Результат интеллектуальной деятельности: Боеприпас усиленного осколочно-фугасного или фугасного действия

Изобретение относится к оборонной технике и может быть использовано в различных осколочно-фугасных и фугасных боеприпасах для поражения целей фугасным или осколочно-фугасным действием.

Основные типы традиционных фугасных или осколочно-фугасных боеприпасов (БП) с осколками естественного или заданного дробления корпуса подробно описаны в каталоге «Оружие России», т. 7. - М.: АОЗТ «Военный Парад», 1997.

Основными элементами конструкций таких боеприпасов является взрыватель, корпус, основной заряд взрывчатого вещества, осесимметрично расположенный центральный (запальный) стакан с дополнительным детонатором. Схема компоновки таких боеприпасов, основанная на использовании в качестве снаряжения основного и дополнительного заряда высокобризантных взрывчатых веществ, не позволяет регулировать направленность полей фугасного и осколочного действия боеприпасов, обеспечивать достижение максимальной реализации энергетического потенциала композиций в параметры фугасного и осколочного действия.

Наиболее близким к сущности разработанного устройства и выбранным в качестве прототипа является «Осколочный или осколочно-фугасный боеприпас» в соответствии с патентом RU 2236667, 2004 г. Боеприпас содержит корпус, основной заряд взрывчатого вещества и центральный стакан с дополнительным разрывным зарядом, основной заряд выполнен из вязкопластичного металлизированного взрывчатого вещества со скоростью детонации, составляющей 60-85% от скорости детонации дополнительного разрывного заряда, при этом масса дополнительного разрывного заряда составляет 3-20% массы основного заряда.

Обладая повышенными и регулируемыми параметрами осколочного действия, вследствие оптимального соотношения габаритно-массовых характеристик и скорости детонации основного и дополнительного заряда, прототип имеет существенный недостаток. В нем не представлены технические решения, обеспечивающие повышение и регулирование параметров фугасного действия. Указанный недостаток ограничивает возможности применения устройства в соответствии с прототипом в номенклатуре ряда фугасно-осколочных и фугасных боеприпасов.

Целью данного изобретения является создание боеприпаса, сочетающего положительные качества прототипа, такие как его способность обеспечивать повышенную скорость метания осколков и рациональное дробление корпуса боеприпасов с повышенными и регулируемыми параметрами фугасного действия.

Указанная цель достигается тем, что в осколочно-фугасном или фугасном боеприпасе, содержащем корпус, центральный (запальный) стакан, средство инициирования, дополнительный заряд взрывчатого вещества с массой, составляющей 3-25% от массы основного заряда, основной заряд из металлизированного вязкопластичного вещества со скоростью детонации, составляющей 55-95% от скорости детонации дополнительного разрывного заряда. Основной заряд выполнен из вязкопластичной металлизированной композиции, обогащенной неорганическими окислителями и/или флегматизированным гетероциклическим нитроамином, при их содержании в композиции 10-69,5 мас. %. При этом содержание пластификатора в ней составляет 5-45 мас. %, алюминия - 15-45 мас. %, полимера - 0,5-10 мас. %, а толщина стенок запального стакана в боеприпасе составляет 0,2-0,9 от толщины стенок корпуса боеприпаса. Для регулирования физико-механических характеристик основной заряд дополнительно может содержать структурирующие агенты и/или поверхностно-активные вещества в количестве 0,5-5,0% по массе.

Таким образом, к отличительным признакам изобретения относится выполнение основного заряда из вязкопластичной металлизированной композиции, обогащенной окислителями в сочетании с уменьшенной до 0,2-0,9 толщиной стенок центрального (запального) стакана по сравнению с толщиной стенок корпуса боеприпаса.

Данные признаки изобретения в совокупности позволяют увеличить фугасное действие боеприпасов на 15-20% при выполнении центрального стакана в нем из алюминия или его сплавов, предпочтительно с магнием, и увеличить фугасность на 10-15% в корпусах с центральным стаканом, выполненным из стали. В длинномерных корпусах боеприпасов, при отношении длины корпуса к диаметру более 2,5, увеличение фугасности становится более значимым и составляет 30-40% в корпусах с алюминиевым запальным стаканом, и она увеличивается на 20-30% в длинномерных корпусах с центральным стаканом, выполненным из стали. Сохранение в разработанном устройстве характерных для прототипа соотношений скоростей детонации и соотношения масс основного и дополнительного заряда обуславливают повышенные скорости метания осколков и рациональное дробление корпуса разработанного боеприпаса, обусловленное спецификой ударно-волновых процессов в вязкопластичных взрывчатых системах.

При толщинах стенок запального стакана, составляющих 0,2-0,9 от толщин стенок корпуса боеприпаса, при выполнении основного снаряжения из вязкопластичной композиции с содержанием твердых частиц наполнителей в ней более 25%, при указанном соотношении масс и скоростей детонации дополнительного разрывного заряда, основная часть корпуса центрального стакана дробится на частицы в диапазоне размеров от 50 до 500 мкм. Такие частицы сгорают в окислительной атмосфере, формируемой в продуктах детонации вследствие взаимодействия переобогащенной окислителями среды, с остальными компонентами, входящими в состав вязкопластичной композиции. При этом выделяется дополнительная энергия, усиливающая фугасное действие вязкопластичной композиции в боеприпасе. Часть более крупных частиц, образовавшихся при дроблении центрального стакана, выступает в роли механического поршня, увеличивающего степень трансформации энергии детонации взрывчатого снаряжения боеприпаса в ударную волну, то есть в фугасное действие.

Боеприпас состоит из следующих основных частей (фиг. 1): корпуса 1, формирующего осколки заданного или естественного дробления или ГПЭ, средства инициирования 5, центрального (запального) стакана 3, толщина стенок которого составляет 0,2-0,9 от толщины стенок корпуса, дополнительного разрывного заряда 4, масса которого составляет 3-25% от массы основного снаряжения, основного заряда 2, выполненного из вязкопластичной композиции, в состав которой входят 10÷69,5 мас. % окислителей, представляющих собой неорганические материалы и/или флегматизированный гетероциклический нитроамин, 15-45 мас. % алюминия, 5-45 мас. % пластификатора, 0,5-10 мас. % полимера. Дополнительно для повышения устойчивости боеприпаса при движении к цели в состав взрывчатой композиции может входить структурообразователь, а также поверхностно-активные вещества в количестве 0,5-5,0 мас. %, обеспечивающие возможность регулирования физико-механических характеристик композиции. Скорость детонации взрывчатой композиции составляет 55-95% от скорости детонации дополнительного разрывного заряда.

Боеприпас предложенной конструкции работает следующим образом. От средства инициирования приводится в действие в режиме детонации дополнительный разрывной заряд. Детонационная волна, распространяющаяся по разрывному заряду, обеспечивает дробление корпуса центрального стакана на очень мелкие частицы, обусловленную высокой степенью неоднородности поверхности контакта запального стакана с вязкопластичной смесью из-за различия их структурно-механических свойств, обусловленных вязкопластичной консистенцией композиции с включением в нее не менее 25% по массе твердых частиц, состоящих из окислителей и металлических горючих. Дополнительный вклад в диспергирование на мелкие частицы материала корпуса центрального стакана вносят и ударные волны, многократно отражающиеся от корпуса боеприпаса вследствие разницы в толщинах центрального стакана и корпуса. Сгорание частиц центрального стакана, как показано выше, приводит к росту фугасного действия боеприпаса на 15-20% при выполнении центрального стакана из алюминия или его сплавов, и на 10-15% при выполнении центрального стакана из стали и к еще более значимому росту фугасности боеприпасов, у которых отношение длины к диаметру превышает 2,5.

В зависимости от целевого назначения боеприпас может применяться с взрывателем, снабженным ударным механизмом с тремя установками на мгновенное, инерционное или замедленное действие, или может быть снабжен взрывателем траекторного подрыва с возможностью установки на временное, неконтактное или контактное действие.

Различные варианты исполнения макетов разработанного устройства прошли апробацию на экспериментальной базе предприятия с целью определения параметров их фугасного действия. Корпуса центрального стакана в проведенных экспериментах были выполнены из алюминия, а корпуса макетов выполнены из стали. Основная часть экспериментов выполнена с макетами, у которых отношение длины к диаметру составляло 1,5. Несколько макетов были изготовлены с отношением длины к диаметру от 2,5 до 6,0. Результаты определения параметров фугасного действия разработанного устройства и прототипа представлены в таблице 1. В проведенных экспериментах взрывчатая композиция снаряжения макета боеприпаса прототипа выполнена из жидкого нитроэфира, загущенного 5% бутадиеннитрильного каучука, в качестве металлического горючего она содержала алюминий. Толщина центрального стакана в устройстве прототипа равнялась толщине корпуса макета боеприпаса. Скорость детонации композиции основного заряда в проведенной серии экспериментов составляла, как и в устройстве прототипа 55-95% от скорости детонации дополнительного разрывного заряда, а масса дополнительного разрывного заряда составляла 3-25% от массы основного заряда.

Вязкопластичная металлизированная композиция в макетах разработанного устройства была выполнена в ряде вариантов (таблица 1), различающихся процентным соотношением компонентов, как в пределах заявленного диапазона, так и за его пределами (вар. 6, 7). В макетах разработанного устройства в качестве пластификатора в композиции основного заряда применяли моно- или динитропроизводные нитроэфиров, в качестве полимеров - бутадиеннитрильные каучуки, или сополимеры метилметакрилата с метакриловой кислотой, или фторкаучук; в качестве металлического горючего вводили в основной заряд алюминий; в качестве неорганического окислителя применяли перхлораты аммония или калия, или нитраты щелочных или щелочноземельных металлов; в качестве гетероциклических нитроаминов - флегматизированные гексоген или флегматизированный октоген. Дополнительно в отдельных вариантах композиций основного заряда использовали структурообразователи и ПАВ, или их смеси для регулирования физико-механических характеристик основного заряда.

Параметры ударных волн от взрыва макета регистрировали пьезоэлектрическими датчиками, установленными в пяти лучах на различных расстояниях от макета. Параметры осколочного действия макетов оценивали по щитовой мишенной обстановке.

Данные, полученные в щитовой мишенной обстановке, свидетельствуют о том, что по параметрам осколочного действия разработанное устройство не уступает прототипу.

Как следует из результатов экспериментального определения параметров фугасного действия разработанного устройства (таблица 2), в заявленном диапазоне соотношений толщин стенок центрального стакана и корпуса боеприпаса и в заданном диапазоне соотношений компонентов основного заряда, по тротиловому эквиваленту взрыва оно на 15-25% превосходит прототип. В длинномерных корпусах боеприпасов тротиловый

эквивалент взрыва возрастает на 40% по отношению к эквиваленту взрыва прототипа.

Таким образом, результаты экспериментального определения параметров взрыва макетов подтверждает преимущество разработанного устройства перед прототипом в эффективности фугасного действия.