МНОГОЦЕЛЕВОЙ СНАРЯД Российский патент 1997 года по МПК F42B12/02 

Изобретение относится к боеприпасам, а более конкретно к многоцелевым боеприпасам, предназначенным для поражения целей различных типов.

Известны боеприпасы с многоцелевым действием В (патенте США N 3968748, кл. F 42 B 25/16, опубл. 13.07.76 г) предложена двухцелевая осколочно-кумулятивная авиабомба малого калибра для применения в составе бомбовых кассет. Взрыватель бомбы содержит устройство, способное различать при ударе вид преграды (металл, грунт). При ударе о металлическую преграду (броню) бомба срабатывает как обычный кумулятивный боеприпас. При встрече с грунтом с помощью пороховой петарды происходит отстрел боевой части с осколочной оболочкой заданного дробления назад с последующим воздушным разрывом.

В качестве прототипа изобретения принят ракетный многоцелевой снаряд (заявка Великобритании N 1578822, кл. F 42 B 13/02, 1980). Снаряд включает в себя сменный головной блок с боевой частью и сменный донный блок, соединенные по плоскости, перпендикулярной оси снаряда. Сменный донный блок выполняет только функции ведения снаряда по каналу нарезного или гладкого ствола, стабилизации на полете за счет раскрывающегося оперения, сообщения снаряду дополнительной скорости и к действию БЧ отношения не имеет. Необходимость замены при адаптации снаряда к цели всего головного блока приведет к тому, что выигрыш в числе снарядов данного типа при фиксированной массе боекомплекта окажется незначительным. Другим недостатком является то, что выполнение головного блока в виде неразборной конструкции делает невозможным настройку (адаптацию) снаряда на конкретный тип цели с помощью сменных вкладышей, а также реализацию действия снаряда с разделением блоков перед подрывом.

Настоящее изобретение направлено на устранение указанного недостатка. Техническое решение состоит в том, что боевая часть снаряда выполнена состоящей из головного и донного блоков, каждый из которых содержит корпус, заряд взрывчатого вещества и взрыватель. Блок имеет фиксированную конфигурацию и содержит корпус, заряд ВВ, донный взрыватель и в случае необходимости стабилизатор, реактивный двигатель и отсек управления, а головной блок является сменным, имеет различные конфигурации и содержит корпус, заряд ВВ, дополнительные элементы в виде слоя готовых поражающих элементов, кумулятивной облицовки и т. п. а также в общем случае вкладной элемент и головной взрыватель. Суммарная толщина металла между зарядами головного и донного блоков имеет величину, меньшую критической, обеспечивающую передачу детонации от заряда к заряду. Соответственные элементы донного и головного блоков могут быть выполнены как из одинаковых, так и из различных материалов. Все указанные существенные признаки являются новыми по отношению к прототипу, таким образом заявляемое устройство соответствует критерию "новизна".

Сравнение заявляемого решения с другими техническими решениями показывает, что ни один из указанных отличительных признаков в этих аналогах не используется. Все указанные признаки являются существенными, т.к. их наличие в совокупности признаков позволяет получить технический результат -многоцелевое действие боеприпаса. Заявляемое изобретение удовлетворяет критерию "изобретательский уровень".

На фиг.1 изображены блоки снаряда до сборки; на фиг.2 снаряд в сборе; на фиг. 3 донный блок снаряда для гладкоствольной системы; на фиг.4 донный блок активно-реактивного снаряда для нарезной системы; на фиг.5 донный блок управляемого снаряда; на фиг.6 осколочный головной блок с готовыми поражающими элементами; на фиг.7 осколочно-пучковый блок; на фиг.8 - стрежневой головной блок; на фиг.9 кумулятивный головной блок; на фиг.10 - кумулятивный головной блок типа тандем; на фиг.11 бронебойный головной блок с ударным ядром; на фиг. 12 бронебойный головной блок сплющивающегося типа; на фиг.13 бетонобойный головной блок; на фиг.14 осколочно-пучковый головной блок с активным и инертным вкладышами; на фиг.15 осколочно-пучковый головной блок разделяющегося типа; на фиг.16 кумулятивный головной блок типа тандем с промежуточным элементом; на фиг.17 донный блок снаряда в унитарном патроне; на фиг.18 зависимость относительного увеличения числа снарядов данного типа от относительной массы донного блока и относительного общего числа снарядов.

Донный 1 и головной 2 блоки снаряда до сборки представлены на фиг.1. В данном случае показаны блоки артиллерийского снаряда для нарезной системы. Донный блок включает в себя корпус 3 с ведущим пояском 4 и зарядом взрывчатого вещества 5. В дне корпуса размещен донный взрыватель 6. На переднем торце заряда размещена защитная пластина 7. Передняя часть корпуса снабжена внутренней резьбой 8. Головной блок 2 содержит корпус 9, в передней части которого установлен головной взрыватель 10. Корпус наполнен зарядом взрывчатого вещества 11. Задняя часть корпуса снабжена наружной резьбой 12. Донный и головной блоки в сборе показаны на фиг.2.

Некоторые варианты исполнения головного блока снаряда показаны на фиг.6
16, варианты исполнения донного блока на фиг.3 5. Донный блок снаряда гладкоствольной пушки (фиг. 3) содержит раскрывающийся стабилизатор 13. Донный блок активно-реактивного снаряда для нарезной системы (фиг.4) помимо заряда ВВ 5 включает в себя камеру сгорания 14 с соплами 15, расположенную в задней части корпуса. В камере расположен заряд твердого топлива 16. Взрыватель 17 в этом случае расположен в переднем дне донного блока. Донный блок управляемого снаряда (фиг.5) содержит отсек управления 19 с рулями 20.

Осколочно-фугасный головной блок с корпусом 9 естественного или заданного дробления и головным взрывателем ударного действия 10 показан на фиг.1, 2. Осколочный головной блок, показанный на фиг.6, содержит вмонтированные в корпус 9 готовые поражающие элементы 21, выполненные из тяжелого сплава, например на основе вольфрама. Осколочно-пучковый блок (фиг.7) содержит диафрагму 22, опирающуюся на кольцевой уступ корпуса 9, с расположенным на ней блоком готовых поражающих элементов 23 и колпак 24, заполненный внутри легким заполнителем 25, например пенополиуретаном. Стержневой головной блок (фиг. 8) содержит набор стержней 26 квадратного или круглого сечения, уложенных на поверхности корпуса 9 вдоль образующей и соединенных попеременно передними и задними концами. В другом варианте несоединенные стержни расположены под малым углом к оси снаряда. Между зарядом взрывчатого вещества и корпусом установлена кольцевая фигурная прокладка 27 из инертного материала. Стержневой головной блок снабжен неконтактным взрывателем 28. Кумулятивный головной блок (фиг. 9) содержит кумулятивную воронку 29, взрывонепроводящую линзу 30 и головной взрыватель мгновенного действия 10. Кумулятивный головной блок типа тандем (фиг. 10) содержит два кумулятивных заряда, расположенных на одной оси. Бронебойный головной блок (фиг. 11) содержит круглую менисковую пластину 33, формирующую ударное ядро. Бронебойный головной блок сплющивающегося типа (фиг. 12) содержит корпус 9, выполненный из стали с высокой пластичностью, наполненный зарядом 11 пластического взрывчатого вещества, причем в передней части корпуса расположена инертная прокладка 34. Корпус бетонобойного головного блока (фиг. 13) выполнен из твердой стали. В обоих последних случаях головные блоки снабжены донными взрывателями инерционного типа 6.

На фиг. 14, 15, 16 показаны примеры конструкций головных блоков со сменными вставными элементами. Осколочно-пучковый головной блок, показанный на фиг. 14, снабжен расположенной по оси заряда ВВ цилиндрической полостью 35, в которую при сборке перед выстрелом вставляется либо активный вкладыш 36, представляющий заряд ВВ в оболочке, либо инертный вкладыш 37. В конструкции, показанной на фиг. 15, осколочно-пучковый головной блок разделяющегося типа снабжен сменными вкладышами в виде цилиндрической коробки, наполненной взрывчатым веществом (38) или готовыми поражающими элементами (39). Кумулятивный головной блок типа тандем (фиг. 16) имеет вставной промежуточный элемент 40 переменной высоты.

Ниже приводится порядок операций, выполняемых со снарядом в автономной самоходной системе оружия (танк, самоходная артиллерийская установка и т.п. ). Головные и донные блоки снарядов, а также пороховые заряды в обычных или сгорающих гильзах размещаются в отдельных укладках. В случае применения выстрелов унитарного заряжания донный блок хранится, соединенным с гильзой метательного заряда (фиг. 17). После определения цели, по которой должен быть произведен выстрел, и выбора нужного типа головного блока оба блока с помощью управляющей системы поступают на сборочный манипулятор, который производит соединение блоков в снаряд и подает его в систему заряжания орудия.

В основном варианте массы всех типов головных блоков и коэффициенты лобового сопротивления снарядов в сборе одинаковы, что обеспечивает постоянные параметры траекторий. Предусмотрен вариант исполнения облегченных головных блоков, например в виде, представленном на фиг. 11. В этом случае обеспечивается более высокая начальная скорость снаряда, а следовательно большая дальность прямого выстрела, что расширяет диапазон боевых возможностей системы оружия, в частности создает большие преимущества при стрельбе по танкам и другим малоразмерным целям.

Использование вкладышей в осколочно-пучковом снаряде (фиг. 14) позволяет управлять углом разлета блока готовых поражающих элементов и их распределением внутри угла разлета. При вставлении активного вкладыша 36 обеспечивается большой угол осевого потока, при вставлении инертного вкладыша 37 за счет схождения детонационного фронта к оси блока обеспечивается малый угол осевого потока. В конструкции, показанной на фиг. 15, при установке в донный блок коробки 39 с готовыми поражающими элементами, снабженной пороховой петардой и воспламенителем, на траектории при подлете к цели после срабатывания воспламенителя и петарды происходит разрушение соединения блоков и их расхождение, а затем подрыв их зарядов с помощью элементов замедления. Осевое метание поражающих элементов двумя блоками позволяет улучшить характеристики осевого поля. При установке коробки с зарядом ВВ снаряд на полете не разделяется и функционирует как обычный осколочно-пучковый снаряд.

Рассмотренный случай действия снаряда с разделением представляет один из возможных вариантов использования принципа разделения блоков на полете перед подрывом. Разделение позволяет наряду с осколочно-фугасным действием донного блока реализовать в отделенном головном блоке такие виды действия как кассетное, пороховое шрапнельное, помехосоздающее, дымовое и т.п. Возможна также комбинация действий, создаваемых донным и головным блоками. Примером может служить конструкция с головным осколочным блоком, снабженным устройством для доворота блока перед подрывом в вертикальное положение (см. заявку N 5048847 от 18.06.92). При этом на местности формируется зона поражения с оптимальной конфигурацией.

В варианте кумулятивного головного блока типа тандем (фиг. 16) при наличии информации об устройстве и характеристиках броневой защиты обстреливаемых целей, в том числе ячеек активной защиты, установка промежуточной шайбы 40 с переменной высотой h позволяет реализовать оптимальные условия для пробития брони.

Предложенное устройство позволяет получить существенный выигрыш в числе снарядов данного типа действия при фиксированной массе боекомплекта. Пусть в обычном боекомплекте данной системы оружия имеется N₀ снарядов k различных типов, имеющих одинаковые массы M_O. Примем, что число снарядов каждого типа одинаково, тогда число снарядов данного типа равно N₀/k. Суммарная масса снарядов равна
M_Σ= M_oN_o
Предлагаемый многоцелевой снаряд имеет массу донного блока M, массу головного блока m, одинаковую для всех типов головных блоков. Принимается условие M + m M₀. Обозначим N число донных блоков, n общее число головных блоков. Число головных блоков данного типа определится как n_k n/k.

Суммарная масса блоков
M_Σ= MN+mn
Отношение числа скомплектованных снарядов с головными блоками данного типа к числу снарядов данного типа в стационарном боекомплекте равно

где m = M/M_o относительная масса донного блока.

При этом должно быть выполнено условие n_k≅N.

Семейство кривых представлено на фиг. 18. Из графика видно, что относительное увеличение числа снарядов данного типа сильно зависит от параметра μ увеличиваясь с увеличением последнего. Ниже приводится пример расчета при следующих исходных данных: M_Σ 400 кг, M₀ 20 кг, N₀ 20, k 5, n_k0 4. Для многоцелевого снаряда принято M 15 кг, m 5 кг ( m 0,75).

Результаты расчета приведены в таблице.

Данные расчета показывают, что применение сменных головных блоков позволяет получить существенный прирост числа выстрелов. Например, при уменьшении боекомплекта всего на две единицы (последняя строка таблицы), количество выстрелов данного типа возрастает на 30% При этом за счет возможного увеличения номенклатуры снарядов, диапазона условий их применения, а также реализации сложных и эффективных видов действия в режиме разделения возрастают боевые возможности систем оружия. Наряду с получением указанного основного положительного эффекта разделение снаряда на два блока обеспечивает следующие дополнительные преимущества:
1) возможность применения для снарядов гладкоствольных систем более длинной трубки с подкалиберным стабилизатором;
2) снижение давления снаряжения на дно снаряда при выстреле;
3) возможность более компактной укладки блоков снарядов;
4) повышение безопасности за счет раздельного хранения блоков;
5) экономичность конструкции, достигаемая за счет дифференцирования требований к материалу корпусов, возможности использования раздельной термообработки, рационального выбора взрывчатых веществ для снаряжения головного и донного блоков.

Использование данного изобретения позволит существенно повысить эффективность вооружений, в особенности автономных систем оружия с ограниченным боекомплектом, действующим в течение длительного времени без пополнения боекомплекта.

Использование: многоцелевые боеприпасы, предназначенные для поражения целей различных типов. Сущность изобретения: снаряд выполняется состоящим из двух блоков - головного и донного, соединенных по плоскости, перпендикулярной оси снаряда, с помощью разъемного соединения, причем донный блок содержит корпус, заряд взрывчатого вещества, взрыватель и имеет фиксированную конфигурацию, а головной блок, также содержащий корпус, заряд взрывчатого вещества, взрыватель, вкладные элементы, является сменным и имеет различные конфигурации и назначения. Между взрывателями головного и донного блоков имеется электрическая связь. Головные и донные блоки снарядов хранятся в отдельных укладках. После определения цели и выбора нужного типа головного блока (осколочно-фугасного, осколочно-пучкового, кумулятивного и т.п.) оба блока поступают на сборочный манипулятор, который производит соединение блоков в снаряд и подает его в систему заряжения орудия. 9 з.п.ф-лы, 18 ил., 1 табл.

1. Многоцелевой снаряд, состоящий из блоков, расположенных по оси снаряда и соединенных по плоскости, перпендикулярной оси снаряда, с помощью разъемного соединения, отличающийся тем, что боевая часть снаряда выполнена состоящей из головного и донного блоков, каждый из которых содержит корпус, заряд взрывчатого вещества и взрыватель. 2. Снаряд по п.1, отличающийся тем, что донный блок имеет фиксированную конфигурацию и содержит корпус, заряд взрывчатого вещества и взрыватель, а головной блок является сменным, имеет различные конфигурации и назначения и содержит корпус, заряд взрывчатого вещества, головной взрыватель и дополнительные сменные элементы, причем между взрывателями головного и донного блоков имеется электрическая связь. 3. Снаряд по п.1 или 2, отличающийся тем, что взрыватель донного блока расположен в его задней крышке. 4. Снаряд по п.1 или 2, отличающийся тем, что взрыватель донного блока расположен в его передней крышке. 5. Снаряд по п.1 или 2, отличающийся тем, что корпуса донного и головного блоков выполнены из различных материалов. 6. Снаряд по п.1 или 2, отличающийся тем, что заряды донного и головного блоков выполнены из различных взрывчатых веществ. 7. Снаряд по п.1 или 2, отличающийся тем, что суммарная толщина металла между зарядами головного и донного блоков имеет величину, меньшую критической, обеспечивающей передачу детонации от заряда к заряду. 8. Снаряд по п.1 или 2, отличающийся тем, что массы головных блоков различной конфигурации и назначения одинаковы. 9. Снаряд по п.1 или 2, отличающийся тем, что между донным и головным блоками расположена пороховая петарда разделения, а взрыватели блоков снабжены элементами замедления. 10. Снаряд по п.1 или 2, отличающийся тем, что между донным и головным блоками установлена съемная шайба переменной высоты.