Результат интеллектуальной деятельности: КУМУЛЯТИВНЫЙ БОЕПРИПАС МНОГОЦЕЛЕВОГО ДЕЙСТВИЯ

Изобретение относится к оборонной технике и может быть использовано в различных видах боеприпасов (БП) для поражения широкой номенклатуры целей комбинированным действием кинетических поражающих элементов, фугасными и оптическими факторами воздействия, а также может найти применение в нефтяной промышленности, например, для перфорации нефтяных скважин.

Различные виды кумулятивных боеприпасов, формирующих при взрыве поражающие элементы кинетического действия в виде струй или компактных фрагментов, представлены в каталоге «Оружие России», т. 7. - М.: АОЗТ, Военный Парад, 1997.

К недостаткам существующей номенклатуры кумулятивных боеприпасов относится низкая эффективность их фугасного и оптического действий как по открыто расположенным объектам, так и по запреградным целям.

Известно техническое решение, патент RU №2217687, направленное на придание дополнительного фактора воздействия кумулятивным боеприпасам в виде зажигательного и фугасного действий, в котором в качестве материала кумулятивной облицовки используются термитные составы типа CuO-Аl, Аl-Fe₂O₃-KClO₄. Недостатком указанного технического решения является низкий уровень стабильности и воспроизводимости параметров кумулятивного действия таких боеприпасов, невозможность регулирования соотношения параметров их кинетического и фугасного действий.

Известен боеприпас в соответствии с патентом РФ №2453806 с приоритетом от 18.08.2010 г., состоящий из корпуса, взрывателя, дополнительного и основного зарядов, одной или нескольких секций в форме выемок, или воронок, или желобов различной геометрической формы, полностью заполненных горючими порошкообразными или жидкими веществами или их смесями, которые могут быть расположены в различных частях корпуса боеприпаса, а дополнительный разрывной заряд расположен в нем во взаимосвязи с расположением секций. Указанный боеприпас существенно расширяет диапазон функциональных возможностей средств поражения, так как входящие в его устройство профилированные секции, заполненные энергоемким реакционным материалом, формируют мощные потоки реагирующих веществ, воздействующих на поражаемые объекты оптическим излучением, усиленным фугасным действием и потоками реакционно-способных частиц и осколками корпуса естественного дробления. Недостатком данного технического решения является низкая проникающая способность реагирующих потоков в высокопрочные и массивные преграды и, как следствие, пониженная эффективность поражения запреградных объектов.

Наиболее близким аналогом изобретения, выбранным в качестве прототипа, является техническое решение, описанное в патенте РФ №2438097 с приоритетом от 07.10.2010 г., класс F42B «Бронебойный боеприпас».

Для повышения эффективности фугасного действия внутренний объем кумулятивной облицовки в нем частично заполнен боргидридом бериллия Ве(ВН₄)₂. Введение во внутренний объем облицовки высокореакционного материала, такого как боргидрид бериллия, исключает образование компактных поражающих элементов при взрыве боеприпаса, так как выделяющиеся при сжатии облицовки детонационной волной газообразные продукты взрывчатого разложения Ве(ВН₄)₂ препятствуют процессу образования ударных элементов.

Целью изобретения является создание боеприпаса, обеспечивающего формирование при взрыве высокоскоростных поражающих элементов в виде кумулятивных струй, или ударных ядер, или компактных осколков, обладающих способностью пробивать высокопрочные преграды и способных формировать высокоскоростные потоки реагирующих компонентов, повышающих эффективность фугасного и оптического запреградного действий боеприпасов и эффективность поражения объектов расположенных вне укрытий.

Поставленная цель достигается тем, что в боеприпасе, состоящем из корпуса, одного или более инициирующих устройств, основного и дополнительного разрывных зарядов взрывчатого вещества, одного или более кумулятивных узлов, расположенных в основном разрывном заряде, прилегающих большим основанием пустотелой кумулятивной облицовки к корпусу боеприпаса, кумулятивные узлы могут быть расположены в различных частях боеприпаса и могут быть выполнены в виде различных геометрических форм, а дополнительный разрывной заряд располагается во взаимосвязи с расположением кумулятивных воронок, кумулятивный узел в нем выполнен двухсекционным. Вторая секция кумулятивного узла выполнена прилегающей к пустотелой кумулятивной облицовке первой секции, касающейся корпуса боеприпаса, и полностью заполнена горючими порошкообразными или жидкими веществами или их смесями различной консистенции и может быть выполнена в виде различных геометрических форм или их сочетаний.

Боеприпас также может отличаться тем, что основной заряд в нем может состоять из двух частей, и его часть, прилегающая к пустотелой кумулятивной облицовке первой секции, выполнена из взрывчатого вещества с повышенными параметрами бризантности. Двухсекционная конструкция кумулятивного узла позволяет формировать высокоскоростные поражающие элементы кинетического действия из пустотелых облицовок первой секции, а горючие компоненты, составляющие снаряжение второй секции, формируют поток реагирующих за пределами корпуса боеприпаса компонентов, обладающих усиленным фугасным, оптическим и зажигательным действиями. Воздействие совокупности перечисленных поражающих факторов обеспечивают повышенную степень поражения различных видов объектов, в том числе высокопрочных и расположенных в запреградном пространстве в воздушной или водной средах, а также расположенных вне укрытий на открытой местности. Таким образом, отличительными признаками изобретения являются:

- выполнение кумулятивного узла двухсекционным из секций, которые могут быть выполнены в виде различных геометрических форм или сочетаний различных геометрических форм;

- размещение во второй секции, прилегающей к пустотелой кумулятивной облицовке первой секции горючих порошкообразных или жидких веществ или их смесей различной консистенции;

- возможность выполнения основного заряда в виде двух частей и выполнение его части, прилегающей к пустотелой кумулятивной облицовке опирающейся на корпус боеприпаса, из взрывчатого вещества с повышенной бризантностью.

Различные варианты схем конструктивного исполнения боеприпаса представлены на фиг. 1, 2, 3. На фиг. 1a, 1б, 1в и 3 представлены варианты исполнения боеприпаса с осевой направленностью движения поражающих элементов, в том числе вариант фиг. 1в с осевым движением в двух противоположных направлениях вдоль оси.

Боеприпас фиг. 1a, 1б, 1в состоит из корпуса 1, основного заряда 2, дополнительного заряда 3, оболочки дополнительного заряда 4, средства инициирования 5, пустотелой облицовки кумулятивной воронки первой секции 6 в виде полусферы в вариантах 1a и 1в и в виде конуса в варианте 1б, облицовки 8 в воронке второй секции кумулятивного узла, снаряжения второй секции 7 в виде горючих порошкообразных или жидких веществ или их смесей различной консистенции. В варианте 1a облицовка второй секции выполнена в виде конуса, в варианте 1б - в виде усеченного конуса, а в варианте 1в, представляющем собой конструкцию с двумя кумулятивными узлами, расположенными по торцам боеприпаса, кумулятивная воронка второй секции выполнена без облицовки, ее роль выполняют стенки цилиндрических каналов в основном заряде. Горючие материалы 7 снаряжаются в цилиндрические каналы в основном заряде в виде порошка, вязкопластичной композиции или в виде таблеток. На фиг. 2а представлен вариант конструктивного исполнения боеприпаса с радиальным действием кумулятивных узлов, расположенных в основном заряде и на образующей цилиндрической части корпуса боеприпаса. В варианте схемы фиг. 2а дополнительный разрывной заряд расположен осесимметрично вдоль главной оси боеприпаса. Инициирование дополнительного разрывного заряда осуществляется двумя инициаторами, расположенными в нем. На схеме фиг. 2б дополнительный разрывной заряд смещен относительно главной оси боеприпаса вправо и расположен параллельно главной оси боеприпаса, его инициирование целесообразно осуществлять в двух точках, расположенных на торцах дополнительного разрывного заряда. Вариант конструкции боеприпаса, изображенной на схеме фиг. 3, отличается от ранее описанных наличием второй части 9 у основного заряда, изготовленной из взрывчатого вещества с повышенной бризантностью. Выполнение конструкции основного заряда, включающего одну из частей, обладающей повышенной бризантностью, в которой размещена пустотелая облицовка кумулятивного узла, обеспечивает формирование из такой облицовки компактных осколочных элементов.

Боеприпас предложенной конструкции работает следующим образом. Инициатор приводит в действие дополнительный разрывной заряд, который инициирует детонационный процесс в основном заряде. Под действием детонации основного заряда осуществляется ударное сжатие снаряжения секций, заполненных горючими веществами, и ударное сжатие кумулятивных облицовок первой секции. Ударное сжатие секции, заполненной горючими материалами, приводит к формированию потока горючих материалов, а ударное сжатие пустотелых облицовок первой секции приводит к формированию поражающих элементов, в зависимости от формы облицовки либо в виде кумулятивной струи, или в виде ударного ядра, или в виде компактных поражающих элементов. Таким образом при действии кумулятивного узла формируются два вида поражающих факторов - поток реагирующих в воздухе частиц горючих материалов и ударные элементы в различной форме в зависимости от особенностей конструктивного исполнения кумулятивной облицовки. Сжатие горючих материалов и формирование из них реагирующего потока является более длительным процессом по сравнению с длительностью образования поражающих элементов из кумулятивных облицовок. Поэтому они опережают поток реагирующих компонентов. В результате попадания поражающих элементов в преграды в них образуются отверстия, через которые горящие частицы снаряжения второй секции проникают в запреградное пространство объектов, расположенных в воздушной или водной средах, усиливая фугасное, оптическое, зажигательное действия боеприпаса.

Представленные варианты конструктивного исполнения боеприпаса отличаются направленностью действия поражающих факторов, видом поражающих элементов, образующихся при их действии, и могут быть использованы в боеприпасах различного назначения.

Конструктивные схемы осевого действия предназначены для применения в высокоточных средствах поражения. Вариант с двумя кумулятивными узлами, расположенными по торцам на главной оси боеприпаса, предназначен для применения в боевых элементах кассетных боеприпасов. Варианты боеприпасов с радиальным действием поражающих элементов и потока реагирующих компонентов целесообразно применять по площадным объектам. Вариант фиг. 2б предназначен для реализации в адаптируемых боеприпасах. Вариант боеприпаса фиг. 3 предназначен предпочтительно для поражения крупномасштабных преград, так как при его действии формируется расходящийся поток поражающих элементов.

Боеприпас предложенной конструкции сочетает свойства кумулятивного боеприпаса и боеприпаса многофункционального действия (патент RU №2438097). Направленные потоки реагирующих компонентов, создаваемые при действии второй секции боеприпаса, дополняют действие поражающих элементов, сформированных при деформации облицовки первой секции. Проникая в запреградное пространство через отверстия, образованные в преградах поражающими элементами, потоки реагирующих компонентов являются источниками мощного оптического излучения и ударных волн, существенно увеличивая площадь поражения по сравнению с действием кумулятивных боеприпасов традиционной конструкции. Аналогичный характер носит действие вариантов разработанного боеприпаса по неукрытым и площадным объектам, а также объектам, расположенным в водной среде.

На макетах ряда вариантов конструктивного исполнения боеприпасов схемы фиг. 1a, 1б, 2а, 2б и 3 осуществлена экспериментальная, сравнительная с прототипом оценка параметров запреградного действия и параметров взрыва на открытой площадке, оснащенной пьезоэлектрическими датчиками давления и аппаратурой для регистрации мощности оптического излучения в диапазоне 0,4-4,1 мкм (приборное поле). Материалом корпусов макетов служила сталь с толщиной стенки 1 мм, диаметр макета и его длина соответственно составляли 140 и 210 мм. Материалом кумулятивных облицовок в макетах прототипа и макетах предложенной конструкции служила медь с толщиной стенки 2 мм. Облицовка кумулятивной воронки макета прототипа выполнена в форме конуса и частично заполнена боргидридом бериллия. Облицовки второй секции в макете схемы фиг. 1a и 2а, 2б выполнены из алюминия, в макете фиг. 1б - из пластика. Воронка второй секции в макете фиг. 3 сформирована в процессе прессования этой секции основного заряда и стенки канала в нем выполняют роль облицовки второй секции.

Как следует из данных, представленных в таблице, различные варианты конструктивного исполнения заявляемого боеприпаса, отличающиеся особенностями конструктивного исполнения кумулятивного узла и его секций, материалом облицовок, местом расположения и количеством кумулятивных узлов, а также местом расположения в основном заряде и количеством инициирующих узлов, дополнительных зарядов, наличием дополнительной части с повышенной бризантностью в основном заряде, значительно превосходят прототип в 2,1÷3,2 раза по энергетике взрыва как на открытой местности, так и в запреградном пространстве, и более чем на порядок превосходят его по мощности оптического излучения, что обусловлено формированием при действии представленного устройства кумулятивного боеприпаса потока реагирующих в воздухе и в запреградном пространстве компонентов, входящих в снаряжение второй секции кумулятивного узла. Дополнительные эксперименты с разработанным устройством, выполненные в водной среде, также подтвердили значительное превосходство разработанного боеприпаса по фугасному действию перед прототипом и кумулятивными боеприпасами традиционной конструкции, не содержащими в кумулятивном узле секцию, заполненную горючими материалами. Применение зарядов указанной конструкции для перфорации нефтяных скважин, как показали предварительные эксперименты, исключает образование в них пестов из облицовок кумулятивных зарядов.