АКТИВНО-РЕАКТИВНЫЙ СНАРЯД Российский патент 1998 года по МПК F42B12/00 

Предлагаемое изобретение относится к артиллерийской технике и может быть использовано в управляемых и неуправляемых снарядах с реактивным двигателем, запускаемых из ствола орудия.

Известна боевая часть с устройством, предназначенным для разрушения передних отсеков (патент США N 4033265, публ. 5.7.1977 г., МКИ F 42 B 13/12, НКИ 102-56 SC).

В корпусе боевой части, устанавливаемой на управляемых снарядах, укреплены передняя и задняя крышки. Внутри цилиндрического корпуса боевой части между передней и задней крышками размещен боевой заряд взрывчатого вещества. На задней крышке боевой части установлено устройство для инициирования боевого заряда.

Передняя крышка боевой части фигурная-периферийная ее часть плоская, а центральная выгнутая внутрь по шаровой поверхности, обеспечивает при подрыве боевого заряда взрывчатого вещества формирование направленной вперед струи расплавленного металла. Выгнутая часть передней крышки боевой части толще периферийной части этой крышки. Выгнутая часть передней крышки изготовлена из ковкого ферросплава.

Данная конструкция позволяет разрушить передние отсеки кумулятивной струей, направленной вперед, дополнительно к разрушению передних отсеков от удара о преграду (цель).

Недостатком этой конструкции является то, что радиус разлета осколков от разрушенных передних отсеков мал, так как количество движения снаряда (масса, умноженная на скорость) вдоль его продольной оси увеличивается за счет донного взрывателя, сообщающего осколкам, помимо радиальной скорости, осевую скорость, совпадающую с направлением скорости самого снаряда. То есть, полный вектор скорости осколков направлен к продольной оси снаряда под небольшим острым углом.

Недостатком является и то, что слабо разрушаются задние отсеки, так как энергия взрыва из-за применения донного взрывателя направлена вперед.

Указанные недостатки устранены в наиболее близкой к предлагаемому изобретению по технической сущности и достигаемому результату конструкции детонатора для подрыва двигательного отсека реактивного снаряда (патент США N 3995549, публ. 7 дек. 1976 г., МКИ F 42 B 13/12, 13/28, НКИ 102-56 SC).

Детонирующее устройство предназначено для подрыва остатков топлива в двигательном отсеке одновременно с подрывом боевой части в целях усиления эффекта ее действия. В детонирующем устройстве имеется головная плита, разделяющая реактивный снаряд на боевую часть и двигатель. Головная плита имеет форму усеченного конуса, обращенного своей верхней частью к боевой части реактивного снаряда. Вплотную к головной плите установлены две детали, имеющие форму усеченных конусов. Детали установлены параллельно друг другу, с некоторым зазором, также имеющим форму усеченного конуса. Этот зазор заполняется взрывчатым веществом, так что образуется кумулятивный заряд. Подрыв этого заряда осуществляется одновременно с подрывом боевой части реактивного снаряда. Подрыв кумулятивного заряда ведет к образованию ударной волны, дробящей остатки пороховых шашек на мелкие части, которые детонируют при взаимодействии с раскаленными металлическими участками головной плиты.

Данное устройство позволяет повысить эффективность боевой части за счет дробления остатков пороховых шашек кумулятивным зарядом, закрепленным на головной плите детонатора и обращенным к твердому топливу. Эта конструкция позволяет также увеличить радиус разлета осколков, так как ударная волна от боевого заряда (вектор ее осевой скорости и, следовательно, количество движения) направлены против вектора скорости снаряда.

Однако, эта конструкция недостаточно эффективна и сложна.

В ней применяется дополнительный кумулятивный заряд со своим взрывателем.

Кумулятивный заряд обращен непосредственно к заряду твердого топлива через деталь в виде усеченного конуса. Для исключения повреждения и срабатывания кумулятивного заряда при горении порохового заряда (высокая температура горения, 2500^oC, высокое давление 50-100 кгс/см²) необходимо обеспечивать тепловую изоляцию облицовки кумулятивного заряда, ее крепление, что усложняет конструкцию. Ухудшаются параметры струи кумулятивного заряда, так как пластичный материал облицовки (медь, сталь) смешивается с хрупкой теплоизоляцией (стекловолокно, резиноткань, органические связующие-смолы и др.), обладающей низкой теплопроводностью.

Кроме того, кумулятивная струя образуется при критическом угле α ≤ 60^o (в вершине усеченного конуса), что требует дополнительной длины (объема) для размещения кумулятивного заряда и утяжеляет снаряд.

Эффективность боевой части низка, так как нет дополнительного заданного дробления двигательного отсека, то есть не образуется множество фрагментированных осколков от расположенного за боевой частью двигательного отсека ввиду отсутствия заранее подготовленных ослабленных зон на корпусе двигателя, в блоке стабилизаторов и в заднем дне боевой части.

Поэтому разрушение корпуса двигателя нестабильно, образуется несколько крупных осколков, зона поражения которых существенно меньше зоны поражения множества высокоскоростных (более легких) осколков.

Целью предлагаемого изобретения является повышение эффективности боевой части активно-реактивного снаряда за счет дополнительного заданного дробления элементов снаряда.

Эта цель достигается за счет того, что в активно-реактивном снаряде, содержащем боевую часть с задним дном в виде чашки, обращенной своим основанием к боевой части, ракетный двигатель, скрепленный с боевой частью и с блоком стабилизаторов, в чашке выполнены: на периферии основания - кольцевой уступ, а на дульце - сквозные пазы, при этом наружный диаметр дульца чашки меньше наружного диаметра заряда двигателя, на наружной и внутренней поверхностях корпуса которого выполнены кольцевые канавки, причем стенка корпуса блока стабилизаторов выполнена перфорированной, а длина L пера блока стабилизаторов от оси вращения до концевой хорды пера определяется из соотношения
L = (0,5-1,2)l_дв,
где
l_дв - длина двигателя.

Возможно исполнение устройства, когда длина L_п каждой перемычки между отверстиями перфорации корпуса блока стабилизаторов определяется из соотношения
L_п = (0,3-0,7)d,
где
d - диаметр отверстия перфорации корпуса блока стабилизаторов.

Выполнение на периферии основания чашки кольцевого уступа позволяет уменьшить жесткость основания в зоне перехода его в дульце, что при срабатывании боевой части позволяет основанию выгнуться в центре подобно мембране, и дробить остатки топлива двигателя выпуклой частью.

Выполнение на дульце чашки сквозных пазов, а также выполнение наружного диаметра дульца чашки меньше наружного диаметра заряда двигателя позволяет при воздействии чашки на заряд (после срыва ее с крепления по резьбе от газов взрывчатого вещества и перемещения в направлении продольной оси снаряда) дробить последний на части сквозными пазами дульца. Дробление пороха увеличивает поверхность его горения, что ведет к более быстрому взрыву корпуса двигателя.

Выполнение на наружной и внутренней поверхностях корпуса двигателя кольцевых канавок позволяет дополнительно создать местные ослабленные сечения в зоне перехода диаметров и исключить деформацию корпуса боевой части (от внутреннего давления при взрыве) и корпуса двигателя как единой удлиненной трубы, осколочность которой существенно меньше, чем осколочность двух корпусов - боевой части и двигателя - за счет того, что энергия взрывчатого вещества затрачивается на деформацию стенки в меридиональной плоскости, то есть закрутку относительно заднего дна двигателя.

При выполнении указанных кольцевых канавок энергия расходуется на радиальное перемещение (разлет) металла стенок корпусов, а не на их закручивание как целых лент.

Выполнение стенки корпуса блока стабилизаторов перфорированной позволяет при взрыве получить дополнительные осколки за счет разрушения "юбки" блока по перемычкам между отверстия перфорации.

Для более эффективного разрушения блока длина L_п каждой перемычки между отверстиями перфорации блока стабилизаторов выполняется в соответствии с соотношением L_п= (0,3-0,7)•d, полученным опытным путем, где d-диаметр отверстия перфорации. Указанный интервал определяется следующим: а) при L_п менее 0,3d тонкостенная часть "юбки" блока (толщина ≈ 1-3 мм) становится непрочной и, при значительных нагрузках (например, при воздействии перепада давления при прохождении снарядом дульного тормоза орудия) может отогнуться и заклинить ножевое перо блока стабилизаторов, не позволив ему полностью раскрыться;
б) при L_п более 0,7d перемычка достаточно прочна, чтобы "не позволить" "юбке" блока участвовать в создании дополнительного количества осколков.

Выполнение длины L пера блока стабилизаторов от оси вращения до концевой хорды пера из соотношения L=(0,5-1,2)•l_дв, где
l_дв - длина двигателя, получено опытным путем и объясняется следующим.

При L < 0,5 l_дв перо блока стабилизатора, отогнутое за счет инерционных сил при встрече снаряда с целью, достаточно коротко и не перекрывает тонкостенную часть корпуса двигателя, разрушенную при взрыве последнего по ослабленным кольцевым канавкам. Движущаяся в радиальном направлении часть корпуса (осколок) двигателя не придает осколку пера дополнительной скорости, так как их соударения не происходит.

При L > 1,2 l_дв перекрытие отлетающей части корпуса двигателя пером стабилизатора происходит, но ввиду значительного удлинения пера его возросшей массы скорость отлета пера уменьшается, и его действие по цели как осколка мало.

Сравнение заявленного технического решения с прототипом позволило установить соответствие его критерию "новизна".

При изучении других известных технических решений в данной области техники, признаки, отличающие заявляемое решение от прототипа, не были выявлены, и, поэтому, они обеспечивают заявляемому техническому решению соответствие критерию "изобретательский уровень".

Сущность изобретения поясняется чертежом. На фиг. 1 показан активно-реактивный снаряд в разрезе. На фиг. 2 показан ракетный двигатель с остатками заряда (топлива), заднее дно боевой части и перо блока стабилизаторов после удара снаряда о преграду. Пунктиром показаны: сдеформированное заднее дно боевой части и продольная часть корпуса двигателя, разрушенная по кольцевым канавкам, и имеющая скорость в радиальном направлении.

Активно-реактивный снаряд содержит боевую часть 1 с задним дном 2 в виде чашки, обращенной своим основанием 3 к боевой части, ракетный двигатель 4, скрепленный с боевой частью 1 и с блоком стабилизаторов 5.

В чашке выполнены: на периферии основания 3 - кольцевой уступ 6, а на дульце 7 - сквозные пазы 8, при этом наружный диаметр 9 дульца 7 чашки меньше наружного диаметра 10 заряда 25 двигателя 4. На наружной поверхности 11 корпуса двигателя 4 выполнена кольцевая канавка 13, а на внутренней поверхности 12 корпуса двигателя 4 выполнена кольцевая канавка 14. Стенка 15 блока стабилизаторов 5 выполнена перфорированной: 16-перфорация блока 5; 17-ножевое перо блока 5; 18-ось вращения, элемент крепления пера 17. Длина L (19) пера от оси 18 до концевой хорды 20 пера определяется из соотношения
L =(0,5-1,2)•l_дв,
где
l_дв - длина (21) двигателя 4.

Длина L_п (22) каждой перемычки между отверстиями 16 определяется из соотношения
L_п=(0,3-0,7)•d,
где
d - диаметр (23) отверстия 16;
24 - взрыватель боевой части;
25 - заряд двигателя;
26 - сопловая заглушка-воспламенитель двигателя 4.

Устройство работает следующим образом.

После вылета снаряда из ствола орудия срабатывает с задержкой воспламенитель 26, зажигая заряд 25. При горении заряда внутри двигателя создается такое давление, при котором его корпус по ослабленным местам не разрушается. Корпус воспламенителя 26 (заглушка) отлетает на траектории. К этому времени перья 17 блока 5 открываются под действием, например, пружин (не показаны), смонтированных в блоке 5. Стенки 15 блока 5 не деформируются и не препятствуют раскрытию перьев 17 за счет выполнения длины 22 перемычек между отверстиями 16 по соотношению L_п=(0,3-0,7)•d. При попадании в цель, находящуюся на таком удалении, что заряд 25 еще не полностью сгорел, срабатывает головной взрыватель 24 боевой части 1 и детонирует ее взрывчатое вещество. Основание 3 прогибается (см. фиг. 2) ввиду наличия ослабляющего кольцевого уступа 6. Все дно боевой части движется навстречу остатку заряда 25 и дробит его сквозными пазами 8 и центральной выпуклой частью основания 3. Этому способствует то, что диаметр 9 дульца чашки меньше диаметра 10 заряда 25.

В двигателе 4 резко поднимается давление ввиду увеличенной поверхности горения заряда 25.

Газы взрывчатого вещества и заряда 25 разрушают всю конструкцию по канавкам 13, 14 (особенно в зонах перехода поверхностей 11, 12 к поверхностям канавок 13, 14).

Перья 17 блока 5 разрушаются (см. фиг. 2) и перекрывают радиально отлетающие осколки корпуса двигателя. При этом перья 17 также получают радиальную скорость и участвуют в поражении цели.

При детонации боевой части 1 стенка 15 блока 5 разрушается по ослабленным перемычкам 22 в местах наибольших градиентов локальной деформации.

Таким образом предложенное техническое решение позволяет повысить эффективность боевой части активно-реактивного снаряда за счет дополнительного заданного дробления элементов снаряда-двигателя и блока стабилизаторов с ножевыми перьями.

Изобретение относится к артиллерийской технике и, в частности, к снарядам с реактивным двигателем, запускаемым из ствола орудия. Ракетный двигатель снаряда скреплен с боевой частью и блоком стабилизаторов. Заднее дно боевой части выполнено в виде чашки, наружный диаметр которой меньше наружного диаметра заряда двигателя. На периферии основания чашки выполнен кольцевой выступ, а на дульце - сквозные пазы. На наружной и внутренней поверхностях корпуса двигателя выполнены кольцевые канавки. Стенка корпуса блока цилиндров выполнена профилированной. Длина пера блока стабилизаторов от оси вращения до концевой хорды составляет 0,5 - 1,2 длины двигателя, а длина каждой перемычки между отверстиями перфорации корпуса блока стабилизаторов составляет 0,3 - 0,7 диаметра отверстий перфорации. Изобретение позволяет повысить боевую эффективность снаряда за счет дополнительного дробления его элементов. 1 з.п. ф-лы, 2 ил.

1. Активно-реактивный снаряд, содержащий боевую часть с задним дном в виде чашки, обращенной основанием к боевой части, реактивный двигатель, скрепленный с боевой часть и блоком стабилизаторов, отличающийся тем, что чашка выполнена с наружным диаметром дульца, меньшим наружного диаметра заряда двигателя, на периферии основания чашки выполнен кольцевой выступ, а на дульце - сквозные пазы, на наружной и внутренней поверхностях корпуса двигателя выполнены кольцевые канавки, при этом стенка корпуса блока стабилизаторов выполнена перфорированной, а длина L пера блока стабилизаторов от оси вращения до концевой хорды соответствует зависимости
L = (0,5 - 1,2) • l_gb,
где l_gb - длина двигателя. 2. Снаряд по п.1, отличающийся тем, что длина L_п каждой перемычки между отверстиями перфорации корпуса блока стабилизаторов соответствует зависимости
L_п = (0,3 - 0,7) • d,
где d - диаметр отверстия перфорации корпуса блока стабилизаторов.