ОСКОЛОЧНО-ФУГАСНЫЙ СНАРЯД (ЕГО ВАРИАНТЫ) Российский патент 1994 года по МПК F42B12/32 

Изобретение относится к боеприпасной технике, а более конкретно - к осколочным боеприпасам, имеющим одновременно осевое и круговое поля поражения.

Известен осколочный снаряд с осевым потоком готовых поражающих элементов (ГПЭ), размещенных в виде блока между головным взрывателем и зарядом взрывчатого вещества (ВВ). Блок ГПЭ имеет центральный канал, сообщающий взрыватель с детонатором, расположенным непосредственно за блоком. Недостатком этой конструкции является снижение импульса детонационной волны на блок ГПЭ, возникающее вследствие распространения ее к дну снаряда.

Указанный недостаток устранен в конструкции осколочного снаряда, который содержит корпус, заряд ВВ, донный взрыватель, баллистический колпак, заполненный низкоплотным материалом, например пенополиуретаном, и блок готовых ПЭ, размещенный между головной частью корпуса и баллистическим колпаком, при этом головная часть корпуса и блок ГПЭ сопрягаются по конической поверхности.

Сопряжение по конической поверхности предназначено для формирования кругового поля ГПЭ, заполняющего передний угол разлета 5-35^о в меридиональной плоскости разлета (отсчет от направления полета), что увеличивает общий угол разлета и, следовательно, увеличивает вероятность накрытия цели при разрыве снаряда над ней. В то же время введение конуса приводит к резкому уменьшению потока ГПЭ в осевом направлении, что ухудшит действие при другом виде стрельбы, когда траектория снаряда проходит близко от цели, и накрытие цели осуществляется только осевым потоком ГПЭ. Это является недостатком конструкции.

Другой существенный недостаток связан с использованием готовых ПЭ сферической формы. При взрывном метании блока, состоящего из шаров, вследствие наличия незаполненного пространства между ними, ГПЭ претерпевают сильную пластическую деформацию, особенно в зоне, прилегающей к контактной поверхности с зарядом ВВ, что, с одной стороны, приводит к снижению скорость метания вследствие потерь на пластическое течение в блоке, а с другой - к ухудшению формы ГПЭ на полете (увеличению баллистического коэффициента).

Недостатком является также отсутствие головного взрывателя реакционного действия (или головного контактного узла реакционного действия), что исключает стрельбу данным снарядом на ударное осколочное действие. При установке инерционного ударного механизма в донном взрывателе мгновенное действие не обеспечивается, не предусмотрено использование снаряда для стрельбы на проникающе-фугасное действие. Отсутствие в снаряде ударного осколочного и проникающе-фугасного действия сильно ограничивает его возможности.

Задачей настоящего изобретения является устранение указанных недостатков и увеличение эффективности действия снаряда путем управления конфигурацией поля поражения в зависимости от условий стрельбы и придания снаряду ударного осколочного и проникающе-фугасного действия. Техническое решение задачи состоит в том, что видоизменяется головная часть корпуса, а именно конус, направленный вершиной к голове снаряда, заменяется конусом или криволинейной поверхностью с вершиной, направленной к дну снаряда, вводятся новые элементы конструкции в виде заряда с детонатором, размещенного по оси блока ГПЭ, и головного контактного узла, и устанавливается электрическая связь между донным взрывателем, головным контактным узлом и обоими детонаторами.

Графические изображения представлены на фиг.1-8.

На фиг. 1, 2, 3 и 4 представлены примеры конкретного выполнения конструкций; на фиг.5 - электрическая схема взрывательного устройства; на фиг.6 - действие снаряда на большом промахе с одновременным срабатыванием зарядов; на фиг.7 - действие снаряда в этом же варианте с разновременным срабатыванием зарядов; на фиг.8 - действие снаряда при малом промахе.

Снаряд имеет корпус 1 с основным зарядом ВВ 2, донный взрыватель 3 с детонатором 4, блок готовых ПЭ 5 с размещенным внутри него зарядом ВВ 6, снабженным детонатором 7. Вариант конструкции, изображенный на фиг.1, имеет корпус 1 с ввинтным дном 8. Передняя часть корпуса выполнена с обратным конусом 9 с углом наклона α. На корпус навинчена гильза 10, в которой размещен блок ГПЭ. Головной колпак 11, выполненный из легкого материала, например из алюминиевого сплава, соединяется резьбой с гильзой 10 и с головным контактным узлом 12. Колпак 11 заполнен внутри легким заполнителем, например пенополиуретаном. Монолитное исполнение передней части корпуса позволяет при наличии во взрывателе ударного действия с замедлением использовать снаряд как проникающе-фугасный.

В вариантах, изображенных на фиг.2 и 3, переднее дно снаряда выполнено в виде отдельной детали 13 (круглой пластины, диафрагмы), опирающейся на кольцевой уступ в корпусе. Такое исполнение позволяет использовать в конструкции снарядный стакан классической схемы, снаряжаемый через открытый передний торец. В конструкции фиг. 2 диафрагма выполнена плоской, т.е. представляет частный случай конуса при угле α = 0. В варианте фиг.3 диафрагма имеет криволинейную образующую. Блок 5 выполнен из готовых поражающих элементов 14, форма которых обеспечивает плотную укладку их в блоке. Такую форму имеют, например, параллелепипед, шестигранная призма и т.п. Готовые ПЭ выполняются как из стали, так и из тяжелых сплавов, например из сплавов на основе вольфрама.

Для повышения радиального осколочного действия по прочным целям корпус может быть выполнен с набором готовых ПЭ, в том числе изготовленных из тяжелых сплавов. В конструкции фиг.2 ГПЭ 15 вмонтированы в стенку корпуса, например, пресс-порошковым технологическим методом. В конструкции фиг.3 слой ГПЭ 16 помещен между корпусом и надетой на него оболочкой 17. На фиг.3 показано исполнение снаряда для гладкоствольной, например, танковой пушки, снабженного раскрывающимся стабилизатором 18.

Для увеличения эффективности действия радиального потока осколков корпуса по прочным целям предусмотрено его заданное дробление (фиг.4):
а) с внутренней подрезкой (рифлением) корпуса открытого и закрытого типа;
б) в виде несущей оболочки 19 с надетым на нее набором колец заданного дробления;
в) в виде несущей оболочки 19 с навитым на нем в виде сжатой пружины прутком квадратного сечения 21 с подрезкой;
г) нанесением на оболочку локальных хрупких зон, например, с помощью локальной химико-термической обработки, лучевой обработки (лазерной или электронно-лучевой) и т.п.;
д) с помощью нанесения кумулятивных выемок 22 на поверхность заряда ВВ;
е) с использованием перфорированных прокладок 23 из инертных материалов;
ж) с использованием менисковых вставок 24, формирующих в процессе взрыва ударные ядра.

Воздушный разрыв снаряда обеспечивается взрывателем дистанционного типа (с отсчетом времени) или неконтактным взрывателем. Блок-схема электрического взрывательного устройства дистанционного типа показана на фиг.5. Устройство содержит блок питания 25, донный контактный или бесконтактный приемник команд или временной установки 26, выход которого соединен с входом устройства отсчета времени 27, выполненного, например, с помощью электронной схемы, предохранительно-исполнительный механизм 28, выходы которого соединены с электродетонатором 29 основного заряда и электродетонатором 30 заряда блока ГПЭ, регулируемый элемент задержки подрыва 31, донный инерционный контактный узел 32, соединенный через включаемый элемент замедления 33 при фугасном действии с предохранительно-исполнительным механизмом, коммутационный блок 34, соединительный кабель 35, головной приемник команд, временной установки 36, головной контактный реакционный узел 37.

Ввод команды, определяющей тип действия (предусмотрено шесть видов действия, в том числе три вида при стрельбе с воздушным разрывом и три вида при ударной стрельбе) и для первых трех видов ввод временной установки, т. е. времени от момента выстрела до разрыва снаряда (полетного времени) производится через донный 26 или головной 36 приемники установок контактным или бесконтактным способами.

Стрельба на воздушный разрыв с расширением угла поля (фиг.5) производится по площадным и групповым целям, либо по одиночным целям при значительной ошибке упрежденной дальности подpыва U. При подходе снаряда в упрежденную точку срабатывают одновременно оба электродетонатора 29 и 30. Формируемая картина поля в предположении о малости размеров снаряда и времени детонации, а также принимая, что медианы полей при статическом подрыве направлены нормально к оси снаряда, показаны на фиг.5 (U_c - скорость снаряда, V_R, U_R - соответственно радиальные скорости разлета осколков корпуса снаряда и готовых ПЭ блока). Углы между направлением полета снаряда и медианами обоих полей определяется соотношениями
ϕ₁= arctg , ϕ₂= arctg .

Условие совмещения внутренних границ полей ( Δ ϕ = 0) имеет вид
ϕ₁+ = ϕ₂+ где Δ ϕ_б , Δ ϕ_o - соответственно углы разлета в динамике блока ГПЭ и осколков корпуса снаряда.

Стрельба на воздушный разрыв с увеличенной за счет наложения полей общей плотностью поля (фиг.7) производится по одиночным целям при достаточно малой ошибке упрежденной дальности подрыва U. В этом случае в упрежденной точке А взрыватель подает сигнал на срабатывание электродетонатора 30 заряда блока ГПЭ, а затем через интервал времени t (в точке В) - сигнал на срабатывание электродетонатора 29 основного заряда. При этом расстояние Z (см. фиг. 2) выбирается таким, чтобы исключить передачу детонации между обоими зарядами.

Условие накрытия точечной цели Ц медианами потоков осколков корпуса и готовых ПЭ блока имеет вид
= , = откуда требуемый интервал времени между подрывами (задержка подрыва определится соотношением
t = H -
При равных скоростях U_R и V_R требуемая задержка равна нулю.

Расчет скоростей разлета осколков корпуса V_R и готовых ПЭ картечного блока U_R производится по формуле Покровского-Джерни, уточненной с учетом конечного значения радиуса прорыва продуктов детонации
v_R = ϕ_o
Здесь D - скорость детонации, β = C/M - коэффициент нагрузки, С - масса заряда ВВ, М - масса металла, ϕ_o - коэффициент, зависящий от конструкции оболочки.

Относительная толщина гильзы 10 (или соответствующей части корпуса на фиг. 2, 3) Δ _o/d_o связана с относительным диаметром заряда блока d_e/d_o и относительной длиной заряда блока h/H соотношением, полученным из условия стабильного разрушения гильзы (в качестве материала гильзы принята среднеуглеродистая сталь)
< 0,2
Величина коэффициента ϕ_o зависит от устройства оболочки снаряда и может быть принята для оболочки естественного дробления (фиг.1) ϕ_o = 1,0, для оболочек типов, изображенных на фиг. 2, фиг.4г ϕ_o = 0,95, для оболочек, изображенных на фиг.3, фиг.4а, б, д, е - ϕ_o = 0,90. Для менисковой оболочки с формированием ударных ядер, показанной на фиг.4ж, скорости, полученные ударными ядрами V_R' и остальной частью оболочки V_R'', различны (V_R' > V_R''). В этом случае по формуле Покровского-Джерни может быть рассчитана только средняя скорость оболочки.

Стрельба на воздушный разрыв в условиях, когда траектория снаряда проходит близко от цели (при малом промахе) представлена на фиг.8. В упрежденной точке подается команда на срабатывание электродетонатора 29. Электродетонатор 30 и заряд блока 6 остаются в течение всего процесса в инертном состоянии. Блок ГПЭ получает среднюю осевую скорость U₃, при этом формируется высокоплотное осевое поле с суммарной скоростью V_o = V_c+ U₃. Цилиндроконическая форма блока ГПЭ обеспечивает выравнивание осевой скорости по радиусу блока, учитывая, что удельный импульс давления продуктов детонации на контактную поверхность заряда - блок ГПЭ уменьшается от оси заряда к периферии. Радиальное поле осколков корпуса в этом случае для поражения цели не используется.

При стрельбе на ударное действие в зависимости от установки взрывателя реализуется один из трех видов действия: осколочное действие при установке взрывателя на мгновенное действие за счет срабатывания головного контактного узла 37; осколочно-фугасное действие при установке взрывателя на инерционное действие за счет срабатывания донного инерционного контактного узла 37; фугасное (замедленное) действие при установке взрывателя на pазделение через замедлитель 33.

При выполнении проникающе-фугасного действия, в особенности в скальные, полускальные грунты, кирпичные стенки и т.п., допускается смятие головного колпака и разрушение блока ГПЭ в процессе проникания, но не допускается разрушение головной части корпуса с вскрытием камеры под заряд ВВ. В этом смысле более предпочтительной является конструкция, показанная на фиг.1. Применение тяжелого неразрушаемого головного колпака неприемлемо ввиду значительного снижения в этом случае скорости блока ГПЭ за счет присоединения массы колпака.

Использование данного изобретения в системах вооружения позволит повысить эффективность поражения наземных и воздушных целей при одновременном уменьшении номенклатуры снарядов, приводящем к облегчению производства и снабжения.

Использование: осколочные боеприпасы, имеющие одновременно осевое и круговое поле поражения. Сущность изобретения: в корпусе 1 размещен основной заряд взрывчатого вещества 2, донный взрыватель 3 с детонатором и инерционным ударным механизмом с элементом замедления. Передняя часть корпуса 9 выполнена с конической или криволинейной поврехностью, обращенной вершиной к дну снаряда. Головной колпак 11 заполнен низкоплотным материалом. В передней части головного колпака размещен контактный реакционный узел 12, соединенный с донным взрывателем 3 посредством электрической связи с элементом регулируемой задержки подрыва основного заряда. Между передней частью корпуса и головным колпаком установлена гильза 10. В гильзе размещен блок готовых поражающих элементов 5, он может быть снабжен зарядом взрывчатого вещества 6 с детонатором. Кроме того, поражающие элементы выполнены формой, обеспечивающей их плотную укладку в блок. Корпус может быть выполнен с заданным дроблением или с менисковыми элементами для формирования ударных ядер. Вариант снаряда предусматривает выполнение корпуса с уступом в передней части и передним дном, установленным с упором в уступ. 2 с.п.ф., 13 з.п.ф., 8 ил.

1. Осколочно-фугасный снаряд, содержащий корпус с передней частью, размещенный в корпусе основной заряд взрывчатого вещества, донный взрыватель с детонатором, головной колпак, заполненный низкоплотным материалом, блок готовых поражающих элементов, размещенный между головным колпаком и передней частью корпуса с сопряжением с поверхностью последней, отличающийся тем, что он снабжен гильзой, установленной между передней частью корпуса и головным колпаком, и контактным реакционным узлом, установленным в передней части головного колпака, а донный взрыватель снабжен инерционным ударным механизмом с элементом замедления, при этом передняя часть корпуса выполнена с конической или криволинейной поверхностью, обращенной вершиной к дну снаряда, а донный взрыватель и контактный реакционный узел соединены между собой посредством электрической связи с элементом регулируемой задержки подрыва основного заряда взрывчатого вещества. 2. Снаряд по п.1, отличающийся тем, что он снабжен зарядом взрывчатого вещества с детонатором, размещенным в блоке готовых поражающих элементов, причем детонатор соединен посредством электрической связи с донным взрывателем и контактным реакционным узлом. 3. Снаряд по п.1, отличающийся тем, что угол наклона конической поверхности передней части корпуса к плоскости, перпендикулярной оси снаряда, составляет не более 30^o. 4. Снаряд по п. 1, отличающийся тем, что готовые поражающие элементы блока выполнены формой, обеспечивающей их плотную укладку в блок. 5. Снаряд по п.1, отличающийся тем, что корпус выполнен с заданным дроблением. 6. Снаряд по п.1, отличающийся тем, что корпус снаряда выполнен с менисковыми элементами для формирования ударных ядер. 7. Снаряд по п.1 или 2, отличающийся тем, что относительная толщина гильзы определена соотношением:
< 0,2 ,
где d_е/d₀ - относительный диаметр заряда блока;
h/H - относительная длина заряда блока. 8. Снаряд по п.1, отличающийся тем, что время задержки t элемента регулируемой задержки подрыва основного заряда определено соотношением
t = H - ,
где H - высота траектории снаряда над поверхностью или ожидаемый промах;
U_R, V_R - соответственно радиальные скорости разлета готовых поражающих элементов блока и осколков корпуса. 9. Осколочно-фугасный снаряд, содержащий корпус, размещенный в корпусе основной заряд взрывчатого вещества, донный взрыватель с детонатором, головной колпак, заполненный низкоплотным материалом, блок готовых поражающих элементов, отличающийся тем, что корпус выполнен с уступом в передней части и снабжен передним дном, установленным с упором в уступ, блок поражающих элементов размещен в корпусе между головным колпаком и передним дном с сопряжением с поверхностью дна, снаряд снабжен контактным реакционным узлом, установленным в передней части головного колпака, а донный взрыватель снабжен инерционным ударным механизмом с элементом замедления, при этом донный взрыватель и контактный реакционный узел соединены между собой посредством электрической связи с элементом регулируемой задержки подрыва основного заряда взрывчатого вещества. 10. Снаряд по п.9, отличающийся тем, что он снабжен зарядом взрывчатого вещества с детонатором, размещенным в блоке готовых поражающих элементов, причем детонатор соединен посредством электрической связи с донным взрывателем и контактным реакционным узлом. 11. Снаряд по п.9, отличающийся тем, что готовые поражающие элементы блока выполнены формой, обеспечивающей их плотную укладку в блоке. 12. Снаряд по п. 9, отличающийся тем, что корпус выполнен с заданным дроблением. 13. Снаряд по п.9, отличающийся тем, что корпус выполнен с менисковыми элементами для формирования ударных ядер. 14 . Снаряд по п.9, отличающийся тем, что относительная толщина корпуса в месте размещения блока готовых поражающих элементов Δ_o / d_oопределена соотношением
< 0,2 ,
где d_е/d₀ - относительный диаметр заряда блока;
h/H - относительная длина заряда блока. 15. Снаряд по п.9, отличающийся тем, что время задержки t элемента регулируемой задержки подрыва основного заряда определена соотношением
t = H - ,
где H - высота траектории снаряда над поверхностью или ожидаемый промах;
U_R, V_R - соответственно радиальные скорости разлета готовых поражающих элементов блока и осколков корпуса.