Результат интеллектуальной деятельности: Боеприпас многофакторного и запреградного действий

Изобретение относится к оборонной технике и может быть использовано в различных видах боеприпасов (БП) для поражения многофакторным фугасным, оптическим, зажигательным, кинетическим действием поражающих элементов и потока частиц реагирующего энергоемкого материала объектов, расположенных на открытой местности и в запреградном пространстве.

Известны различные виды боеприпасов, сочетающих поражение целей фугасным и кинетическим действиями (например, каталог «Оружие России», т. 7 – М.: АОЗТ, Военный Парад, 1997). В этом каталоге представлены боеприпасы кинетического действия, которое осуществляется различными видами поражающих элементов, в том числе осколками естественного дробления, компактными поражающими элементами, кумулятивными струями, сформированными металлическими воронками с малым прогибом.

К недостатку известных боеприпасов относится преимущественно однофакторный характер запреградного действия и, в основном, кинетическими поражающими элементами. Фугасный и оптический факторы воздействия вносят незначительный вклад в поражающий эффект запреградного действия. К недостаткам перечисленных боеприпасов также относится слабо выраженный характер их зажигательного действия.

Наиболее близким аналогом, к сущности настоящего изобретения выбранным в качестве прототипа, является техническое решение по патенту RU 2556046 с приоритетом от 25.02.14 г. «Боеприпас многофакторного и запреградного действий». Боеприпас в соответствии с данным изобретением состоит из раздельно размещенных в основном заряде секций, формирующих кинетические поражающие элементы, и профилированных секций, заполненных энергетическими реакционными материалами, формирующих мощные потоки реагирующих веществ, усиливающих или придающих боеприпасу фугасные, оптические и зажигательные факторы воздействия. Боеприпас успешно решает проблемы поражения различных защищенных объектов, однако, при действии по удаленным оборонительным сооружениям его эффективность по ряду причин снижается. В их числе падение с расстоянием скоростного напора потока реагирующих компонентов, расхождение траекторий движения поражающих элементов и потока и, как следствие, снижение в запреградном пространстве его зажигательной способности, параметров фугасного и оптического действия.

Целью данного изобретения является создание боеприпаса многофакторного и запреградного действий, обладающего усиленным совместным воздействием по удаленным открыто расположенным и защищенным объектам сфокусированных потоков горящих частиц из энергоемких материалов и поражающих элементов, покрытых в процессе взрыва слоем энергетического материала, усиливающего вследствие его горения на поверхности поражающего элемента оптическое излучение, ударные волны, тепловое поле и зажигательное действие устройства в запреградном пространстве.

Указанная цель достигается тем, что в боеприпасе многофакторного и запреградного действий, содержащем корпус, средства инициирования, основной и дополнительный заряды взрывчатого вещества, основной заряд содержит одну или несколько секций, выполненных в форме воронок, выемок, желобов или в виде сочетания различных геометрических форм, заполненных частично или полностью горючими жидкими или порошкообразными веществами, или их смесями различного агрегатного состояния, которые могут быть расположены в различных частях боеприпаса, а дополнительный заряд располагается во взаимосвязи с расположением секций в различных частях боеприпаса. Боеприпас содержит в донной части секций поражающий элемент или блок поражающих элементов, воспроизводящих по форме донную часть секции. Поражающие элементы могут быть также выполнены в виде утолщений донной части облицовки секций и могут быть выполнены из материалов, различающихся по физико-механическим и физико-химическим свойствам, и различаться по размерам и способам формования.

Таким образом, отличительными признаками изобретения являются:

- сочетание в снаряжении секций реакционноспособных материалов различной консистенции агрегатного состояния и кинетических поражающих элементов в виде отдельного элемента или блока элементов, которые могут отличаться в составе блока по размеру, материалу, из которого они изготовлены и методу их формования;

- взаимное расположение составных частей снаряжения секции, кинетических поражающих элементов в донной части, а реакционноспособных материалов в верхней части секции;

- соответствие формы поражающих элементов форме донной части секций;

- выполнение донной части облицовки секций с утолщением, обеспечивающим формирование поражающего элемента из донной части облицовки.

Указанные признаки изобретения в совокупности расширяют диапазон функциональных возможностей боеприпасов по поражению удаленных объектов, расположенных как на отрытой местности, так и в укрытиях, и могут быть реализованы как в боеприпасах наземного, так и в средствах поражения траекторного приведения в действие в том числе в корректируемых и адаптируемых БП.

Горючие энергоемкие материалы различной консистенции, расположенные в верхней части выемок или облицовок, в выемках под действием детонации основного заряда разогреваются до более высоких температур вследствие повышенной сжимаемости, по сравнению с поражающими элементами, расположенными в донной части, и вследствие плавления или испарения покрывают пленкой горючего материала поверхность поражающего элемента, расположенного в донной части. Горение частиц, расположенных на поверхности поражающего элемента, повышает параметры оптических и ударно-волновых составляющих и зажигательного действия боеприпаса в воздушной среде и в запреградном пространстве. Сочетание в секциях поражающих элементов, формирующих различные физические факторы воздействия и порядок их взаимного расположения, обеспечивает однонаправленность движения поражающих элементов и горючих материалов, фокусировку их воздействия на поражаемый объект и обеспечивает также увеличение степени ущерба наносимого объекту поражения вследствие сложения воздействующих факторов, а также и вследствие эффектов их взаимоусиления (синергетические эффекты).

Формирование донной части облицовки с утолщением упрощает конструктивное исполнение тех боеприпасов, к которым не предъявляются повышенные требования к размерам отверстия в поражаемом объекте.

Различные варианты схем конструктивного исполнения боеприпаса представлены фигурами 1-3. На фиг. 1 представлены варианты исполнения боеприпасов с осевой направленностью совместного движения кинетических поражающих элементов и потока реагирующих компонентов.

Боеприпас фиг. 1 а, б, в, г состоит из корпуса - 1, основного заряда - 2, дополнительного заряда - 3, оболочки дополнительного заряда - 4, средства инициирования - 5, облицовки выемки в основном заряде - 6, кинетического поражающего элемента - 7 или блока кинетических поражающих элементов - 9, или поражающего элемента в виде утолщения донной части облицовки - 10, снаряжения секций из горючих веществ в виде порошка или гранул, или жидкостей различной вязкости, или их смесей в различных агрегатных состояниях, в том числе и в виде таблеток - 8. Секции заполняются горючими веществами полностью, как показано на фиг. 1а или частично фиг. 1б. В качестве материала поражающих элементов могут использоваться различные металлы или их сплавы, формование поражающих элементов может осуществляться литьем, точением, штамповкой из порошковых материалов и другими приемами.

Варианты макетов боеприпаса осевого действия фиг. 1 также отличаются формой секций. У вариантов а и в секция имеет цилиндрическую форму, у вариантов б и г секция в основном заряде представляет собой сочетание полусферы и цилиндра.

Вследствие различия в степени заполнения и в форме секции вариант а отличается от варианта б более высокими параметрами оптического действия, вариант б - повышенными параметрами зажигательного действия, так как в запреградном пространстве из спрессованного горючего материала формируются укрупненные частицы зажигательного вещества. Чередование в блоке в поражающих элементов из различного материала и увеличенные размеры блока по сравнению с блоком из горючего материала обеспечивают преимущества этому варианту в размерах отверстия в оборонительных сооружениях, при сохранении на приемлемом уровне оптического и фугасного действия, в том числе и в результате покрытия поверхности поражающих элементов слоем горючего материала. Вариант г незначительно уступает варианту а по комплексу поражающих факторов в запреградном пространстве, в тоже время этот вариант более технологичен при массовом производстве средств поражения.

Вариант боеприпаса фиг. 2 отличается от вариантов фиг. 1 радиальной направленностью действия поражающих факторов и количеством секций в основном заряде. Этот вариант предпочтителен для применения в крупногабаритных боеприпасах и предназначен для действия по групповым объектам. По параметрам запреградного действия он подобен варианту фиг. 1б.

Боеприпас радиального действия поражающих факторов фиг. 3 отличается от боеприпасов фиг. 1 и фиг. 2 смещением дополнительного разрывного заряда относительно главной оси боеприпаса и действием поражающих факторов в направлении в противоположном от этой области. Целесообразным является его применение в средствах поражения адаптивного действия. По параметрам запреградного действия он во многом аналогичен варианту фиг. 1г.

Боеприпас предложенной конструкции работает следующим образом. Средство инициирования приводит в действие дополнительный разрывной заряд, который вызывает детонацию основного заряда. Место расположения дополнительного заряда предопределяет направленность действия поражающих факторов вариантов исполнения основного заряда.

Детонация основного заряда воздействует прежде всего на облицовку секций при ее наличии и на донную часть снаряжения секции, деформирует их дно. Поражающие элементы, прилегающие ко дну секции, частично выгибаются, принимая обтекаемую форму. Движение поражающих элементов и слоев горючего материала происходит в одном направлении вдоль главной оси боеприпаса, как это имеет место у вариантов фиг. 1, и в радиальном направлении, как это имеет место у вариантов фиг. 2 и фиг. 3. При этом часть горючего вещества налипает на поражающие элементы, а основная его часть движется в том же направлении, в котором происходит движение поражающих элементов.

Таким образом формируется однонаправленность движения и воздействия на цель поражающих факторов. Взаимоусиление воздействующих факторов является следствием налипания части горючего вещества на поражающие элементы, а также следствием термического воздействия на стенки оборонительного сооружения пламени горящих частиц, снижающих его сопротивляемость кинетическому и фугасному действию поражающих факторов. В результате совместного действия этих факторов увеличивается размер отверстия, глубина пробивания и масса вещества, заносимого в запреградное пространство, и, следовательно, возрастают параметры воздействующих в запреградном пространстве факторов.

Сравнительную оценку эффективности действия прототипа (см. патент RU 2556046) и разработанного устройства проводили, определяя параметры запреградного, фугасного и оптического действия макетов взрывных устройств за стальной преградой. Преграду устанавливали на расстоянии 30 м от места размещения макетов, диаметр и длина которых соответственно составляли 150 и 200 мм. Параметры фугасного действия за преградой с толщиной стенки 14 мм оценивали пьезодатчиками давления фирмы РСВ типа ICP. Датчики давления устанавливали на расстоянии 3 м за преградой. Параметры оптического излучения определяли в диапазоне длин волн 0,4÷4,5 мкм модулем АЦП Е-440. В таблице 1 представлены сравнительные данные по соотношению уровней давлений в ударной волне, распространяющейся за преградой вследствие воздействия на нее поражающих элементов и потока горящих частиц из энергетического материала, а в таблице 2 представлены данные по соотношению в запреградном пространстве мощностей излучения у прототипа и разработанного устройства.

Представленные в таблицах 1 и 2 данные подтверждают преимущество различных вариантов исполнения разработанного устройства над прототипом в параметрах поражающего действия в запреградном пространстве мишени, удаленной от места подрыва на значительное расстояние (30 м).

По максимальному давлению на фронте ударной волны (таблица 1) варианты разработанного устройства превосходят прототип в 1,4-1,7 раза, по силе излучения в запреградном пространстве (таблица 2) в диапазоне длин волн 0,4-4,5 мкм в 3-4 раза.

Как следует из экспериментальных данных, явно выраженное превосходство над прототипом демонстрируют все рассмотренные варианты, невзирая на различия в агрегатном состоянии горючего материала, степени заполнения секций, форме выемок и облицовок в основном заряде и количестве поражающих элементов, взаимном расположении секций и дополнительного разрывного заряда.