Espoleta M734

La espoleta multiopción M734 ^{[ 1 ]} es un sistema de telémetro y detección de colisiones que se utiliza en proyectiles de mortero  de 60 mm, 81  mm y 120  mm como detonador para detonar los proyectiles a las alturas de explosión más dañinas al combatir cuatro tipos de amenazas en el campo de batalla:

• El telémetro es un radar Doppler que utiliza tecnología de onda continua modulada en frecuencia (FMCW ) ^{[ 2 ]} para emitir una señal de radar y puede configurarse para activar dos tipos de ráfagas aéreas: una ráfaga cercana a la superficie para combatir objetivos en pie y otra ráfaga de mayor proximidad dirigida hacia abajo contra objetivos tumbados o atrincherados. ^{[ 3 ]}

• La sección de detección de colisiones de la espoleta consta de dos dispositivos mecánicos: uno es un interruptor inercial eléctrico de respuesta rápida que detona al impactar contra un objetivo, como un vehículo, y el otro es un detonador mecánico de respuesta lenta que permite la penetración del proyectil, por ejemplo, a través de la copa de un árbol, antes de detonar. ^{[ 3 ]}

Esta integración de cuatro funciones en una sola espoleta reduce la logística y el coste de apoyo a las dotaciones de morteros en el campo de batalla.

Un procedimiento típico de disparo de mortero consiste en que el jefe de escuadra seleccione un objetivo y solicite una de las cuatro posiciones de la espoleta. Un artillero apunta el mortero hacia el objetivo y un portador de munición coloca la espoleta. Un artillero auxiliar introduce el proyectil en el tubo al recibir la orden de disparo del jefe de escuadra. ^{[ 4 ]}

No se requieren herramientas para instalar o ajustar la espoleta. Se ajusta manualmente, incluso con guantes árticos, simplemente girando la parte superior de la espoleta en el sentido de las agujas del reloj hasta que un grabado de tres letras quede por encima de una línea de índice. Además, el ajuste se puede cambiar tantas veces como se desee sin dañar la espoleta. Los cuatro grabados alrededor de la circunferencia de la carcasa metálica de la espoleta tienen los siguientes significados para la altura de detonación: ^{[ 5 ]}

• PRX = Explosión aérea de proximidad entre 3 y 13 pies
• NSB = Estallido cerca de la superficie entre 0 y 3 pies
• IMP = Explosión por impacto al contacto. (En caso de que falle la configuración IMP, la detonación se produce 1/2 segundo después del impacto). ^{[ 6 ]}
• DLY = Retraso después del impacto de 0,05 segundos en el tren explosivo de la espoleta antes de que detone el proyectil. ^{[ 7 ]}

En las cuatro configuraciones, el alto explosivo del proyectil de mortero se detona mediante una cadena explosiva en cascada de cuatro energías crecientes dentro de la espoleta. Estas son el detonador eléctrico Microdet, el plomo explosivo, el amplificador explosivo y el conjunto de cebador retardado que funcionan de la siguiente manera: ^{[ 1 ]}

• En los modos de espoleta PROX, NSB e IMP, un circuito de disparo aplica un voltaje al pequeño Microdet, que se enfrenta a un conductor explosivo más grande y lo enciende. Este conductor se canaliza hacia el detonador explosivo, que inicia la explosión de alto poder del proyectil.
• En la configuración DLY, el plomo explosivo se inicia mediante el conjunto del cebador retardado, que funciona incluso en caso de fallos en el suministro eléctrico o en los componentes electrónicos.
• La fiabilidad frente a fallos de detonación aumenta gracias a que, si el M734 no detona el proyectil de mortero en una configuración, utilizará de forma inmediata y automática la siguiente. Es decir, si falla la detonación en la configuración PRX, se seleccionará la detonación NSB. Del mismo modo, si falla la detonación en la configuración NSB, se seleccionará automáticamente la IMP, y así sucesivamente.
• Esta redundancia es un factor de seguridad diseñado para evitar que los proyectiles de mortero defectuosos queden enterrados al impactar contra el suelo y se conviertan en un riesgo para los civiles después de una batalla, o que se conviertan en munición para las actividades enemigas.

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  Componentes de la espoleta M734
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  Armado mecánico

Las espoletas ensambladas por el fabricante vienen preconfiguradas a PRX y almacenadas en proyectiles de mortero para su uso inmediato. Sin embargo, la espoleta es segura de manipular, ya que los dos detonadores están montados en un conjunto de seguridad y armado (S&A) que los mantiene desalineados 180 grados con respecto al plomo explosivo y el detonador. Los eventos necesarios para alinear el tren explosivo y generar energía para la electrónica de la espoleta no pueden ser realizados por accidente ni deliberadamente por un vándalo, ya que se deben aplicar tres acciones difíciles de simular en rápida sucesión: ^{[ 8 ]}

1. Un pulso de aceleración axial similar al lanzamiento dentro de un tubo de mortero
2. Flujo de aire a través de la entrada y salida de aire del cono de la nariz que es similar al del vuelo.
3. Movimiento que se asemeja a la trayectoria de un proyectil de mortero en vuelo (en el producto con espoleta M734A1 mejorada).

La aceleración axial y las fuerzas del flujo de viento se combinan para armar la espoleta a 100 metros o más del lanzador. ^{[ 9 ]} Este armado mecánico se logra mediante un resorte de torsión que hace girar los detonadores 180 grados hasta alinearlos en una cadena explosiva tan pronto como el resorte se desbloquea por las fuerzas de aceleración que presionan un dispositivo de retroceso en zigzag y las fuerzas del flujo de viento que desenroscan un dispositivo de bloqueo de tornillo de ajuste.

Este retraso en el armado mecánico después de dos características independientes del disparo es un requisito de seguridad básico ^{[ 10 ]} llamado "doble seguridad". Un tercer factor de seguridad sin precedentes incorporado como una mejora del producto en la espoleta M734A1 fue retrasar el armado eléctrico de las configuraciones PROX, NSB e IMP más allá de los 100 metros hasta el punto más alto del vuelo del proyectil. ^{[ 11 ] [ 12 ]}

• Este armado eléctrico consiste simplemente en energizar el circuito de disparo del Microdet utilizado por las tres configuraciones de espoleta.
• Dado que la altura máxima varía según el tipo de mortero, el ángulo de disparo y la cantidad de propelente, un microprocesador en la espoleta calcula el tiempo restante tras el lanzamiento para alcanzar dicha altura. Esto se logra monitorizando en tiempo real las frecuencias del radar Doppler y del generador eólico (conjunto de alternador de turbina), y comparándolas con una base de datos almacenada en memoria.

La corriente de aire en vuelo proporciona tanto la energía mecánica necesaria para armar el S&A como la energía eléctrica necesaria para la electrónica de la espoleta. Existe un sistema de componentes utilizado en el M734 para capturar y regular el flujo de aire dentro de la espoleta y convertir una parte de la energía del aire en energía mecánica y eléctrica antes de que salga de la espoleta. ^{[ 13 ]}

• En este sistema, la entrada de aire dirige la corriente de viento hacia una boquilla convergente-divergente ( tubo Venturi ) que limita el caudal másico ( flujo estrangulado ).
• El flujo axial impacta contra el centro de un impulsor plano y fluye radialmente a través de las palas. La curvatura de las palas redirige continuamente el flujo, y la presión neta sobre la superficie cóncava genera un par motor que hace girar un eje de transmisión.
• El eje de transmisión está conectado permanentemente a un generador de corriente alterna llamado conjunto turbina-alternador, cuyos principios de funcionamiento se asemejan a los de un alternador de automóvil accionado por correa, miniaturizado para proporcionar 20 voltios y soportar una aceleración de 20.000 g.
• El eje de transmisión también se acopla al mecanismo de activación y desactivación en el momento del lanzamiento y se desacopla tras un número determinado de revoluciones. Esta acción desenrosca un dispositivo de bloqueo de tornillo sin fin y permite que el tren explosivo se alinee, completando así el segundo paso del armado mecánico.

Dado que el armado debe ocurrir después de un vuelo de 100 metros para tres morteros que tienen un amplio rango de velocidades de lanzamiento, las rpm que liberan el tornillo de ajuste a la velocidad de lanzamiento más lenta deben aumentar en proporción directa a cualquier aumento en la velocidad de lanzamiento. Sin embargo, la turbina tenderá a girar más rápido de lo deseado, por lo que, para evitar el armado prematuro, se utilizan tres reguladores para reducir el giro: ^{[ 14 ]}

• En primer lugar, el número, el tamaño y la curvatura de las palas de la turbina están diseñados para lograr el armado a 100 metros o más para la velocidad de lanzamiento más baja de 45 m/s.
• En segundo lugar, el tubo Venturi está diseñado para limitar el caudal másico de aire disponible para propulsar la turbina.
• En tercer lugar, las puntas de las palas de la turbina se rebajan para introducir flexibilidad, permitiendo que la fuerza centrífuga las doble hacia afuera. Esto reduce la curvatura efectiva de la pala, disminuyendo así la presión superficial sobre ella y haciendo que la turbina gire más despacio que con una pala rígida. Al rebajar la profundidad lo suficiente, la rotación del eje de transmisión del husillo es lo bastante lenta a todas las velocidades de lanzamiento como para asegurar que el armado se realice más allá del mínimo de 100 metros.

Una vez que el aire sale de las puntas, la salida de aire dirige los gases de escape hacia la atmósfera en un ángulo oblicuo con respecto a la corriente de viento externa. La turbulencia resultante reduce la precisión del vuelo hacia el objetivo, por lo que los gases de escape se dirigen hacia una aleta metálica vertical que guía el flujo hacia la corriente de viento externa.

El rendimiento del alternador de la turbina no se ve afectado si el proyectil de mortero encuentra una tormenta tropical ^{[ 15 ]} mientras se dirige al objetivo. ^{[ 16 ]}

La espoleta M734 fue desarrollada en los Laboratorios Harry Diamond (HDL) para el sistema de mortero ligero de compañía de 60  mm ^{[ 13 ]} , que ahora es administrado por la División de Espoletas del Centro de Investigación, Desarrollo e Ingeniería de Armamento ( ARDEC ). ^{[ 17 ]} Se determinó que era adecuada para uso del ejército en julio de 1977 y se le otorgó el estándar de clasificación de tipo. ^{[ 18 ]} Para demostrar la preparación para la transición a la producción a gran escala por parte del Comando de Armamento, Municiones y Químico (AMCCOM), ARDEC/HDL administró la primera producción para reservas de guerra, así como la construcción de instalaciones de producción inicial automatizadas (IPF) para la preparación de movilización . HDL adjudicó tres contratos competitivos en 1978/79: Eastman Kodak (Rochester, NY) para el ensamblaje de la espoleta y la IPF, Motorola (Scottsdale, AZ) para el ensamblaje del amplificador y la IPF, y Alinabal (Milford, CT) para el ensamblaje del alternador y la IPF. Tras la exitosa inspección del primer artículo y las pruebas de aceptación del lote de producción, la transición se completó en marzo de 1983. AMCCOM realizó todas las adquisiciones para el arsenal con el apoyo técnico de ARDEC. El Plan de Morteros del Ejército, publicado en 1985, amplió el uso de la espoleta M734 a morteros de 60  mm, 81  mm y 120  mm. Las mejoras en la fiabilidad y el rendimiento de la espoleta, realizadas por los ingenieros de ARDEC, llevaron a la producción de la espoleta M734A1 ^{[ 11 ] [ 19 ],} fabricada por L-3 FOS (anteriormente KDI).

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  Coste de producción inicial de la espoleta M734
• 
  Cuatro escenarios de campo de batalla opcionales

• Gestión de espoletas ARDEC
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