Результат интеллектуальной деятельности: ОСКОЛОЧНЫЙ ИЛИ ОСКОЛОЧНО-ФУГАСНЫЙ БОЕПРИПАС

Изобретение относится к оборонной технике и может быть использовано в различных осколочно-фугасных и осколочных боеприпасах (БП), предназначенных для поражения целей осколками естественного или заданного дробления корпуса, а также готовыми поражающим элементами (ГПЭ) и фугасным действием.

Основные типы традиционных конструкций, широко применяемых осколочных и осколочно-фугасных боеприпасов естественного или заданного дробления корпуса подробно описаны в каталоге “Оружие России”, т.7. - М.: АОЗТ “Военный Парад”, 1997.

Основными элементами конструкции таких боеприпасов являются взрыватель, корпус, основной заряд взрывчатого вещества, осесимметрично расположенный центральный стакан с дополнительным детонатором. В качестве дополнительного детонатора, как правило, используются вещества с повышенной восприимчивостью к детонации, а его масса не превышает одного процента от массы основного заряда.

Формирование осколков заданного дробления осуществляется в результате нанесения на корпус или на вкладные детали насечек путем механической или физико-механической, лазерной или химико-термической их обработки. Боеприпасы с готовыми поражающими элементами содержат дополнительную оболочку, которая может быть расположена соосно с корпусом по всей длине БП или в одной из его частей. Готовые поражающие элементы совместно с дополнительной оболочкой и корпусом формируют в составе боеприпаса блок ГПЭ. Ряд боеприпасов с готовыми поражающими элементами представлен в том же каталоге. ГПЭ могут быть выполнены из стали и сплавов или металлов с повышенной плотностью на основе вольфрама или урана и иметь компактную или стреловидную форму.

Для обеспечения максимальных скоростей метания осколков в существующих боеприпасах в качестве основного заряда используют вещества с максимально возможной скоростью детонации. Высокая бризантность таких составов приводит к нерациональному дроблению корпусов обычного или заданного дробления и разрушению части ГПЭ. Кроме того, уровни максимальных скоростей метания, создаваемых современными композициями взрывчатых веществ с максимальными значениями скоростей детонации, недостаточны для поражения ряда трудноуязвимых объектов. Основная масса осколков при действии существующих конструкций боеприпасов разлетается в радиальном направлении. При малых углах подхода боеприпасов к цели боеприпасы с радиальным разлетом осколков малоэффективны.

Известно техническое решение, в котором осевой поток осколков создается размещением блока ГПЭ в передней части боеприпаса и метании его пороховым зарядом, расположенным между блоком и осколочно-фугасной частью - патент РФ №2158408. Скорости метания осколков в радиальном направлении при действии такой схемы устройства не превышают 100 м/с. Такое техническое решение может применяться только в боеприпасах, обладающих гиперзвуковой скоростью движения.

Наиболее близким к сущности предлагаемого изобретения является техническое решение, описанное в патенте РФ №2018779. По этому техническому решению боеприпас состоит из корпуса, основного заряда взрывчатого вещества и центрального стакана с дополнительным детонатором (разрывным зарядом). В таком боеприпасе основная часть корпуса действует в режиме формирования радиального потока осколков, а головная часть формирует осевой поток осколков. Недостатком прототипа являются низкие уровни скоростей метания осколков, не обеспечивающие поражение трудноуязвимых объектов, и нерациональное дробление корпуса с образованием значительного количества неэффективных осколков (с массой менее 0,5 г).

Задачей настоящего изобретения является создание боеприпаса, превосходящего прототип по скорости метания осколков, обеспечивающего снижение выхода малоэффективных осколков и возможность управления направленностью движения осколочных потоков с учетом необходимости решения целевых задач, возлагаемых на боеприпас.

Указанная задача решается тем, что в осколочном или осколочно-фугасном боеприпасе, содержащем корпус, основной заряд взрывчатого вещества и центральный стакан с дополнительным разрывным зарядом, основной заряд выполнен из вязкопластичного металлизированного взрывчатого вещества со скоростью детонации, составляющей от 60 до 85% скорости детонации дополнительного разрывного заряда, при этом масса дополнительного разрывного заряда составляет от 3 до 20% массы основного заряда.

Таким образом, отличительными признаками изобретения являются:

- выполнение основного заряда из вязкопластичного взрывчатого вещества;

- обеспечение соотношения скоростей детонации основного заряда в диапазоне 60-85% от скорости детонации дополнительного заряда;

- обеспечение соотношения массы дополнительного заряда в диапазоне 3-20% от массы основного заряда.

Данные признаки изобретения в совокупности позволяют обеспечить увеличение скорости метания осколков на 10-15% и снизить выход неэффективных осколков (с массой менее 0,5 г) на 30-50%.

Увеличение скоростей метания и уменьшение выхода неэффективных осколков по отношению к прототипу является следствием многократного нагружения корпуса и многоэтапного разгона осколков, обусловленного особенностью механизма распространения ударных волн и формирования детонационного фронта в вязкопластичных взрывчатых системах при приведенных выше значениях соотношений скоростей детонации и масс основного и дополнительного зарядов.

Дополнительным отличительным признаком данного устройства является наличие одной или нескольких секций с ГПЭ, при этом секции выполняются в виде различных геометрических форм и могут быть расположены в разных частях боеприпаса. Пространство между элементами ГПЭ заполняются органической горючей жидкостью.

Введение в конструкцию предлагаемого боеприпаса одной или нескольких секций с ГПЭ и выполнение этих секций в виде различных геометрических форм, таких как конус, сфера, полусфера, цилиндр и т.д., расположенных в разных частях боеприпаса, позволяет задавать направленность и угол разлета осколков и ГПЭ при более высоком уровне скоростей метания, исходя из целевого назначения боеприпаса, вследствие способности ударных и детонационных фронтов в вязкопластичных средах формировать движение осколков в направлении, совпадающем с нормалью к каждой точке поверхности секций, обращенных к детонационному фронту.

Заполнение пространства между ГПЭ органической горючей жидкостью позволяет исключить разрушение ГПЭ и обеспечивает дополнительное увеличение скорости осколков на 15-30% благодаря способности многих горючих жидкостей выполнять роль демпфера и их способности сгорать в дефлаграционом режиме в замкнутом объеме секций при давлениях в сотни кбар, создаваемых детонационным фронтом основного заряда взрывчатого вещества.

Боеприпас (фиг.1) состоит из следующих основных элементов: корпуса (1) с осколками естественного или заданного дробления, центрального стакана (3), заполненного взрывчатым веществом (4), основного заряда (2), выполненного из вязкопластичной металлизированной взрывчатой смеси, скорость детонации которой составляет 60-85% от скорости детонации взрывчатого вещества, расположенного в центральном стакане. При этом масса взрывчатого вещества в центральном стакане составляет 3-20% от массы основного заряда. Кроме того, боеприпас содержит взрыватель (5), который может быть расположен в донной, головной или других частях боеприпаса.

Схема боеприпаса с ГПЭ (7), расположенными внутри блока, образованного корпусом и внутренней оболочкой (6), расположенной осесимметрично с корпусом, представлена на фиг.2. На фиг.3 представлена схема боеприпаса с блоком ГПЭ, расположенным в головной части корпуса боеприпаса, с вершиной конуса, обращенной в направлении головной части боеприпаса, а на фиг.4 представлен вариант конструкции, в которой конус с ГПЭ ориентирован в противоположном направлении.

Схемы исполнения БП с рассредоточенными по корпусу секциями двухсекционного блока с ГПЭ, одна из которых находится в головной части, а вторая расположена по образующей корпуса, представлены на фиг.5.

На фиг.6 представлена конструкция, аналогичная изображенной на фиг.2 и отличающаяся тем, что в блоке пространство между ГПЭ заполнено горючей органической жидкостью (8).

Конструктивные схемы одно- и двухсекционного исполнения блока с междуэлементным пространством, заполненным горючей жидкостью, обеспечивающие управление углом разлета потока ГПЭ от цилиндрической части корпуса БП, представлены на фиг.7-8.

В зависимости от целевого назначения боеприпас может применяться с взрывателем, снабженным ударным механизмом с тремя установками на мгновенное (осколочное), инерционное (осколочно-фугасное) и замедленное (проникающее) действие или может быть снабжен взрывателем траекторного подрыва с возможностью установки на временное, неконтактное или контактное исполнение.

Боеприпас с перечисленными установками взрывателей является многофункциональным и позволяет реализовывать следующие виды действия:

- траекторный разрыв;

- ударный наземный подрыв с установкой на осколочное действие;

- ударный наземный подрыв с установкой на осколочно-фугасное действие;

- ударный наземный разрыв с установкой на проникающее фугасно-бризантное действие.

В вариантах конструкции боеприпаса, включающих секцию блока ГПЭ, расположенную в головной части боеприпаса, баллистический колпак выполняют из легкого материала (10), например, из алюминиевого сплава и заполняющий его наполнитель также из легких материалов, например, пенополиуритана.

Другие варианты конструкции боеприпаса могут оснащаться тяжелыми и прочими головными частями (9).

Монолитное исполнение передней части корпуса позволяет, при наличии взрывателя ударного действия с замедлением, использовать боеприпас как снаряд проникающего действия.

Боеприпас предложенной конструкции работает следующим образом.

От взрывателя приводится в действие разрывной заряд, расположенный в центральном стакане. При выходе детонационного фронта на границу раздела корпус центрального стакана - основной заряд в основном заряде вначале формируется ударный и впоследствии детонационный фронт с существенной разницей во времени, обусловленной разницей в скоростях детонации и особенностями процесса формирования детонационных фронтов в вязкопластичных взрывчатых композициях, содержащих жидкие компоненты, а также вследствие выбранных в данной конструкции соотношений масс основного и разрывного зарядов.

Ударная волна, распространяясь по основному заряду, обеспечивает прогрев компонентов взрывчатого вещества, формирует кавитационные области на границе раздела металл - жидкость в композиции основного заряда. Указанное явление обеспечивает вступление металлического горючего взрывчатого вещества основного заряда в химическую реакцию на детонационном фронте, вследствие чего обеспечиваются более высокие уровни вклада энерговыделения в метательное действие по сравнению с действием традиционных боеприпасов.

Ударная волна обусловливает начальный этап движения корпуса БП и начало процесса формирования осколков при сравнительно невысоких уровнях давления, что исключает в дальнейшем при подходе детонационного фронта формирование мелких неэффективных осколков корпуса и разрушение ГПЭ. Кроме того, ряд дополнительных импульсов воздействует на корпус в результате распространения повторных ударных волн по металлическим горючим, входящим в состав основного заряда.

Дальнейшая фаза разгона и формирование осколков обусловлены приходом детонационного фронта к расширяющемуся корпусу боеприпаса. Многократное нагружение корпуса серией ударно-волновых импульсов и детонационной волной, реализуемое при действии данной конструкции боеприпаса, обеспечивает увеличение на 10-15% скоростей метания осколков по сравнению с действием композиций с высокими значениями скоростей детонации в традиционных конструкциях БП.

Заполнение свободного пространства между ГПЭ жидким органическим горючим обеспечивает не только роль демпфера, но, вследствие реагирования жидкости в пространстве между элементами в режиме дефлаграции, и дополнительный разгон элементов на 15-30% по сравнению с образцом конструкции, в котором отсутствуют жидкие компоненты.

Форма секции блока с ГПЭ при его расположении в головной части боеприпаса определяет возможность метания элементов строго в направлении оси боеприпаса, что осуществляется, если внутренняя оболочка блока с ГПЭ имеет коническую или криволинейную форму и основание конуса или криволинейной поверхности ориентировано на головную часть боеприпаса. Расходящийся осевой поток осколков может быть сформирован, когда основание конуса или криволинейной поверхности обращено в направлении дна боеприпаса.

Первый вариант технического решения целесообразно использовать в конструкциях боеприпасов с малым углом подхода к цели. Второй вариант обеспечивает возможность повышения площади поражения при больших углах или вертикальном подходе боеприпаса. Схемы (фиг.7, 8) обеспечивают возможность управления углом разлета потока ГПЭ от цилиндрической части корпуса БП.

Заполнение свободного пространства между ГПЭ органической горючей жидкостью не только предотвращает неэффективное дробление осколков и увеличивает их скорость, но и является дополнительным к форме поверхности секций фактором, позволяющим уменьшать или увеличивать угол разлета осколочных потоков в соответствии с целевым назначением БП.

Результаты испытаний макетных образцов различных вариантов исполнения конструкции боеприпаса в соответствии с данным изобретением свидетельствуют, что он существенно превосходит прототип по скорости осевого и радиального метания осколков, обеспечивает снижение выхода малоэффективных осколков и обеспечивает возможность регулирования в широком диапазоне углов разлета осколков и ГПЭ.