сходных признаков с устройством марки ЗВ8М (прототип), применяемым в ВУ противотанковых управляемых ракет с кумулятивными боевыми частями (БЧ). Признаками, общими с прототипом для всех вариантов исполнения предлагаемой The proposed utility model of the GMPG by design has the largest combination of similar features with a device of the ZV8M brand (prototype) used in anti-tank guided missiles with cumulative warheads (warheads). The features common to the prototype for all versions of the proposed

полезной модели, являются наличие пьезоэлементов, расположенных по кольцу в корпусе из электроизоляционного материала, а также наличие опорной и нагружающей электроконтактных деталей. Новым признаком для пьезогенератора варианта п.1 формулы является наличие демпфирующих прокладок из упругого материала, завернутых в металлическую фольгу, расположенных между торцами пьезоэлементов и электроконтактными деталями. Варьирование упругими свойствами материала и толщиной прокладок позволяет достичь оптимальной помехозащищенности ВУ, а токопроводящая фольга обеспечивает надежность контактирования в цепи ГМПГ-электродетонатор (ЭД). Для варианта п.2 формулы новым признаком является наличие демпфирующих прокладок из упругого высокоомного токопроводящего материала, обеспечивающих надежную электроизоляцию пьезоэлементов при преодолении боеприпасом легких преград. При встрече с целью указанные прокладки сильно сминаются, электросопротивление их резко снижается в месте смятия, при этом обеспечивается фактически прямой контакт ГМПГ-ЭД. Для варианта п.3 формулы новым признаком является наличие жестких прокладок из электроизоляционного материала с отверстиями, расположенными напротив пьезоэлементов. При встрече с целью (броня, дюралевый лист, грунт) пьезоэлементы выдают высокое напряжение, пробивающее прокладки в месте расположения отверстий. При встрече с легкими преградами генерируемое напряжение мало, пробоя не происходит и ВУ не срабатывает.A useful model is the presence of piezoelectric elements arranged in a ring in a housing made of electrical insulation material, as well as the presence of supporting and loading electrical contact parts. A new feature for the piezoelectric generator of option 1 of the formula is the presence of damping gaskets of elastic material wrapped in metal foil located between the ends of the piezoelectric elements and the electrical contact parts. Varying the elastic properties of the material and the thickness of the gaskets makes it possible to achieve optimal noise immunity of the VU, and the conductive foil ensures the reliability of contacting in the circuit of the GMPG electric detonator (ED). For the variant of claim 2 of the formula, a new feature is the presence of damping pads made of highly resilient elastic conductive material that provide reliable electrical insulation of piezoelectric elements while overcoming light obstacles with ammunition. When meeting for the purpose, these gaskets are strongly crumpled, their electrical resistance decreases sharply at the place of collapse, while the direct contact of GMMP-ED is ensured. For the variant of claim 3 of the formula, a new feature is the presence of rigid gaskets of electrical insulation material with holes located opposite the piezoelectric elements. When meeting with the target (armor, duralumin sheet, soil), the piezoelectric elements give out high voltage, piercing the gaskets at the location of the holes. When meeting with light obstacles, the generated voltage is small, breakdown does not occur and the VU does not work.

На фиг.1 показан ГМПГ в разрезе, на фиг.2 - расположение пьезоэлементов в плане, на фиг.3 - конструкция демпфирующей прокладки варианта по п.1 формулы, на фиг.4 - варианта по п.2 формулы, на фиг.5 - варианта по п.3 формулы.Figure 1 shows the GMPG in the context, figure 2 - the location of the piezoelectric elements in plan, figure 3 - the design of the damping pad option according to claim 1 of the formula, figure 4 - option according to claim 2 of the formula, figure 5 - option according to claim 3 of the formula.

ГМПГ содержит (фиг.1, 2) корпус 1 из электроизоляционного материала с отверстиями для расположения в них пьезоэлементов 2 с условием одинаковой полярности их установки (например, отверстия в корпусе и пьезоэлементы выполнены в форме трапеции). Отверстия для пьезоэлементов расположены по кольцу вокруг центрального отверстия, которое предназначено для прохождения кумулятивной струи. Количество пьезоэлементов (обычно от 3 до 24) зависит от калибра боеприпаса и выбирается из условия надежного срабатывания ВУ при встрече с целью под углами до 85° от нормали. К опорной электроконтактной детали 3 корпус 1 крепится с помощью винтов 4. Нагружающая электроконтактная деталь 5 выполнена в виде кольца и крепится к корпусу 1 с помощью гайки 6. Между торцами пьезоэлементов 2 и торцами соответствующих электроконтактных деталей установлены прокладки 7, параметры которых позволяют регулировать чувствительность и избирательность ГМПГ, обеспечивать надежное GMPG contains (FIGS. 1, 2) a housing 1 made of electrical insulating material with holes for arranging the piezoelectric elements 2 in them with the condition of the same polarity of their installation (for example, the holes in the housing and the piezoelectric elements are made in the form of a trapezoid). The holes for the piezoelectric elements are arranged in a ring around the central hole, which is intended for the passage of a cumulative jet. The number of piezoelectric elements (usually from 3 to 24) depends on the caliber of the ammunition and is selected from the condition of reliable operation of the HE when meeting a target at angles up to 85 ° from the normal. The casing 1 is attached to the supporting electrical contact part 3 by screws 4. The loading electrical contact part 5 is made in the form of a ring and is attached to the housing 1 by means of a nut 6. Gaskets 7 are installed between the ends of the piezoelectric elements 2 and the ends of the corresponding electrical contact parts, the parameters of which allow you to adjust the sensitivity and GMPG selectivity to ensure reliable

срабатывание при встрече с целью и делать его помехозащищенным относительно легких преград. В варианте исполнения п.1 формулы (фиг.3) прокладка 8 выполнена из упругого материала (техническое сукно, резина и т.п.), а надежный неразрывный контакт обеспечивает фольга 9, которой обернута прокладка в соответствующем месте. В варианте п.2 формулы (фиг.4) прокладка 10 выполнена из высокоомного токопроводящего упругого материала, способного значительно снижать свое электросопротивление при смятии прокладки в результате встречи с целевой преградой (броня, дюралевый лист, грунт и др.). В варианте п.3 формулы (фиг.5) прокладки 11 выполнены из жесткого электроизоляционного материала (гетинакса, текстолита и др.) и имеют центральные отверстия 12, расположенные напротив торцев пьезоэлементов.triggering when meeting with a target and making it noise-immune with respect to light obstacles. In the embodiment of claim 1 of the formula (FIG. 3), the gasket 8 is made of an elastic material (technical felt, rubber, etc.), and a reliable inextricable contact is provided by the foil 9, which the gasket is wrapped in an appropriate place. In the embodiment of claim 2 of the formula (FIG. 4), the gasket 10 is made of a high-resistance conductive elastic material that can significantly reduce its electrical resistance when the gasket is crushed as a result of a meeting with the target barrier (armor, duralumin sheet, soil, etc.). In the embodiment of claim 3 of the formula (FIG. 5), the gaskets 11 are made of rigid electrical insulating material (getinax, textolite, etc.) and have central openings 12 located opposite the ends of the piezoelectric elements.

Работает ГМПГ следующим образом. При прохождении боеприпасом легких преград во всех вариантах исполнения обеспечивается высокая помехозащищенность за счет наличия прокладок между торцами пьезоэлементов и торцами соответствующих электроконтактных деталей, так как ударные волны гасятся прокладками и величина электрического напряжения на электродах ПГ недостаточна для срабатывания ВУ. При встрече с целью головной обтекатель боеприпаса сминается и механически воздействует на нагружающую электроконтактную деталь 5 (фиг.1), которая сжимает пьезоэлементы, заставляя их генерировать напряжение. Поскольку в большинстве случаев встреча с целью происходит не в нормаль, то нагружаются обычно не более 2-3 пьезоэлементов, остальные, параллельно включенные, пьезоэлементы не только не генерируют электрический заряд, но и создают шунтирующее (паразитное) действие, снижающее надежность штатного срабатывания ВУ. В исполнении п.1 формулы этот недостаток устраняется увеличением количества пьезоэлементов в кольце. В исполнении п.2 формулы к опорной и нагружающей электроконтактным деталям подключаются только те нагрузившиеся пьезоэлементы, которые смяли прокладку, электросопротивление которой в месте смятия радикально уменьшается, а ненагруженные пьезоэлементы в этом случае как шунты не работают. В исполнении п.3 формулы ситуация аналогична, только электрическое подключение нагрузившихся пьезоэлементов происходит через пробой электроизоляционных прокладок в месте расположения в них отверстий.GMPG works as follows. When ammunition passes light obstacles in all versions, high noise immunity is ensured due to the presence of gaskets between the ends of the piezoelectric elements and the ends of the corresponding electrical contact parts, since the shock waves are quenched by the gaskets and the voltage value on the PG electrodes is insufficient to trigger the VU. When meeting with a target, the head fairing of the ammunition is crushed and mechanically acts on the loading electrical contact part 5 (Fig. 1), which compresses the piezoelectric elements, causing them to generate voltage. Since in most cases the meeting with the target is not normal, then usually no more than 2-3 piezoelectric elements are loaded, the rest, the piezoelectric elements connected in parallel, not only do not generate an electric charge, but also create a shunting (parasitic) action, which reduces the reliability of the regular operation of the VU. In the execution of claim 1 of the formula, this disadvantage is eliminated by increasing the number of piezoelectric elements in the ring. In the execution of claim 2 of the formula, only those loaded piezoelectric elements that crushed the gasket are connected to the support and loading electrical contact parts, the electrical resistance of which at the place of collapse is radically reduced, and unloaded piezoelectric elements in this case do not work as shunts. In the execution of claim 3 of the formula, the situation is similar, only the electrical connection of the loaded piezoelectric elements occurs through a breakdown of the insulating gaskets at the location of the holes in them.

ГМПГ позволяет повысить надежность действия боеприпаса при встрече с целью, особенно при больших от нормали углах встречи (до 85° к нормали), без усложнения конструкции и одновременном обеспечении его помехоустойчивости при прохождении легких преград.GMPG allows you to increase the reliability of the ammunition when meeting with the target, especially at large meeting angles (up to 85 ° to the normal), without complicating the design and at the same time ensuring its noise immunity when passing light obstacles.

Claims

1. The lead multi-element piezoelectric generator for contact explosive devices, comprising a body of electrical insulating material with piezoelectric elements mounted in it along the ring, supporting and loading electrical contact parts, characterized in that damping pads made of an elastic metal material are wrapped between the ends of the piezoelectric elements and electrical contact parts foil.

2. The head multi-element piezoelectric generator for contact explosive devices, comprising a body of electrical insulating material with piezoelectric elements mounted in it along the ring, supporting and loading electrical contact parts, characterized in that damping gaskets made of a highly conductive elastic material are placed between the ends of the piezoelectric elements and electrical contact parts able to reduce its electrical resistance when crushing gaskets.

3. The head multi-element piezoelectric generator for contact explosive devices, comprising a body of electrical insulating material with piezoelectric elements mounted in it along the ring, supporting and loading electrical contact parts, characterized in that between the ends of the piezoelectric elements and electrical contact parts are placed rigid electrical insulating gaskets with holes that facilitate electrical penetration gaps when generating piezoelectric elements of maximum voltage.