ПРОТИВОТАНКОВАЯ РАКЕТА КИНЕТИЧЕСКОГО ДЕЙСТВИЯ Российский патент 1998 года по МПК F42B12/06 F42B15/00 

Изобретение относится к боеприпасам, а более конкретно к противотанковым управляемым ракетам (ПТУР). Все известные ПТУР (ТОУ, ХОТ, "Милан", "Хеллфайр" и др. ) имеют кумулятивные боевые части. Их общим недостатком является сильная подверженность кумулятивных зарядов воздействию средств динамической и активной защиты танков. Поэтому является весьма актуальной задача разработки ПТУР кинетического действия, использующих для пробития брони кинетическую энергию удлиненного ударника (бронебойного стержня).

Известен снаряд, являющийся наиболее близким техническим решением и принятый нами в качестве прототипа [1]. Снаряд состоит из стального корпуса, имеющего в дне сопло, размещенного в корпусе заряда твердого топлива и бронебойного стержня, размещенного по оси заряда и скрепленного передней частью с головной частью корпуса. Снаряд предназначен для нарезного орудия. В патенте [1] фактически представлена условная схема снаряда. При изображенных на чертеже пропорциях, в первую очередь длине снаряда в калибрах и толщине стенки корпуса в калибрах, снаряду не может быть сообщена в процессе выстрела из ствола и последующего разгона реактивным двигателем необходимая для пробития брони скорость 1500-1800 м/с. Неуправляемый реактивный разгон вне ствола приведет к большим отклонениям от расчетной траектории, поэтому снаряд непригоден для выполнения своей основной задачи - поражения одиночных малоразмерных целей, к которым относятся танки.

Бронебойный стержень укреплен в головной части снаряда и не опирается на дно, что при выстреле создаст дополнительную инерционную нагрузку на стенку корпуса. Консольное крепление бронебойного стержня приведет к тому, что после выгорания заряда твердого топлива вследствие неизбежного наличия эксцентриситета стержня и действия центробежных сил будет происходить изгиб стержня относительно его крепления в головной части с ухудшением центровки снаряда на полете и действия по броне.

Задачей изобретения является устранение указанных недостатков.

Техническое решение заключается в том, что в ракете, предназначенной для выстреливания из ствола, бронебойный стержень, размещаемый внутри камеры двигателя в заряде твердого топлива по его оси, скреплен непосредственно или через соединительный элемент с задним дном ракеты, являющимся одновременно дном двигателя, а также соединен либо с передним дном корпуса, либо со стенками корпуса двигателя, либо с тем и другим, корпус двигателя и силовой набор выполнены из легких сплавов или армированной пластмассы, например углепластика, а ракета снабжена головкой самонаведения и органами управления.

На фиг.1 изображена ракета со средним расположением бронебойного стержня в осевой стойке; на фиг.2 - то же, с задним расположением; на фиг.3 - то же, с передним расположением; на фиг.4 - ракета с бронебойным стержнем, имеющим длину, равную длине камеры двигателя; на фиг. 5 - ракета с задним расположением бронебойного стержня и с качающимся соплом; на фиг.6 - ракета с дополнительным бронебойным стержнем; на фиг.7 - поперечное сечение двигателя с осевым кольцевым каналом в заряде твердого топлива; на фиг.8 - то же, с продольными цилиндрическими каналами, расположенными по срединой окружности заряда; на фиг.9 - то же с размещением бронебойного стержня в обойме с тремя ребрами; на фиг.10 - то же, со стержнем, обоймой и осевым каналом в заряде твердого топлива; на фиг. 11 - силовой набор корпуса с перфорированными ребрами; на фиг. 12 - то же, с ребрами в виде отдельных стоек; на фиг.13 - ракета с двумя осколочными секциями; на фиг.14 - то же, с полным набором осколочных секций.

На фиг.1 - 6 показаны примеры исполнения ракет с различными комбинациями аэродинамических схем, расположения бронебойных стержней и вспомогательных устройств без указания конкретных схем исполнения крепления осевой стойки к оболочке двигателя. Конструкции фиг. 1 - 4 построены по аэродинамической схеме "утка", фиг. 5 - ракета без оперения, управляемая качающимся соплом, фиг.6 - ракета по самолетной схеме.

Ракета содержит корпус 1 реактивного твердотопливного двигателя с дном 2, снабженным соплами 3. В корпусе размещен заряд твердого топлива 4, содержащий расположенную по его оси составную стойку, в общем случае включающую заднюю часть 5, бронебойный стержень 6, переднюю часть 7 и элементы наполнения частей стойки в виде заряда ВВ, зажигательного состава и т.п. элементы стойки соединены с корпусом двигателя (ракеты) с помощью продольных ребер 8. Корпус 1 соединен с отсеком управления 9 и головкой самонаведения 10. Отсек управления снабжен выдвижными или складывающимися рулями 11. На корпусе расположены выдвижные или складывающиеся крылья (стабилизаторы) 12.

Схемы со средним, задним и передним расположением бронебойного стержня 6 показаны соответственно на фиг.1, 2, 3. Бронебойный стержень выполнен из легированной стали, например стали 35Х3НМ, или из тяжелых сплавов, например, на основе вольфрама или урана-238 и имеет удлинение 20 - 30. Возможно применение стальных стержней, содержащих внутренние сердечники из тяжелых сплавов. Передняя и задняя части осевой стойки выполнены из легких сплавов или армированной пластмассы, например углепластика, обладающих высоким сопротивлением сжатию. В конструкции фиг.3 задняя часть осевой стойки 5 выполнена в виде трубы, содержащей зажигательный состав 13, например смесь алюминий-магний-нитрат бария, смесь на основе циркония и т.п. На фиг.4 показана схема с бронебойным стержнем, имеющим длину, равную длине корпуса двигателя.

В схемах фиг. 1-4 и 6 осевая стойка закреплена в обоих доньях корпуса, что обеспечивает наиболее равномерное распределение нагрузки по длине корпуса. При условии надежного крепления стержня в корпусе с помощью силового набора (показан пунктиром) может быть реализована схема с креплением бронебойного стержня только в нижнем дне, показанная на фиг.5. На примере конструкции фиг. 5 показаны еще две важные особенности исполнения - управление ракетой с помощью качающегося сопла 15, что позволяет устранить аэродинамические плоскости (рули и крылья) и уменьшить потери скорости за счет снижения сопротивления воздуха, и расположение отсека управления в донной части ракеты. Неподвижный сопловой блок может быть выполнен как с системой сопел, расположенных по окружности, так и с одиночным соплом 14.

На фиг. 6 показана конструкция с дополнительным бронебойным стержнем, расположенными по оси ракеты, причем диаметры и материалы стержней могут быть различны. В этой схеме использован передний сопловой блок 16. На примере этой конструкции показано включение в состав осевой стойки взрывного устройства для ликвидации соединительного звена 17. Оно содержит заряд взрывчатого вещества 18 с детонатором, электрически соединенным с ударным взрывателем.

Изобретением предусмотрено размещение в головной части ракеты устройств, предназначенных для ликвидации динамической защиты танков (кумулятивный заряд 19 с ударным взрывателем мгновенного действия 20 на фиг.2, заряд 21, формирующий ударное ядро, с неконтактным или дистанционным взрывателем 22 на фиг.3 и ствольная установка 23 с бронебойным снарядом 24, снабженным зарядом взрывчатого вещества с донным ударным взрывателем 25 - фиг.5.

На фиг. 7 - 10 показаны поперечные сечения двигателя с зарядом твердого топлива. На фиг.7 заряд твердого топлива выполнен с центральным каналом 26 для размещения в нем с зазором осевой стойки, а бронебойный стержень и части осевой стойки выполнены с теплозащитным покрытием 27. На фиг. 8 заряд твердого топлива выполнен с центральным каналом для размещения в нем с плотной посадкой осевой стойки и с продольными цилиндрическими каналами 28, расположенными по срединной окружности заряда. На фиг. 9 заряд твердого топлива выполнен секционным с продольными каналами фигурного сечения 32, а секции 31 размещены в секторах, образованных обоймой, ребрами 30 и корпусом 1. На фиг. 10 изображена конструкция с обоймой 29, двумя ребрами 30 и центральным осевым каналом 33. Обойма и ребра выполнены из термостойкого материала, ребра 30 могут быть выполнены сплошными по всей длине либо для уменьшения массы и улучшения сцепления с зарядом они могут быть снабжены отверстиями 34 (фиг. 11) или выполнены в виде отдельных стоек 35 (фиг.12). Соединительные элементы осевых стоек могут быть выполнены с кольцевым, звездообразным и другими формами поперечного сечения. Для увеличения сцепления бронебойного стержня с обоймой или с зарядом твердого топлива стержень может быть снабжен кольцевым рифлением 36.

На фиг. 13 и 14 показано исполнение ракеты со съемной осколочной рубашкой, выполненной из отдельных секций 37, закрепленных на корпусе с помощью стопорных устройств 38. В этом исполнении заряд выполнен из детонационноспособного твердого топлива, например, на основе гексогена или октогена, а ракета снабжена взрывателем 39 ударного, дистанционного или неконтактного типа. Секция выполнена из армированной пластмассы или легкого сплава в виде цилиндра, имеющего внутренний диаметр, равный внешнему диаметру корпуса ракеты, и содержащего слой готовых поражающих элементов 40, изготовленных из стали или тяжелых сплавов, например, на основе вольфрама. Слой готовых поражающих элементов может быть расположен только в части цилиндра (в определенном секторе).

Ракета предназначена в основном для вооружения танков с выстреливанием ее с помощью порохового заряда из короткоствольной пушки с начальной скоростью 250-300 м/с. Она может также использоваться в пушечном или чисто реактивном варианте для вооружения противотанковых вертолетов и наземных самоходных противотанковых ракетных комплексов (ПТРК).

При выстреле осевая сила, создаваемая давлением пороховых газов на дно ракеты, воспринимается осевой стойкой и посредством силовых элементов (ребер), связывающих стойку с корпусом и зарядом твердого топлива, равномерно распределяется по их длине. Использование осевой стойки, включающей в себя бронебойный стержень, в качестве силовой балки позволяет разгрузить корпус и уменьшить его толщину, а следовательно, и массу. Поскольку передняя часть корпуса находится при этом в состоянии растяжения, увеличивается его продольная устойчивость. После вылета ракеты из ствола пиротехническое устройство производит воспламенение заряда твердого топлива. При этом сбрасывается донная крышка. Горение твердого топлива происходит или в осевой полости (фиг.7 и 10) или по эксцентрично расположенным каналам (фиг. 8 и 9). Нагрев бронебойного стержня и возможное изменение его механических свойств в схемах фиг. 7 и 10 предотвращаются наличием термозащитного покрытия. После вылета ракеты из ствола происходит также раскрытие (выдвижение) стабилизаторов и рулей. Наведение ракеты на цель осуществляется головкой самонаведения, управление ракетой - с помощью рулей или качающегося сопла. Предусмотрены варианты с полетом ракеты по горизонтальной и навесной траекториям, первый вариант обеспечивает более высокую вероятность попадания в цель. Второй вариант обеспечивает более выгодный по бронепробитию угол подхода ракеты к лобовому листу цели.

Анализ действия ракеты показывает, что при фиксированных удлинении бронебойного стержня и его относительной массы, относительной толщины стенки корпуса, плотностей стержня, материала корпуса, заряда твердого топлива, удельном импульсе топлива и других параметров фактором, определяющим скорость ракеты, является ее относительная длина λ (длина ракеты, выраженная в калибрах). Для получения скорости 1800 - 2000 м/с, необходимой для пробития лобовой брони перспективных танков, необходимо удлинение ракеты в диапазоне λ = 12-15, что при калибре 140 мм, рассматриваемом в настоящее время в качестве перспективной величины для танковых пушек, соответствует длине ракеты 1,7-2,1 м. Большая длина ракеты приводит при выстреле к большим напряжениям сжатия в придонной части корпуса (на устранение чего направлена основная идея изобретения - использование бронебойного стержня в качестве элемента силовой стойки) и затрудняет размещение ракеты и пусковой установки в боевой машине. Положительным следствием большой длины ракеты является возможность получения большого промежутка времени между подрывом кумулятивного заряда (фиг. 2) и подходом к броне бронебойного стержня, обеспечивающего надежное удаление пластин динамической защиты. Преодоление устройств динамической защиты с большим временем ликвидации в предлагаемых конструкциях ракет путем дистанционного взрывания защиты с помощью заряда с ударным ядром (фиг.30 или бронебойного снаряда с донным зарядом ВВ и взрывателем замедленного действия, выстреливаемого из ствольной установки (фиг. 5). Отстрел ударного ядра и бронебойного снаряда производится от сигнала неконтактного взрывателя или головки самонаведения на удалении от цели в несколько метров.

При наличии на цели устройств активной защиты, например, в виде заряда ВВ, метающего набор поражающих элементов, стенка корпуса ракеты выполняет защитные функции, экранируя бронебойный стержень от воздействия этих элементов. Например, в случае, когда поток элементов направлен перпендикулярно оси ракеты, при скорости ракеты 2000 м/с и скорости потока 1500 м/с результирующая скорость составляет 2500 м/с. При этой скорости уже имеет место разрушение элемента при ударе на несколько частей с соответствующим снижением поражающего действия по запреградным объектам (в данном случае по бронебойному стержню).

При исполнении ракеты, показанном на фиг.3, зажигательный состав 13, заполняющий заднюю часть осевой стойки, проходя вслед за бронебойным стержнем в запреградное пространство, увеличивает зажигательное действие в нем. Схема с двумя стержнями, показанная на фиг.6, имеет то преимущество, что задний стержень освобождается от воздействия возмущений, возникающих в переднем стержне при пробитии им преграды. Для устранения возможности передачи возмущений через соединительное звено 17 осевой стойки оно в момент встречи ракеты с целью разрушается взрывом заряда ВВ 18.

Предусмотрено использование ракеты для борьбы с небронированными целями, например с расчетами ПТРК, противотанковыми вертолетами и т.п., в варианте осколочно-фугасного снаряда. В этом случае заряд выполняется из детонационноспособного твердого топлива, например, на основе гексогена или октогена. Выстрел производится из ствола пороховым зарядом, реактивный двигатель не включается, в качестве заряда ВВ используется неизрасходованный заряд твердого топлива. При разрыве в районе цели, обеспечиваемом взрывателем, ракета поражает ее главным образом за счет компрессионного действия (действия воздушной ударной волны), так как поражающее действие осколков корпуса, изготовленного из легких материалов, незначительно.

При стрельбе на осколочное действие на корпус ракеты непосредственно перед выстрелом надеваются осколочные секции 37. При стрельбе на небольшую дальность (до 500 м), например, при борьбе с расчетами ручных противотанковых гранатометов, на ракету устанавливаются все секции, как это показано на фиг. 14. При стрельбе на большие дальности для уменьшения массы ракеты и увеличения ее начальной скорости устанавливается только часть секций. Для стрельбы на максимальную дальность устанавливаются две секции в головной и хвостовой части ракеты (фиг.13), выполняющих функцию ведения ракеты по стволу. Если стрельба производится с управлением ракетой по крену и с определением стороны промаха, то на ракету устанавливаются секции с односторонним расположением слоя поражающих элементов. Недостатком конструкции с надеваемыми осколочными секциями является необходимость наличия на пусковой установке двух стволов различного калибра.

Представляет значительный интерес вариант использования ракеты с установленными осколочными секциями и отработкой реактивного двигателя для стрельбы по сооружениям. Скорость ракеты в этом случае получается меньшей (700-1000 м/с), но достаточной для пробития стержнем бетонных и кирпичных стен толщиной до 1,5 м. При этом готовые поражающие элементы осколочных секций, проникающие через пробитую стержнем скважину, создают мощное запреградное действие.

Применение в боеприпасах заряда двойного назначения, т.е. заряда, используемого в зависимости от условий применения боеприпаса в качестве или ускорительного, или разрывного открывает широкие возможности для создания многоцелевых адаптивных снарядов.

Изобретение относится к противотанковым управляемым ракетам кинетического действия, поражающим цель бронебойным стержнем большого удлинения. Ракета содержит корпус, являющийся одновременно корпусом реактивного двигателя, заряд твердого топлива, бронебойный стержень, размещенный внутри заряда твердого топлива по его оси и скрепленный непосредственно или через соединительный элемент с задним дном корпуса, а также с передним дном корпуса, стенками корпуса и зарядом твердого топлива, головку самонаведения и органы управления. Рассмотрены схемы с передним, средним и задним расположениями бронебойного стержня в осевой стойке, а также схема с двумя бронебойными стержнями. Предложенная конструкция обеспечивает наиболее равномерное распределение нагрузки по длине корпуса. Рассмотрены варианты устройств, обеспечивающих преодоление динамической защиты танков. Ракета может быть использована в варианте осколочно-фугасного боеприпаса с помощью устанавливаемых осколочных секций. 32 з.п.ф-лы, 14 ил.

1. Противотанковая ракета кинетического действия, содержащая корпус с зарядом твердого топлива и бронебойный стержень, размещенный в заряде твердого топлива по его оси, отличающаяся тем, что бронебойный стержень непосредственно или через соединительный элемент скреплен с дном ракеты. 2. Ракета по п.1, отличающаяся тем, что бронебойный стержень непосредственно или через соединительный элемент скреплен с передним дном корпуса. 3. Ракета по п.1 или 2, отличающаяся тем, что она снабжена осевой стойкой, включающей переднюю и заднюю части, соединительное звено и скрепленной посредством обоймы и продольных ребер с корпусом ракеты и зарядом твердого топлива. 4. Ракета по п.3, отличающаяся тем, что заряд твердого топлива выполнен с центральным каналом для размещения в нем с зазором осевой стойки, а бронебойный стержень и части осевой стойки выполнены с теплозащитным покрытием. 5. Ракета по п.3, отличающаяся тем, что заряд твердого топлива выполнен с центральным каналом для размещения в нем с плотной посадкой осевой стойки и с продольными цилиндрическими каналами, расположенными по срединной окружности заряда. 6. Ракета по п.3, отличающаяся тем, что заряд твердого топлива выполнен секционным с продольными каналами фигурного сечения, а секции размещены в секторах, образованных обоймой, ребрами и корпусом. 7. Ракета по п.6, отличающаяся тем, что секции заряда твердого топлива выполнены с внутренними выемками цилиндрической формы, причем радиус выемки имеет величину, большую радиуса внешней поверхности обоймы. 8. Ракета по п.3, отличающаяся тем, что ребра выполнены с перфорацией. 9. Ракета по п.3, отличающаяся тем, что ребра выполнены в виде отдельных стоек. 10. Ракета по п.3, отличающаяся тем, что передняя и задняя части осевой стойки и ее соединительное звено выполнены в виде полого цилиндра. 11. Ракета по п.10, отличающаяся тем, что задняя часть осевой стойки содержит во внутренней полости зажигательный состав, например смесь алюминий-магний-нитрат бария или смесь на основе циркония. 12. Ракета по п.10, отличающаяся тем, что она снабжена ударным взрывателем, при этом в полости передней части осевой стойки или ее соединительного звена размещен заряд взрывчатого вещества с детонатором, электрически соединенным с ударным взрывателем. 13. Ракета по п.3, отличающаяся тем, что передняя и задняя части осевой стойки и ее соединительное звено выполнены со звездообразным поперечным сечением. 14. Ракета по п.1, отличающаяся тем, что бронебойный стержень выполнен с внешним кольцевым рифлением. 15. Ракета по п.1, отличающаяся тем, что она снабжена головкой самонаведения и органами управления полетом. 16. Ракета по п.15, отличающаяся тем, что она снабжена выдвижными или складывающимися рулями и стабилизаторами, расположенными по схеме "утка" или по самолетной схеме. 17. Ракета по п.15, отличающаяся тем, что она снабжена качающимся соплом. 18. Ракета по п.1, отличающаяся тем, что она имеет сопла, расположенные в дне по окружности. 19. Ракета по п.1, отличающаяся тем, что она имеет одно сопло, расположенное по оси снаряда. 20. Ракета по п.1, отличающаяся тем, что она имеет сопловой блок, расположенный в передней части корпуса. 21. Ракета по п.15, отличающаяся тем, что в ее головной части размещен кумулятивный заряд, снабженный взрывателем. 22. Ракета по п.15, отличающаяся тем, что в ее головной части размещен заряд с ударным ядром, снабженный дистанционным взрывателем или неконтактным взрывателем типа дальномер. 23. Ракета по п.15, отличающаяся тем, что в ее головной части размещена ствольная установка с пороховым зарядом, воспламенителем, электрически соединенным с дистанционным взрывателем или неконтактным взрывателем типа дальномер, снарядом, имеющим заряд взрывчатого вещества и ударный взрыватель. 24. Ракета по п. 23, отличающаяся тем, что ударный взрыватель снабжен устройством мгновенного действия и установлен в головной части снаряда. 25. Ракета по п.23, отличающаяся тем, что снаряд выполнен с бронебойной головной частью, а ударный взрыватель размещен в дне снаряда и снабжен устройством замедления подрыва. 26. Ракета по п.15, отличающаяся тем, что заряд твердого топлива выполнен детонационно-способным, например, на основе гексогена или октогена, а ракета снабжена взрывателем ударного, дистанционного или неконтактного действия. 27. Ракета по п.26, отличающаяся тем, что она снабжена съемной осколочной рубашкой, состоящей из нескольких секций, выполненных из армированной пластмассы или легкого сплава в виде цилиндра, имеющего внутренний диаметр, равный внешнему диаметру корпуса ракеты, и содержащего слой готовых поражающих элементов, изготовленных из стали или тяжелых сплавов, например, на основе вольфрама. 28. Ракета по п.27, отличающаяся тем, что слой готовых поражающих элементов размещен в секторе секции. 29. Ракета по п. 3, отличающаяся тем, что корпус ракеты, части осевой стойки, обойма и продольные ребра выполнены из легких сплавов или термостойкой армированной пластмассы, например, выполненной на основе углеродных волокон. 30. Ракета по п.1, отличающаяся тем, что бронебойный стержень выполнен из легированной стали, например стали 35ХЗНМ. 31. Ракета по п.1, отличающаяся тем, что бронебойный стержень полностью или частично выполнен из тяжелого сплава, например сплава на основе вольфрама. 32. Ракета по п. 1, отличающаяся тем, что бронебойный стержень имеет отношение длины к диаметру в пределах 20 - 30. 33. Ракета по п. 1, отличающаяся тем, что она снабжена дополнительным бронебойным стержнем, расположенным по оси ракеты, причем диаметры и материалы стержней могут быть различны.