СПОСОБ ПОВЫШЕНИЯ ПРОБИВНОГО ДЕЙСТВИЯ КУМУЛЯТИВНОГО ЗАРЯДА Российский патент 1997 года по МПК F42B12/10 

Изобретение относится к взрывной технике, в частности к средствам поражения бронированных целей.

Кумулятивные заряды являются основой конструкции разного рода устройств, предназначенных для пробития прочных протяженных преград (кумулятивные перфораторы обсадных колонн нефтескважин, инженерные средства для проделывания отверстий в прочных преградах, кумулятивные боевые части противотанковых ракет, кумулятивные артиллерийские снаряды и т.п.) [1 3] В наиболее часто используемом варианте кумулятивный заряд состоит из осесимметричного заряда бризантного взрывчатого вещества (ВВ) с выемкой на одном из его торцев (кумулятивной выемкой), облицованной относительно тонкой металлической оболочки (медная, стальная, алюминиевая и т.д.). При инициировании (подрыве) заряда ВВ со стороны, противоположной кумулятивной выемке с металлической облицовкой, образующиеся в результате распространения по заряду ВВ продукты детонации воздействуют на металлическую облицовку, что приводит к ее схлопыванию к оси симметрии. В зависимости от конструктивных параметров кумулятивного заряда в результате схлопывания металлической облицовки кумулятивной выемки формируется высокоградиентная металлическая кумулятивная струя (КС) или безградиентный элемент, непосредственно обеспечивающие пробитие прочной преграды [2, 4] Высокоградиентные КС в свободном полете под действием создаваемого при формировании градиента скорости удлиняются и в определенный момент разрываются на отдельные элементы, в дальнейшем не меняющие свою длину. При этом глубина пробития преграды металлической КС во многом определяется ее длиной к моменту разрыва на отдельные элементы, с увеличением длины разорванной КС увеличивается и глубина пробития.

Способность элементов КС у удлинению без разрыва характеризуется величиной коэффициента предельного удлинения, который, в частности, зависит от проточных характеристик материала КС [5] Характер зависимости коэффициента предельного удлинения от прочностных характеристик таков, что с увеличением степени разупрочнения материала увеличивается и способность элементов КС к удлинению без разрыва, что ведет к увеличению эффективной длины КС и глубины покрытия.

Изложенные представления из области физики кумулятивного взрыва являются основой предлагаемого способа повышения пробивного действия кумулятивных зарядов посредством теплового воздействия на металлическую облицовку кумулятивной выемки, осуществляемого до подрыва кумулятивного заряда и разупрочняющего материал металлической облицовки и соответственно материал образующейся в результате ее схлопывания кумулятивной струи.

Известно устройство тандемной кумулятивной боевой части противотанковой ракеты, включающее соосно установленные в корпусе ракеты предзаряд и основной кумулятивный заряд, разделенные твердотельным двигателем в корпусе, при этом металлическая облицовка кумулятивной выемки основного заряда образована обращенной в его сторону частью корпуса двигателя [6] В известном техническом решении достигается цель обеспечения рациональной компоновки противотанковой ракеты. Одновременно в этом устройстве могут быть реализованы и изначально не предусматриваемые в замысле условия для теплового разупрочняющего воздействия на металлическую облицовку кумулятивной выемки основного заряда, осуществляемого со стороны свободной поверхности облицовки посредством горячих газов продуктов горения твердого топлива. В соответствии с изложенными выше представлениями это должно приводить к увеличению пробивного действия основного заряда, так что в известном устройстве [6] фактически может быть реализован способ повышения пробивного действия кумулятивного заряда посредством теплового воздействия на металлическую облицовку кумулятивной выемки. Однако, даже в случае возможной реализации недостатками этого способа являются ограниченность в применении средств поражения с малым полетным временем до цели, вытекающая из малого прогрева тонкой металлической облицовки со стороны ее свободной поверхности до начала теплового разложения ВВ кумулятивного заряда. А также создаваемое нерациональное распределение температуры по образующей металлической облицовки с максимальным значением у вершины и минимальным у основания. Более рациональным с точки зрения увеличения пробития было бы создание обратного распределения, так как известно, что наибольший вклад в пробитие преград вносят элементы КС, образующиеся из части металлической облицовки, прилегающей к основанию [4]
Известен способ повышения пробивного действия кумулятивного заряда, выбранный в качестве прототипа [7] Этот способ включает нагрев металлической облицовки кумулятивной выемки, осуществляемый перед подрывом кумулятивного заряда со стороны ее свободной поверхности посредством пропускания электрического тока по нагреваемому элементу, размещаемому на свободной поверхности металлической облицовки в контакте с ней при одновременном размещении теплоизолятора на обращенной к заряду ВВ поверхности металлической облицовки. Недостатками способа-прототипа являются сложность технической реализации, связанная с необходимостью использования мощного и достаточно габаритного источника электрической энергии и соединительных и коммутирующих элементов электрической цепи, невозможность формирования рационального температурного распределения с максимальным значением у основания облицовки и минимальным у ее вершины, низкая эффективность действия в связи с размещением нагреваемого элемента в зоне формирования КС, а теплоизолятора на обращенной к ВВ поверхности металлической облицовки, что отрицательно сказывается на пробивном действии кумулятивного заряда.

Задачей предлагаемого изобретения является повышение эффективности посредством упрощения реализации теплового воздействия и повышения пробивного действия кумулятивного заряда.

Задача решается таким образом, что в известном способе повышения пробивного действия кумулятивного заряда, включающем нагрев металлической облицовки кумулятивной выемки перед подрывом кумулятивного заряда, нагрев осуществляют посредством подвода тепла к основанию металлической облицовки по ее торцевой поверхности. В частном случае реализации предлагаемого способа подвод тепла осуществлен с помощью тепловода от источника тепловой энергии, например от двигателя противотанковой ракеты или специального газогенератора, а в качестве материала тепловода выбирают материал с высокой температуропроводностью.

Торцевой теплоподвод позволяет создать рациональное с точки зрения увеличения пробивного действия температурное распределение по образующей металлической облицовки с максимальным значением у ее основания и минимальным у вершины, при этом обеспечивая его поддержание в течение достаточно большого полетного времени при одновременном отсутствии теплового разложения ВВ. Осуществление торцевого теплоподвода посредством тепловода исключает присутствие в зоне схлопывания металлической облицовки и формирования КС каких-либо элементов, препятствующих протеканию этих достаточно тонких физических процессов, которые, как известно, чувствительны не только в наличию посторонних предметов в зоне формирования КС, но даже к технологическим несовершенствам изготовления кумулятивных зарядов. Выбор для тепловода материала с высокой температуропроводностью необходим для обеспечения быстрой передачи тепла от источника тепловой энергии к металлической облицовке с минимальными тепловыми потерями.

Сопоставительный анализ с прототипом позволяет сделать вывод, что заявляемый способ отличается тем, что в нем нагрев осуществляют посредством подвода тепла к основанию металлической облицовки по ее торцевой поверхности, в частности, с помощью тепловода от источника тепловой энергии, а в качестве материала тепловода выбирают материал с высокой температуропроводностью. Это обеспечивает соответствие предлагаемого технического решения критерию "новизна".

По результатам исследования всех аналогов, относящихся к указанной области возможного использования, а также ряду смежных областей, не выявлено таких, где бы в данной совокупности использовались указанные отличительные признаки. Кроме того, именно использование торцевого теплоподвода к основанию металлической облицовки кумулятивной выемки с помощью тепловода из материала с высокой температуропроводностью приводит к повышенному эффекту пробивного действия в относительно упрощенной схеме реализации теплового воздействия. Все это указывает на соответствие предлагаемого технического решения критерию "изобретательский уровень".

Сущность изобретения поясняется чертежом, где показана схема устройства, например, кумулятивной боевой части противотанковой ракеты, реализующей предлагаемый способ повышения пробивного действия кумулятивного заряда.

Согласно предлагаемому способу повышения пробивного действия кумулятивного заряда нагрев металлической облицовки 1 кумулятивной выемки осуществляется перед подрывом кумулятивного заряда 2 у цели (на полете ракеты) посредством подвода тепла к основанию металлической облицовки 1 по ее торцевой поверхности 3. В частном случае реализации способа подвод тепла к торцевой поверхности 3 металлической облицовки 1 осуществляют с помощью тепловода 4 от источника тепловой энергии 5, например двигателя ракеты или специального газогенератора. При этом в качестве материала тепловода 4 преимущественно выбирают материал с высокой температуропроводностью.

Осуществимость предлагаемого способа при технически реализуемых параметрах теплового воздействия (например, температура в камере источника тепловой энергии) и теплофизических характеристиках материалов металлической облицовки и тепловода подтверждается оценками, проведенными с помощью физико-математического моделирования процесса теплопроводности в двухслойной системе: металлическая оболочка ВВ.

Использование предлагаемого способа позволит повысить пробивное действие кумулятивных зарядов достаточно простыми техническими средствами, обеспечивая тем самым повышение эффективности соответствующих взрывных устройств.

Используемые источники
1. Фридляндер Л. Я. Прострелочно-взрывная аппаратура и ее применение в скважинах. М. Недра, 1985.

2. Ладов С.В. и Кобылки И.Ф. Использование кумулятивных зарядов во взрывных технологиях. М. Изд-во МГТУ им. Н.Э.Баумана, 1995.

3. Оружие России. Каталог. Том 1 Вооружение Сухопутных Войск. 1996 1997 г. М. АО "Милитэри Пэрэйд", 1995.

4. Физика взрыва /Под ред. К.П.Станюковича. М.Наука, 1975.

5. Маринин В.М. Бабкин, А.В. и Колпаков В.И. Методика расчета функционирования кумулятивных зарядов. Оборонная техника. 195, N 4.

6. Заявка США H 867 от 1991, МКИ⁵ F 42 B 12/10.

7. Патент 5155296 (США). Боеголовка с термальным усилением взрыва. Опубл. 13.10.92, N 853, 554, МКИ⁵ F 42 B 12/10. Изобретения за рубежом. Вып. 81 (МКИ F 42), N 5, с. 15.

Использование: средства поражения бронированных целей. Сущность изобретения: перед подрывом кумулятивного заряда 2 на полете ракеты нагревают металлическую облицовку 1 кумулятивной выемки. Тепло подводят к основанию металлической облицовки 1 по ее торцевой поверхности 3. Подвод может быть осуществлен с помощью тепловода 4 от источника тепловой энергии 5. В качестве материала тепловода 4 используют материал с высокой температуропроводностью. 2 з.п. ф-лы, 1 ил.

1. Способ повышения пробивного действия кумулятивного заряда, включающий нагрев металлической облицовки кумулятивной выемки, осуществляемый перед подрывом кумулятивного заряда, отличающийся тем, что нагрев осуществляют посредством подвода тепла к основанию металлической облицовки по ее торцевой поверхности. 2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что подвод тепла осуществляют с помощью тепловода от источника тепловой энергии. 3. Способ по п.2, отличающийся тем, что в качестве материала тепловода выбирают материал с высокой температуропроводностью.