Результат интеллектуальной деятельности: Отделяющаяся осколочно-фугасная головная часть снаряда

Изобретение относится к области ракетной техники и может быть использовано при разработке реактивных снарядов (PC) с отделяющимися головными частями осколочно-фугасного действия (ООФГЧ).

Применение ООФГЧ позволяет производить подрыв головной части на поверхности земли и за счет образования осколочного поля и ударной волны фугасного действия обеспечивать поражение живой силы, небронированной и легкобронированной техники.

По патенту №2166172 от 27.04.2001 г. известна конструкция осколочно-фугасной головной части PC, содержащая взрыватель, корпус, заряд взрывчатого вещества и блок готовых осколков. Задачей данного технического решения являлось повышение эффективности применения осколочно-фугасной ГЧ по живой силе и небронированной технике за счет увеличения скорости и оптимизации направления разлета готовых осколков. Однако применение неразделяющихся осколочно-фугасных реактивных снарядов не обеспечивает рационального распределения осколочного поля, так как при подходе снаряда к цели под углами, отличными от вертикальных, поражение цели осуществляется только секторами боковых осколков, а их большая часть разлетается вверх или вниз в подстилающую поверхность. Поэтому поражение цели головной частью такого снаряда является малоэффективным.

Общими признаками с предлагаемой авторами конструкцией осколочно-фугасной боевой части реактивного снаряда залпового огня является наличие в составе аналога корпуса с разрывным зарядом и готовыми осколками.

Для достижения максимальной эффективности поражения головной частью каждого снаряда необходимо обеспечить угол подхода к грунту, близкий или равный 90°. В этом случае формируется наиболее эффективное осколочное поле, равномерно распределенное относительно поверхности земли. Добиться обеспечения углов подхода к грунту, близких к 90°, возможно путем оснащения головной части системами отделения и стабилизации.

Известен патент №2176375, в котором описана отделяемая головная часть, содержащая цилиндрический корпус с заостренной носовой частью, контактный взрыватель, взрывчатое вещество и парашютную систему. Задачей данного технического решения являлось создание отделяемой головной части реактивного снаряда повышенной боевой эффективности за счет получения минимальных габаритов и массы парашютной системы при обеспечении необходимой устойчивости и надежного парирования начальных угловых возмущений ГЧ при отделении от ракетной части (РЧ).

Общими признаками с предлагаемой авторами отделяемой осколочно-фугасной головной частью являются наличие в аналоге цилиндрического корпуса, взрывчатого вещества разрывного заряда, а также систем отделения и стабилизации (парашютной системы).

Отделяемая головная часть функционирует следующим образом. В заданной точке траектории полета реактивного снаряда срабатывает система отделения и головная часть отделяется от ракетной. После отделения головная часть за счет возмущений, полученных при разделении, совершает нестабилизированный полет. Затем в набегающий поток воздуха вводится парашютная система и происходит раскрытие ее купола. Раскрытый купол увеличивает величину стабилизирующего момента относительно центра тяжести головной части, которая начинает совершать затухающие колебания и стабилизироваться, обеспечивая полет, торможение и вертикальный подход ГЧ к грунту.

Указанная конструкция в принципе позволяет обеспечить доставку полезной нагрузки в район цели с требуемыми параметрами подхода головной части к грунту при условии ее надежного и безотказного функционирования. Однако, учитывая иное целевое назначение предлагаемого изобретения (связанное, в первую очередь, с поиском рациональной конструкции системы детонации разрывного заряда, типа и размера готовых осколочных блоков), а также отсутствие этих решений в рассматриваемых материалах, использование известных материалов в предлагаемом конструктивном варианте не представляется возможным.

Наиболее близким по технической сути и достигаемому практическому результату является разделяющийся реактивный снаряд, известный по патенту России RU (С11) №2522537 от 13.03.2013 г. Разделяющийся реактивный снаряд содержит ракетный двигатель с дном и отделяемую головную часть, принятую авторами в качестве прототипа. ГЧ имеет в своем составе корпус с дном, разрывным зарядом (ВВ) и поражающими элементами, парашютный отсек с зарядом отделения, поршнем и узлом форсирования. При этом головная часть снабжена центральным газоводом, газодинамически связывающим объем аккумулирующего стакана корпуса с запоршневым рабочим объемом, содержащим заряд отделения.

Задачей данного технического решения является разработка рациональной конструкции боеприпаса с дистанционно-контактным взрывателем, обеспечивающего:

- повышение надежности выдачи воспламенительного импульса и отделения головной части от ракетной в заданной точке траектории при одновременном снижении силовых и тепловых нагрузок на разделяемые элементы конструкции;

- повышение надежности выдачи детонационного импульса и эффективности действия боеприпаса у цели при встрече с преградой;

- предохранение механизмов и узлов ДКВ от нештатной работы в условиях силового нагружения в процессе срабатывания воспламенительной петарды, заряда отделения, детонатора и при встрече с преградой.

Функционально работа рассмотренного конструктивного решения, выбранного в качестве прототипа и имеющего системы отделения и стабилизации, в какой-то степени совпадает с работой предлагаемой авторами конструкции ООФГЧ, что позволяет предположить о наличии в известном конструктивном решении систем передачи воспламенительного и детонационного импульса от инициирующего устройства исполнительному блоку. Однако, как и в предыдущем случае, отсутствие в материалах заявки конструктивного исполнения этих узлов не позволяет провести конкретный анализ их положительных и отрицательных практических качеств.

Общими признаками с предлагаемой авторами конструкцией ООФГЧ является наличие корпуса с обтекателем, боевого отсека с разрывным зарядом и готовыми осколками, а также систем отделения, стабилизации и детонации, газодинамически связанных между собой посредством центрального газовода, снабженного головной камерой для размещения командного инициирующего устройства.

Предлагаемое конструктивное решение отличается от прототипа тем, что в нем:

боевой отсек, имеющий в качестве средств поражения блок готовых осколочных втулок, размещенных на цилиндрической части корпуса, снабжен упреждающим устройством, выполненным в виде полой конической юбки, упорно взаимодействующей с дном отсека и с головной камерой, выполненной в виде стакана, донная часть которого жестко скреплена с центральным газоводом, а передняя с обтекателем;

система детонации выполнена в виде двух каскадов, включающих в себя основную и дублирующую детонаторные цепи, замыкающиеся в детонаторах переднего и заднего поясов детонации и снабженные приемными детонаторными шашками, размещенными в переднем диске газовода;

основные детонаторные цепи, термодинамически связанные между собой посредством детонационных шнуров, уложенных в продольные пазы на внешнем диаметре газовода, дополнительно снабжены поперечными и обратными детонационными шнурами, размещенными также на внешнем диаметре газовода и имеющими на каждом детонационном участке суммарную длину, равную половине длины основного детонационного шнура, передающего инициирующий импульс от приемной детонаторной шашки к донному детонатору;

в продольном пазе, в месте прохождения основного детонационного шнура через зону размещения переднего детонатора выполнено радиальное углубление, заполненное инертным составом, а в передней части полой юбки установлена прочная поперечная перемычка, перекрывающая зону эффективного силового воздействия на передний пояс детонации при срабатывании приемных детонирующих шашек.

Указанные отличительные признаки, на которые распространяется испрашиваемый объем правовой защиты, являются существенными и достаточными для достижения нового технического результата.

Задачей предлагаемого изобретения является разработка рациональной надежно функционирующей конструкции отделяющейся осколочно-фугасной головной части, обеспечивающей существенное повышение эффективности действия у цели за счет реализации ряда прогрессивных практических мероприятий, а именно:

- отделения и стабилизации головной части в заданной точке траектории;

- подрыва боевого отсека на максимальной для разрабатываемого боеприпаса высоте над поверхностью Земли;

- разработки компактной системы многоточечного инициирования центрального разрывного заряда, обеспечивающей повышение надежности срабатывания и полноты детонации разрывного заряда.

Указанный технический результат достигается за счет того, что в конструкции ООФГЧ, содержащей корпус с обтекателем, боевой отсек с разрывным зарядом и готовыми осколками, а также системы отделения, стабилизации и детонации, газодинамически связанные между собой посредством центрального газовода, снабженного головной камерой для размещения командного инициирующего устройства, введена новая совокупность конструктивных узлов и элементов, изменены их взаимное положение и связи.

В частности, снабжение боевого отсека упреждающим устройством, выполненным в виде полой конической юбки, упорно взаимодействующей с дном отсека и с головной камерой, выполненной в виде стакана, донная часть которого жестко скреплена с центральным газоводом, а передняя с обтекателем, позволяет создать прочную конструкцию, выполняющую роль «упреждающего штока», включающего процесс подрыва боеприпаса на максимальной для разрабатываемого боеприпаса высоте над поверхностью Земли, (превышающей длину обтекателя) и обеспечивающего, в свою очередь, существенное увеличение эффективности действия готовых осколков при поражении не только открыто расположенных, но и укрытых целей противника.

Выполнение системы детонации в виде двух каскадов, включающих в себя основную и дублирующую детонаторные цепи, замыкающиеся в детонаторах переднего и заднего поясов детонации и снабженные приемными детонаторными шашками, размещенными в переднем диске газовода, повышает надежность срабатывания и полноту детонации разрывного заряда, увеличивает скорость разлета поражающих элементов и, в конечном итоге, повышает эффективность работы боевого отсека головной части.

Снабжение основных детонаторных цепей, термодинамически связанных между собой посредством детонационных шнуров, уложенных в продольные пазы на внешнем диаметре газовода, дополнительными поперечными и обратными детонационными шнурами, размещенными также на внешнем диаметре газовода и имеющими на каждом детонационном участке суммарную длину, равную половине длины основного детонационного шнура, (передающего инициирующий импульс от приемной детонаторной шашки к донному детонатору), позволяет разработать более компактную и рациональную конструкцию боевого отсека, обеспечивающую одновременность многоточечного инициирования центрального разрывного заряда и, тем самым, получить максимальную полноту детонации, увеличить скорость разлета готовых осколков втулок, размещенных по всей длине цилиндрической части корпуса, оптимизировать углы их разлета и склонение осколочного поля, получить высокую плотность осколков.

Выполнение в пазе, в месте прохождения основного детонационного шнура через зону размещения переднего детонатора радиального углубления, заполненного инертным составом, а также установка в передней части полой юбки прочной поперечной перемычки, перекрывающей зону эффективного силового воздействия на передний пояс детонации при срабатывании приемных детонирующих шашек, исключает преждевременность срабатывания переднего детонатора и, тем самым, нештатную работу детонационной цепи боевого отсека.

Одновременно, использование в качестве средств поражения блока готовых осколочных втулок, размещенных на цилиндрической части корпуса ГЧ, позволяет за счет замены втулок (снабженных различными фракциями готовых осколков) модифицировать предназначение ГЧ и, тем самым, более эффективно поражать выбранные цели - живую силу или технику противника.

Таким образом, перечисленные конструктивные особенности ООФГЧ позволяют разработать надежно функционирующую конструкцию головной части, обеспечивающей существенное повышение эффективности осколочного действия по живой силе, небронированной и легкобронированной технике.

Сущность предполагаемого изобретения поясняется чертежами, где на фиг. 1 изображен общий вид ООФГЧ, а на фиг. 2 - схема укладки детонаторных цепей боевого отсека ГЧ.

Отделяющаяся осколочно-фугасная ГЧ снаряда, содержит корпус 15 с обтекателем 2, боевой отсек 9 с разрывным зарядом 11 и готовыми осколками, а также системы отделения 17, стабилизации 16 и детонации 14, газодинамически связанные между собой посредством центрального газовода 10, снабженного головной камерой 1 для размещения командного инициирующего устройства.

Боевой отсек, имеющий в качестве средств поражения блок готовых осколочных втулок 12, размещенных на цилиндрической части корпуса, снабжен упреждающим устройством, выполненным в виде полой конической юбки 5, упорно взаимодействующей с дном 6 отсека и с головной камерой, выполненной в виде стакана, донная часть которого жестко скреплена с центральным газоводом, а передняя с обтекателем.

Система детонации выполнена в виде двух каскадов, включающих в себя основную А и дублирующую Б детонаторные цепи, замыкающиеся в детонаторах 7, 13 переднего и заднего поясов детонации, и снабженные приемными детонаторными шашками 3, размещенными в переднем диске газовода.

Основные детонаторные цепи, термодинамически связанные между собой посредством детонационных шнуров, уложенных в продольные пазы на внешнем диаметре газовода, дополнительно снабжены поперечными и обратными детонационными шнурами, размещенными также на внешнем диаметре газовода и имеющими на каждом детонационном участке суммарную длину, равную половине длины основного детонационного шнура, передающего инициирующий импульс от приемной детонаторной шашки к донному детонатору.

Одновременно, в продольном пазе, в месте прохождения основного детонационного шнура через зону размещения переднего детонатора выполнено радиальное углубление 8, заполненное инертным составом, а в передней части полой юбки установлена прочная поперечная перемычка 4, перекрывающая зону эффективного силового воздействия на передний пояс детонации при срабатывании приемных детонирующих шашек.

Функционирование ООФГЧ начинается с подачи по центральному газоводу 10 инициирующего импульса с командного устройства на систему отделения 17. После срабатывания системы отделения посредством газовода осуществляется разделение ГЧ, ввод в действие системы стабилизации 16 и дальнейшее движение боевого отсека осуществляется в требуемом угловом положении.

При встрече ГЧ с поверхностью Земли командное устройство подает инициирующий импульс на приемные детонаторные шашки 3, которые, в свою очередь, передают по основным детонационным шнурам исполнительные импульсы на донные детонаторы 13, размещенные на заднем поясе детонации.

В процессе передачи детонационного импульса от приемных детонаторных шашек к донным детонаторам, задействуются поперечные и обратные детонационные шнуры, обеспечивающие задействование передних детонаторов 7, размещенных в переднем поясе детонации.

При этом, за счет того, что поперечные и обратные детонационные шнуры на каждом детонационном участке имеют суммарную длину, равную половине длины основного детонационного шнура, передача инициирующих импульсов от приемных детонаторных шашек к детонаторам переднего и заднего поясов детонации производится одновременно. Это повышает надежность многоточечного инициирования центрального разрывного заряда и, тем самым, позволяет:

- получить максимальную полноту детонации разрывного заряда;

- увеличить плотность и скорость разлета готовых осколков втулок, размещенных по всей длине цилиндрической части корпуса;

- оптимизировать углы разлета осколков и склонение осколочного поля.

Таким образом, выполнение конструкции отделяемой осколочно-фугасной ГЧ в соответствии с предлагаемым изобретением позволяет создать рациональную надежно функционирующую конструкцию ГЧ, многократно превышающую по эффективности действия существующие штатные образцы.

Изобретение может быть использовано при разработке снарядов с отделяемыми головными частями осколочно-фугасного действия, и в первую очередь для реактивных систем залпового огня.

Указанный положительный эффект подтвержден испытаниями опытных образцов отделяемых головных частей, выполненных в соответствии с изобретением.

В настоящее время разработана конструкторская документация, проведены успешные испытания осколочно-фугасных боеприпасов, выполненных в соответствии с предлагаемым изобретением.