ручная граната

Формула изобретения

Ручная граната, содержащая взрыватель с элементом для приведения в действие взрывателя, установленные в корпусе, отличающаяся тем, что взрыватель содержит не менее шести микроэлектромеханических структур, выполненных из расположенных последовательно и соосно кристалла кремния, в котором сформирована кантилевер - игла, кристалла кремния с допированными водородом и твердым окислителем с областью пористого слоя толщиной до 50 мкм, теплопроводящего элемента - кристалла из монокристаллического кремния, и кристалла из кремния с областью пористого слоя толщиной не менее 60 мкм, установленных на стеклянной подложке, имеющей отверстие в центральной части, при этом коэффициент теплопроводности теплопроводящего элемента больше коэффициента теплопроводности кристалла из кремния с областью пористого слоя толщиной не менее 60 мкм, микроэлектромеханические структуры установлены на барабане револьверного типа и закреплены на рамке, встроенной в корпус, внутри которого создан вакуум, элемент для приведения в действие взрывателя содержит кнопку с иглой, установленную соосно с кантилевер-иглой, и соединенную через гайку с осью взрывателя.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к средствам военной техники, а именно к средствам ближнего боя.

Известны взрыватели, принцип работы которых заключается в использовании ударно-накольного действия и механическом воздействии на пиротехнические составы для поджига и взрыва бризантного взрывчатого вещества, (см., например, патент РФ № 2202765, МПК F42C 19/10, 2001 г.).

Они состоят из накольно-предохранительного механизма, датчика цели, дистанционного устройства, механизма дальнего взведения и детонирующего узла. Недостатками этих конструкций являются: большие массогабариты, невоспроизводимое замедление взрыва за счет пиротехнических веществ.

Известна универсальная ручная граната РГН (см. Средства поражения и боеприпасы, Бабкина А.В. и др. Изд. МГТУ им. Н.Э.Баумана, 2008, стр. 301-314). Устройство и принцип его ударно-накольного действия заключаются в механическом воздействии на пиротехнические составы для поджига и взрыва бризантного взрывчатого вещества. Он состоит из накольно-предохранительного механизма, датчика цели, дистанционного устройства, механизма дальнего взведения и детонирующего узла. Недостатками этой конструкции являются: массогабариты, сравнимые с объемом и массой гранаты; замедление взрыва за счет пиротехнических веществ.

Техническая задача, решаемая в предлагаемой ручной гранате, заключается в увеличении эффективности воздействия, изменении массогабаритных соотношений взрывателя и гранаты, обеспечении регулируемого взрыва за счет изменения конструкции выполнения взрывателя. Для реализации поставленной задачи в ручной гранате, содержащей взрыватель с элементом для приведения в действие взрывателя, установленные в корпусе, что взрыватель содержит не менее шести микроэлектромеханических структур, выполненных из расположенных последовательно и соосно кристалла кремния, в котором сформирована кантилевер-игла, кристалла кремния с допированными водородом и твердым окислителем с областью пористого слоя толщиной до 50 мкм, теплопроводящего элемента - кристалла из монокристаллического кремния, и кристалла из кремния с областью пористого слоя толщиной не менее 60 мкм, установленных на стеклянной подложке, имеющей отверстие в центральной части, при этом коэффициент теплопроводности теплопроводящего элемента больше коэффициента теплопроводности кристалла из кремния с областью пористого слоя толщиной не менее 60 мкм, микроэлектромеханические структуры установлены на барабане револьверного типа и закреплены на рамке, встроенной в корпус, внутри которого создан вакуум, элемент для приведения в действие взрывателя содержит кнопку с иглой, установленную соосно с кантилевер-иглой, и соединенную через гайку с осью взрывателя.

Изобретение поясняется чертежом, где на фиг.1 показаны основые узлы взрывателя (присущие прототипу), содержащего предохранитель 1, капсюль-воспламенитель 2, пиропатрон 3, жало 4, капсюль-детонатор 5;

- на фиг.2 - микроэлектромеханическая структура (МЭМС) ячейка-узел ручной гранаты, предназначенный для подрыва бризантных взрывчатых веществ в гранате механическим способом (без электрической цепи). Микроэлектромеханический узел содержит структуру из кремниевого кристалла 6 с кантилевером-иглой, кремниевого кристалла 7 с областью пористого кремния толщиной не более 50 мкм, кристалла 8 монокристаллического кремния, используемого в качестве нагревательного элемента, кремниевого кристалла 9 с областью пористого кремния толщиной более 60 мкм, стеклянную подложку 10, с отверстием 11 в центре, установленные последовательно и соосно друг другу, рамку 12, корпус 13, нижнюю крышку 14 и верхнюю крышку 15. МЭМС узел в корпусе 13 должен быть вакуумирован;

- на фиг.3 изображен микроэлектромеханический взрыватель, содержащий кнопку 16 с иглой, гайку 17, ось 18, крышку 19, корпус 20, узел 21 МЭМС, барабан 22 револьверного типа;

- на фиг.4 показана граната с взрывателем УЗРГМ-2 (унифицированный запал ручной гранаты модифицированный), содержащая корпус 23 гранаты и взрыватель УЗРГМ-2, 24.

- на фиг.5 - ручная граната с микроэлектромеханическим взрывателем, содержащая корпус 23 гранаты и микроэлектромеханический взрыватель 25. МЭМС узел выполнен из расположенных последовательно и соосно кристалла кремния, в котором сформирована кантилевер-игла, кристалла кремния с допированными водородом и окислителем с областью пористого слоя толщиной до 50 мкм, теплопроводящего элемента - кристалла из монокристаллического кремния, и кристалла из кремния с областью пористого слоя толщиной не менее 60 мкм, установленных на стеклянной подложке, имеющего отверстие в центральной части, при этом коэффициент теплопроводности теплопроводящего элемента больше коэффициента теплопроводности кристалла из кремния с областью пористого слоя толщиной не менее 60 мкм, структура закреплена на рамке, встроенной в корпус, внутри которого создан вакуум. При вворачивания в гранату механизма накольного действия - кнопку 16 с иглой, под которую в зависимости от необходимого времени задержки: 1t; 2t; 3t, 4t, 5t, 6t с помощью дифференциальной резьбы перемещаются шесть вакуумированных полостей с МЭМС - отрезки трубки внутренним диаметром 3 мм и высотой 5 мм, в которых находятся микроэлектромеханические устройства, обеспечивающие поджиг и взрыв инициирующего и бризантного веществ. Узлы МЭМС устанавливаются на стеклянную подложку диаметром 3 мм с 1,5 мм симметричным отверстием, во все отрезки труб с помощью горячей посадки, образуя металлостеклянное соединение.

МЭМС узел взрывателя гранаты, (фиг.2) состоящий из двух, одинаковых по размеру кристаллов кремния 2×2 мм, один из которых является интегральным преобразователем давления, у которого вместо жесткого центра сформирована кантилевер-игла, второй кристалл соединен с первым, с двух сторон второго кристалла сформирован пористый кремний, причем слой пористого кремния, ближний к кантилевер-игле, 40-50 мкм толщины и 150-300 мкм в диаметре, внутри нанопор находится водород, оставшийся после электрохимического травления в растворе плавиковой кислоты, и малое количество пероксидов, приводящее к дефлаграции, посередине кристалла - монокристаллический кремний, а с обратной стороны - слой пористого кремния, толщиной 100-150 мкм и диаметром 350-500 мкм в диаметре, сформированный также, как и первый слой, но с допированными и находящимися в твердой фазе пероксидами, обеспечивающими после температурного воздействия зажигание и взрыв - быструю экзотермическую реакцию, длящуюся миллисекунды. Размеры пористых и монокристаллических слоев второго кристалла разные, рассчитанные на различное замедление взрыва инициирующего и бризантного вещества: 1t; 2t; 3t; 4t; 5t; 6t.

Взрыватель гранаты работает следующим образом:

1) выставляется желательная задержка с помощью дифференциальной резьбы и верха вворачиваемого механизма - гайки-барашка-17, то есть под кнопку с иглой ставится тот отрезок трубки, в котором находится микроэлектромеханический элемент с необходимым замедлением взрыва - 1t, 2t, 3t, 4t; 5t; 6t;

2) для инициации взрыва бризантного вещества (октогена) под кнопку с иглой перемещается микроэлектромеханический узел с желаемым временем задержки - 1-6 секунд, путем нажатия кнопки с иглой пробивается вакуумированная полость сверху, при этом давлением воздуха деформируется кремниевый кристалл 6 интегрального преобразователя давления и кантилевер-игла ударяет по пятну пористого кремния и механически инициирует реакцию горения в верхнем слое пористого кремния, время горения первого слоя пористого кремния и время термодинамической передачи температуры через слой монокристаллического кремния являются основными слагаемыми времени задержки запала, поскольку после инициации быстрой экзотермической реакции во втором слое пористого кремния происходит взрыв инициирующего и основного бризантного веществ в течение миллисекунд, которые не принимаются в расчет для времени задержки.

Применение микроэлектромеханического взрывателя дает следующие отличия и преимущества:

1. Вес и габариты взрывателя гранаты существенно снижаются;

2. Принцип и последовательность действий существенно отличаются, кроме первого накольного воздействия;

3. Удельный вес бризантного вещества в гранате одинаковых размеров (РГО, РГН) и эффективность применения повышается.

Конструкция микроэлектромеханического взрывателя миниатюрна и обеспечивает увеличение удельного объема бризантного взрывчатого вещества в стандартных боеприпасах, снижение массогабаритов, удобство для осуществления использования гранаты; предусматривает только механические взаимодействия и не подвержена электромагнитным возмущениям среды (ЭМИ).

Функциональность микроэлектромеханического взрывателя и его конструкция может быть дополнена или изменена для конкретных видов боеприпасов и их применений.