Результат интеллектуальной деятельности: ФУГАСНЫЙ ИЛИ ОСКОЛОЧНО-ФУГАСНЫЙ БОЕПРИПАС

Изобретение относится к оборонной технике и может быть использовано в различных видах фугасных и осколочно-фугасных боеприпасов (БП), в том числе боеприпасов пониженного риска, отличающихся повышенной устойчивостью к действию экстремальных нагрузок, возникающих при хранении, эксплуатации и применении боеприпаса.

Традиционные схемы конструктивного исполнения фугасных и осколочно-фугасных БП подробно описаны в монографии «Средства поражения и боеприпасы» под общ. ред. В.В.Селиванова. - М.: Изд-во МГТУ им. Н.Э.Баумана, 2008. - 984 с. ISBN 978-5-7038-3171-7.

Основными элементами конструкции таких БП является корпус, в состав которого может входить блок из полуготовых или готовых поражающих элементов, инициирующее устройство, осесимметричный основной заряд взрывчатого вещества (ВВ) и дополнительный разрывной заряд. Параметры поля избыточного давления и осколочного потока при функционировании таких боеприпасов определяются по известным классическим соотношениям. Для обеспечения максимальных параметров поля избыточного давления и скоростей метания поражающих элементов основной заряд выполнен из ВВ с максимально возможной (из соображений эффективность-стоимость) скоростью детонации.

Наиболее близким к сущности предлагаемого изобретения является техническое решение, описанное в патенте РФ №2236667. В соответствии с указанным техническим решением БП состоит из корпуса, основного заряда ВВ, дополнительного разрывного заряда. В таком БП масса дополнительного разрывного заряда составляет от 3 до 20% от массы основного заряда, а скорость детонации основного заряда находится в диапазоне от 60 до 85% от скорости детонации ВВ разрывного заряда. Применение для изготовления основного заряда ВВ с низкой скоростью детонации и низкой чувствительностью обеспечивает как повышение эффективности, так и повышение параметров эксплуатационной безопасности БП.

Недостатком прототипа является необходимость применения для инициирования основного заряда из низкочувствительного ВВ дополнительных разрывных зарядов с высоким давлением во фронте детонационной волны. При уменьшении чувствительности ВВ основного заряда необходимо увеличивать мощность инициирующего импульса, что достигается посредством увеличения массы дополнительного разрывного заряда. Чувствительность ВВ, используемого в дополнительном разрывном заряде, значительно выше чувствительности основного снаряжения.

Применение дополнительного разрывного заряда в боеприпасе пониженного риска повышает его уязвимость к различным видам импульсных воздействий, имеющих место при хранении, эксплуатации и применении боеприпаса. Попадание высокоскоростных элементов в основное снаряжение приводит в худшем случае к его воспламенению и горению с относительно невысокой скоростью, в то время как при их попадании в дополнительный разрывной заряд существует вероятность возникновения детонации, которая возрастает при увеличении массы дополнительного разрывного заряда. Аналогичные ситуации возникают при других видах экстремальных воздействий на боеприпас, например при его ударе о жесткое бетонное основание.

Целью настоящего изобретения является создание фугасного или осколочно-фугасного боеприпаса, превосходящего прототип по устойчивости к несанкционированным воздействиям, возникающим при эксплуатации и хранении боеприпаса, а также обладающего дополнительными факторами воздействия на объекты поражения.

Указанная цель достигается тем, что в фугасном или осколочно-фугасном боеприпасе, содержащем корпус, инициирующий узел (взрыватель), основной заряд из взрывчатого вещества с пониженной скоростью детонации и расположенный осесимметрично дополнительный разрывной заряд из взрывчатого вещества с повышенной скоростью детонации выполнен из двух или большего количества блоков одного или двух разных диаметров с каналом или без него, рассредоточенных между демпирующими блоками с каналом или без него из недетонирующих пиротехнических составов или их компонентов, придающих боеприпасу дополнительные или усиливающие существующие факторы воздействия на объекты поражения.

Таким образом, отличительными признаками изобретения являются:

- выполнение дополнительного разрывного заряда из двух или большего количества блоков одного или двух диаметров с каналом или без него;

- рассредоточение блоков дополнительного разрывного заряда между демпфирующими блоками с каналом или без него из недетонирующих пиротехнических составов зажигательного, или оптического, или дымового, или другого действия, или их компонентов

Перечисленные признаки изобретения в совокупности повышают безопасность эксплуатации и применения боеприпаса с сохранением или повышением эффективности его действия. Использование в качестве материала демпфирующих блоков зажигательных, дымообразующих составов, составов оптического излучения или других, или их компонентов, например, таких как пористый алюминий или магний, расширяет перечень поражающих факторов, создаваемых взрывом боеприпаса, расширяет диапазон областей его применения и номенклатуру объектов поражения.

Повышение безопасности эксплуатации и применения боеприпаса достигается как тем, что снижается вероятность инициирования детонации дополнительного разрывного заряда при попадании в него пуль и осколков, так и тем, что снижается вероятность развития очага взрыва при его возникновении. Аналогичная ситуация будет иметь место при других видах несанкционированных воздействий на боеприпас.

Расположение блоков разрывного заряда между демпфирующими блоками формирует в боеприпасе детонационную волну сложной конфигурации, тем самым обеспечивая повышенную полноту реализации энергетического потенциала основного заряда при функционировании боеприпаса в нормальном режиме.

Использование в качестве материла демпфирующего блока зажигательных пиротехнических составов повышает степень поражения объектов, в которых присутствуют горючие материалы в результате формирования в них очагов пожара. Применение в качестве материла демпфирующего блока составов оптического излучения повышает вероятность вывода из строя приборов наведения и наблюдения, органов зрения, применение дымовых составов затрудняет наблюдение за полем боя. Применение блоков из энергоемких компонентов пиротехнических составов обеспечивает дополнительный вклад в энергетику взрыва боеприпаса в результате сгорания разогретых и диспергирования в окружающую среду частиц энергоемких компонентов, например частиц металла.

Боеприпас состоит из следующих основных элементов и узлов: корпуса 1 (фиг.1), инициирующего устройства с детонатором 2, основного заряда 3 с пониженной скоростью детонации, двух или более блоков дополнительного разрывного заряда 4 из ВВ с высокой скоростью детонации, между которыми расположены демпфирующие блоки 5 из недетонационноспособных пиротехнических материалов или их компонентов. Инициирующее устройство может состоять из одного (фиг.1) или нескольких (фиг.2) детонаторов 2, приводимых в действие одновременно или последовательно командным блоком инициирующего устройства.

При инициировании детонации от одного детонатора демпфирующие блоки могут быть выполнены в виде блоков 5 (фиг.1) без осевого канала или блоков 6 (фиг.3, 4) с осевым каналом. В осевом канале демпфирующих блоков могут быть размещены блоки 7 дополнительного разрывного заряда меньшего диаметра с каналом или без него, обеспечивающие последовательное инициирование блоков дополнительного разрывного заряда большего диаметра.

Внешний диаметр демпфирующих блоков равен диаметру блоков дополнительного разрывного заряда и имеют длину L:

где D_РЗ - скорость передачи детонации через демпфирующий блок;

D_ОЗ- скорость детонации основного заряда ВВ;

d_оз- диаметр основного заряда;

d_рз - диаметр блоков дополнительного разрывного заряда.

Диаметр блоков 7 дополнительного разрывного заряда, расположенных в канале демпфирующих блоков, должен быть больше критического диаметра детонации ВВ. Для увеличения скорости передачи детонации дополнительные блоки ВВ, расположенные в канале демпфирующих блоков, могут быть выполнены с осевым каналом.

При одновременном инициировании детонации блоков дополнительного разрывного заряда от нескольких быстродействующих детонаторов (фиг.2) демпфирующие блоки выполнены в виде безканальных цилиндрических блоков 5 диаметром, равным диаметру блоков дополнительного разрывного заряда, и имеют длину L:

Боеприпас предложенной конструкции работает следующим образом. Инициирующее устройство (взрыватель) 2 инициирует детонацию блока (блоков) дополнительного разрывного заряда 4. В устройстве с одним детонатором 2 основной заряд 3 инициируется последовательно на поверхностях его контакта с блоками дополнительного разрывного заряда 4 после передачи детонационного импульса непосредственно через демпирующие блоки 5 (фиг.1) при отсутствии канала в них или через канал при его наличии в демпфирующих блоках 6 (фиг.3,4), который может быть заполнен блоками 7 (фиг.4) дополнительного разрывного заряда меньшего диаметра.

В устройстве с многоточечной системой инициирования (фиг.2) выход детонационной волны на поверхность блоков дополнительного разрывного заряда 4 одновременно инициирует детонацию основного заряда в нескольких точках.

Длина демпфирующих блоков обеспечивает сложение фронтов детонационных волн на их поверхности. В результате взаимодействия детонационных фронтов формируется волна Маха с большей скоростью распространения в радиальном направлении и большим давлением во фронте детонационной волны. В зоне взаимодействия волны Маха с оболочкой корпуса реализуются более высокие скорости деформации и скорости метания фрагментов корпуса, чем при инициировании основного заряда ВВ дополнительным разрывным зарядом, используемым в устройстве прототипа, в режиме «скользящей» детонации. Кроме того, в этих зонах формируется направленное движение продуктов первичной детонации основного заряда, что обеспечивает их струйный выброс в окружающую среду, турбулентное перемешивание с воздухом и быстрое догорание. Если основной заряд выполнен из ВВ с отрицательным кислородным балансом, это обеспечивает «подкачку» воздушной ударной волны в результате дополнительного «быстрого» догорания продуктов детонации ВВ. Экспериментально подтверждено, что расширение зоны быстрого турбулентного перемешивания и реагирования с воздухом увеличивает радиус зон с избыточным давлением 100...300 кПа и существенно повышает эффективность фугасного действия боеприпаса такой конструкции.

В результате детонации блоков дополнительного разрывного заряда и детонации основного заряда происходит воспламенение пиротехнического состава демпфирующих блоков и его диспергирование за пределы облака продуктов детонации, что обеспечивает дополнительное воздействие (зажигательное, ослепляющее, маскирующее) действие на объекты поражения.

Результаты экспериментов с макетными образцами боеприпасов предлагаемой конструкции при использовании в качестве материала демпфирующих блоков зажигательных составов с высоким выходом конденсированных продуктов горения свидетельствуют о том, что происходит формирование зажигательных элементов, разлет которых за пределы облака продуктов взрыва основного заряда обеспечивает пролонгированное тепловое действие на горючие элементы объекта поражения. Фугасным и осколочным действием такого БП осуществляется диспергирование твердых и жидких горючих материалов, разрушение стенок резервуаров, трубопроводов с жидкими горючими материалами и их разлив на местности, или в объеме помещений. Попадание сформированных взрывом зажигательных элементов на твердые и жидкие горючие материалы приводит к их воспламенению и возникновению многочисленных очагов пожаров. Таким образом, БП с демпфирующими блоками из зажигательного состава сохраняет уровень параметров основного (основных) действия (действий) и приобретает качество, свойственное зажигательным боеприпасам, при одновременном повышении безопасности его эксплуатации и применения.

Диспергирование демпфирующих блоков, выполненных из энергоемких компонентов пиротехнических составов, приводит к дополнительному энерговыделению за счет их сгорания в окружающей среде и повышает параметры фугасного действия.

Диспергирование демпфирующих блоков, выполненных из пиротехнических составов оптического излучения, расширяет номенклатуру объектов поражения за счет включения в нее приборов наведения и наблюдения.

Блоки из дымовых составов при их диспергировании дополнительным разрывным и основным зарядами затрудняют вследствие задымления ориентацию противника на местности.

Сравнительные эксперименты с макетами боеприпасов разработанной конструкции и с макетами боеприпаса-прототипа свидетельствуют, что вероятность детонации макетов разработанной конструкции при простреле высокоскоростными массивными осколками, движущимися со скоростью 1200 м/с, снижается более чем на 50%, а вероятность взрыва при ударе о массивную бетонную преграду при скорости 500 м/с снижается до нуля, тогда как у боеприпаса-прототипа она составляет ~50%.

Таким образом, экспериментально подтверждена повышенная безопасность эксплуатации и хранения боеприпаса разработанной конструкции, формирование дополнительных поражающих факторов при его применении, повышенная энергетика взрыва при использовании в качестве демпфирующих материалов энергоемких компонентов пиротехнических составов.