СПОСОБ ПОРАЖЕНИЯ ЛЕГКОБРОНИРОВАННОЙ ТЕХНИКИ И ЖИВОЙ СИЛЫ И БОЕПРИПАС ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ Российский патент 1998 года по МПК F42B23/16 

Изобретение относится к области боеприпасов и взрывным работам, в частности к наземным "прыгающим" минам, взрывающимся после вылета из земли, и может быть использовано для поражения низколетящих и подплывающих к берегам легкобронированных целей.

Известен способ поражения живой силы и бронированной техники, заключающийся в том, что боеприпас устанавливают в землю, оснащают его датчиком обнаружения цели, реактивной струей выводят боеприпас из земли по команде датчика обнаружения цели и подрывают (см., например, патент ФРГ N 3048752 за 1982 год, кл. F 42 B 23/16).

Недостатком известного способа является то обстоятельство, что зона поражения целей остается небольшой и может быть поражен только один объект техники.

Известен боеприпас для поражения живой силы и бронированной техники (относящийся к наземным "прыгающим" минам), содержащий пусковой контейнер с крышкой, полетный модуль, включающий твердотопливный реактивный двигатель с пороховой навеской воспламенителя и зарядом, суббоеприпасы, датчик обнаружения цели (см. , например, патент ФРГ N 2509699 за 1976 год, кл. F 42 B 23/16).

В известном боеприпасе увеличено количество поражающих элементов (суббоеприпасов), чем естественно увеличивается вероятность поражения нескольких объектов техники и увеличена зона поражения за счет отстрела каждого суббоеприпаса от полетного модуля по траектории, близкой к образующей конуса с заданной высоты подъема над землей полетного модуля.

Недостатком известного боеприпаса является все та же недостаточная зона поражения целей.

При разработке предлагаемого изобретения решалась задача дальнейшего повышения эффективности боеприпаса за счет расширения зоны поражения целей, стабилизации полетного модуля для равномерного распределения суббоеприпасов по зоне поражения.

Указанная задача решена тем, что в известном способе поражения живой силы и бронированной техники, при котором боеприпас устанавливают в землю, оснащают его датчиком обнаружения цели, реактивной струей выводят боеприпас из земли по команде датчика обнаружения цели и подрывают, согласно изобретению выводят из земли часть боеприпаса и выводимую из земли часть боеприпаса (полетный модуль) разгоняют ступенчато с понижением величины силы тяги, затем на траектории полета подрывом разделяют полетный модуль на суббоеприпасы при сохраняющемся действии реактивной струи и разбрасывают суббоеприпасы с различной горизонтальной составляющей скорости разброса, а при разбросе суббоеприпасы стабилизируют с отстрелом части массы. Эффективно, если разгон полетного модуля ведут в течение 0,01 - 0,15 с с ускорением, равным (5,5-8) ускорения свободного падения, и в течение последующих (1-15) с с ускорением, равным (4-4,5) ускорения свободного падения. Эффективно, если горизонтальная составляющая скорости разброса одних суббоеприпасов превышает в 2,5-3,5 раза величину горизонтальной составляющей и скорости разброса других суббоеприпасов. Также тем, что в известном боеприпасе, содержащем пусковой контейнер с крышкой, полетный модуль, включающий твердотопливный реактивный двигатель с пороховой навеской воспламенителя и зарядом, суббоеприпасы, датчик обнаружения цели, согласно изобретению твердотопливный реактивный двигатель, размещенный на вершине полетного модуля, выполнен с наклонно расположенными к продольной оси боеприпаса периферийными соплами, а суббоеприпасы со стабилизаторами размещены в по меньшей мере двух кассетных контейнерах, расположенных последовательно друг за другом и за реактивным двигателем, оснащенных центральными разрывными зарядами, связанными системой подрыва, при этом пороховая навеска воспламенителя заряда снабжена дополнительной пороховой навеской, а часть суббоеприпасов каждого кассетного контейнера помещена в дополнительную металлическую оболочку, на которой размещена система крепления суббоеприпасов, при этом часть массы суббоеприпаса выполнена сбрасываемой. Эффективно, если кассетный контейнер выполнен в виде кожуха и двух рядов суббоеприпасов, расположенных концентрично и разделенных между собой дополнительной металлической оболочкой, при этом внутренний ряд суббоеприпасов установлен с радиусным промежутком относительно центрального разрывного заряда, а система крепления суббоеприпасов выполнена в виде шпилек, радиально установленных в отверстиях дополнительной металлической оболочки, сухарей в виде пластин трапециевидного сечения, установленных на каждом конце шпильки и вкладышей выполненных в виде пластин с трапециевидными утолщениями вдоль длинных сторон пластины и установленных во втором ряду суббоеприпасов в промежутках между каждыми двумя парами суббоеприпасов второго ряда. Необходимо, чтобы центры выходных сечений периферийных сопел твердотопливного реактивного двигателя были размещены на диаметре, составляющем 0,65 - 0,8 диаметра кассетного контейнера.

Эффективно, если пороховая навеска воспламенителя заряда твердотопливного реактивного двигателя составляет 0,15-0,25 от величины массы основной пороховой навески. Необходимо, чтобы центральный разрывной заряд кассетного контейнера был выполнен из пористого взрывчатого вещества со скоростью детонации (2-5)•10³ м/с, облицованного синтетической оболочкой. Удобно, если крышка пускового контейнера выполнена выпуклой, преимущественно по кривой второго порядка, и на ее поверхности выполнены по меньшей мере три утонения, сходящиеся в ее геометрическом центре на продольной оси боеприпаса. Надежно, если пусковой контейнер снабжен генератором горячих газов, выполненным в виде навески дымного ружейного пороха, соединенного с твердотопливным реактивным двигателем. Эффективно, если стабилизатор суббоеприпаса выполнен в виде полотняных лент, укрепленных одним концом на корпусе суббоеприпаса, а другим соединенных между собой и уложенных в сбрасываемый предохранительный колпак, установленный на корпусе. Удобно, если предохранительный колпак укреплен на корпусе суббоеприпаса при помощи липкой ленты.

Совокупность отличительных признаков решения заявителю неизвестна, что является доказательством новизны предложения, а каждый из признаков указанной совокупности со всей очевидностью не следует из уровня техники, что является доказательством наличия изобретательского уровня в предложении. При этом авторы подчеркивают наличие причинно-следственной связи между совокупностью существенных признаков заявляемых изобретений и достигаемым техническим результатом.

Изобретения поясняются чертежами. На фиг. 1 изображен боеприпас в момент выхода из земли полетного модуля с работающим реактивным двигателем, при этом крышка пускового контейнера вскрыта; на фиг. 2 - общий вид боеприпаса; на фиг. 3 - фрагмент крышки пускового контейнера; на фиг. 4 - часть сечения А-А на фиг. 2 со скрепленными рядами суббоеприпасов; на фиг. 5 - график векторов скоростей разлета обоих рядов суббоеприпасов в момент подрыва центральных разрывных зарядов; на фиг. 6 - начальная фаза стабилизации суббоеприпасов после подрыва центральных разрывных зарядов; на фиг. 7 - момент отделения сбрасываемого предохранительного колпака и выхода стабилизатора суббоеприпаса; на фиг. 8 - конечная фаза стабилизации суббоеприпаса.

В общем виде способ реализуют следующим образом.

Боеприпас (как материальный объект) в виде пускового контейнера 1 с крышкой 2 и датчиком обнаружения цели 3 устанавливают в землю на глубину 1-2 м. При появлении живой силы и техники, передвигающейся по земле, воде (к берегу) воздуху (низко) цели идентифицируют и по команде датчика обнаружения цели (можно оператора) выводят из земли, часть боеприпаса (полетный модуль 4) реактивной струей и разгоняют его с понижением величины тяги ступенчато. В течение 0,01 - 0,15 с с ускорением (5,5-8) ускорения свободного падения, а в течение последующих 1-15 с с ускорением (4-5,4) ускорения свободного падения. Измеряют высоту подъема полетного модуля или величину полетного времени. Подрывом разделяют полетный модуль на суббоеприпасы 5 при сохраняющемся действии реактивной струи. И разбрасывают суббоеприпасы с различной горизонтальной составляющей скорости разброса, которая для одной группы суббоеприпасов превышает в 2,5-3,5 раза величину указанной составляющей скорости разброса, чем для другой группы. При разбросе стабилизируют суббоеприпас с отстрелом части его массы, а затем парашютируют на цель.

Боеприпас, кроме указанных выше элементов, выполнен следующим образом. Крышка пускового контейнера выполнена выпуклой, преимущественно по кривой второго порядка, например гиперболе, и ослаблена по меньшей мере тремя углублениями 6. Углубления нужны для вскрытия герметичного пускового контейнера. Углубления сходятся в геометрическом центре крышки на продольной оси боеприпаса.

Полетный модуль дополнительно включает твердотопливный двигатель 7, помещенный в металлический корпус на вершине полетного модуля. При этом реактивный двигатель выполнен с наклонно расположенными к продольной оси полетного модуля периферийными соплами 8. Центры выходных сечений сопел твердотопливного реактивного двигателя расположены на диаметре (D₁), составляющем 0,65-0,8 от диаметра (D₂) кассетного контейнера 9, 10, расположенных последовательно друг за другом по продольной оси. Каждый кассетный контейнер в кожухах 9, 10 содержит центральный разрывной заряд 11, связанный с системой подрыва (на чертеже не представлена) и центральным разрывным зарядом второго кассетного контейнера электрической связью (на чертеже не показана). Система подрыва включает также таймер и источник питания. Каждый кассетный контейнер содержит два ряда суббоеприпасов, наружный 12 и внутренний 13, которые размещены концентрично и разделены между собой дополнительной цилиндрической металлической оболочкой 14. При этом суббоеприпасы между собой в рядах и с металлической оболочкой соединены при помощи радиусных шпилек 15, установленных в отверстиях 16 дополнительной металлической оболочки сухарей 17 и вкладышей 18. Внутренний ряд суббоеприпасов установлен от центрального разрывного заряда на некотором расстоянии, подобранном экспериментально, исходя из целостности суббоеприпасов при разделении боеприпаса и придания им различных скоростей разлета. Вкладыш выполнен в виде пластины с трапециевидными утолщениями вдоль длинных торцов пластины и установлен во внешнем ряду в промежутках между каждыми двумя парами суббоеприпасов, при этом сухарь выполнен в виде пластины трапециевидного сечения и установлен на каждом конце шпильки и поджат гайкой 19. Центральный разрывной заряд выполнен из пористого взрывчатого вещества со скоростью детонации (2-5) 10³• м/с, например, алюмотола, облицованного синтетической оболочкой 20, например бакелитом.

Пороховая навеска воспламенителя заряда твердотопливного реактивного двигателя снабжена дополнительной навеской, составляющей (0,15-0,25) от величины массы основной пороховой навески ( на чертеже не представлены).

Пусковой контейнер может быть снабжен генератором горячих газов, выполненным в виде навески ружейного пороха (на чертеже не показан), соединенного с твердотопливным реактивным двигателем.

Генератор горячих газов необходим для надежного вскрытия крышки пускового контейнера. Суббоеприпас снабжен стабилизатором, выполненным в виде полотняных лент 21, укрепленных одним концом на корпусе суббоеприпаса, а другим соединенных между собой и уложенных в съемный предохранительный колпак 22, установленный на корпусе и скрепленный с ним при помощи липкой ленты (на чертеже не показана).

Для реализации предложенного способа поражения живой силы и бронированной техники боеприпас устанавливают в землю. Для "тяжелых грунтов" (скальная порода, мерзлая глина и т.п.) в герметичный пусковой контейнер добавляется в помощь твердотопливному реактивному двигателю генератор горячих газов в виде навески дымного ружейного пороха, соединенного с твердотопливным реактивным двигателем (на чертежах не представлен). При выводе полетного модуля боеприпаса из "легких", непромерзших и особенно песчаных сыпучих грунтов снабжение пускового контейнера генератором горячих газов не обязательно. Очень важно, чтобы центр масс полетного модуля находится в кормовой его части, при этом тянущий реактивный двигатель размещен в вершине полетного модуля, что обеспечивает по известной теории его устойчивость в полете, что и было подтверждено экспериментом. Кроме того, устойчивость полетного модуля на траектории увеличивается за счет того, что продольные оси периферийных сопел (а их 4 шт.) наклонены к продольной оси боеприпаса и центра выходных сечений периферийных сопел расположены на диаметре, составляющем 0,66 от диаметра кассетного контейнера. Струи продуктов сгорания реактивной струи, омывая верхний кассетный контейнер со скоростью 1800 м/с захватывают в промежутки между струями набегающий поток воздуха, при этом возникает "тоннельный" эффект и полетный модуль движется в своеобразном "коконе", который способствует устойчивому полету наравне с площадкой устойчивости, образованной разницей в диаметральных размерах твердотопливного реактивного двигателя и кассетного контейнера (по аналогии с решением, известным по патенту N 2070960).

Реализация предложенного способа и работа боеприпаса начинается по команде датчика обнаружения цели. Воспламенитель заряда твердого топлива, как было указано выше, усиленный дополнительный пороховой навеской в размере 0,2 от величины массы основной пороховой навески, помогает реактивному двигателю вскрыть крышку пускового контейнера по углублениям, которые выполнены в толщине металла крышки по типу "лотоса", и удалить продуктами сгорания "вспененного" ими грунта над боеприпасом. Струями реактивного двигателя полетный модуль (как часть боеприпаса) выводится в зону атмосферного воздуха (см. фиг. 1). Достигаемое увеличение силы тяги на 22% в момент вскрытия контейнера и вывода полетного модуля в атмосферу (0,01-0,15) с обеспечивает полетному модулю ускорение порядка 6,5 ускорений свободного падения. Далее четырехсопельный реактивный двигатель на баллиститном твердом топливе работает с температурой горения Т= 2600^oК и единичном импульсе J_ед 160 кг•с/кг. На втором этапе полета полетного модуля в течение (1-15) с двигатель обеспечивает ускорение, соответствующее 4,7 ускорения свободного падения. Кассетные контейнеры содержат два ряда суббоеприпасов, при этом во внешнем ряду установлено 14, а во внутреннем соответственно 7 суббоеприпасов. Они крепятся при помощи дополнительной цилиндрической металлической оболочки, установленной между рядами суббоеприпасов, семи радиальных шпилек, установленных в отверстиях дополнительной металлической оболочки и удерживаемых с обеих сторон гайками, четырнадцатью сухарями, установленными на концах шпилек и поддерживаемых гайками, и семью вкладышами, установленными между каждой парой суббоеприпасов внешнего ряда. Вкладыши и сухари выполнены из алюминиевого сплава и не деформируют суббоеприпасы.

Центральные разрывные заряды в каждом кассетном контейнере выполнены из пористого взрывчатого вещества со скоростью детонации около 3,2•10³ м/с и связаны между собой (для страховки) дополнительными детонаторами и системой их подрыва. Конструктивное исполнение кассетных контейнеров, их взаимное расположение и положение относительно реактивного двигателя направлено на то, чтобы устойчиво и равномерно разбросать суббоеприпасы на заданной площади поражения.

Система подрыва центральных разрывных зарядов по прошествии заданного времени полета подает команду на подрыв при работающем реактивном двигателе. Это весьма важное обстоятельство, т. к. полетный модуль стабилизирован в моменте подрыва и улетает выше облака подрыва. Конструкция кассетного контейнера и соотношения его конструктивных элементов, как подтвердили эксперименты, обеспечивает горизонтальную составляющую скорости разлета наружного ряда суббоеприпасов в 2,5-3,5 раза выше, чем горизонтальную составляющую скорости разлета внутреннего ряда суббоеприпасов (см. фиг. 5), чем обеспечивается увеличение площади поражения. Это достигается сочетанием многих конструктивных факторов, в т.ч. величиной радиального промежутка между центральным разрывным зарядом и внутренним рядом суббоеприпасов, скоростью детонации, прочностью дополнительной металлической оболочки, высотой суббоеприпаса и набранной полетным модулем вертикальной составляющей скорости, прочностью корпусов суббоеприпасов и наконец взаимным влиянием действия двух центральных разрывных зарядов, увеличивающим вертикальную составляющую скорости разлета суббоеприпасов верхнего кассетного контейнера 9.

За счет силы тяги реактивной струи двигателя при подрыве дополнительно достигается более равномерное распределение суббоеприпасов на площади поражения. Сразу после разделения боеприпаса на суббоеприпасы их полет нестабилизирован (см. фиг.6). Стабилизация ориентирование суббоеприпаса начинается с момента снятия предохранительного колпака, прикрывающего стабилизатор суббоеприпаса. Снятие (отстрел) 22 съемного предохранительного колпака производится за счет давления газов, проникающих под колпак и липкую ленту, удерживающую предохранительный колпак, возникших от взрыва центрального разрывного заряда. Стабилизатор суббоеприпаса в виде полотняных лент расправляется, окончательно стабилизирует суббоеприпас и парашютирует его на цель.

Предлагаемый боеприпас и способ поражения значительно эффективнее известных и позволяет автоматизировать процесс охраны территории и снизить расход боеприпасов в сотню раз.

Для заявленных изобретений, в том виде как они охарактеризованы в независимых пунктах формулы, подтверждается возможность их осуществления с помощью описанных в заявке и известных до даты приоритета методов и средств.

В свою очередь заявленные изобретения при их осуществлении способны обеспечить достижение усматриваемого заявителем результата. Следовательно, они соответствуют критерию "промышленная применимость".

Изобретение относится к боеприпасам, в частности к минам, размещаемым под землей и взрывающимся после вылета над землей. Боеприпас с датчиком обнаружения цели устанавливают в землю, при обнаружении цели запускают реактивный двигатель со ступенчатым понижением силы тяги и выводят полетный модуль боеприпаса из земли. Подрывом разделяют его на суббоеприпасы и разбрасывают их под действием реактивных струй с разными горизонтальными составляющими скорости. Полет суббоеприпасов к целям стабилизируют отстрелом части их массы. Боеприпас выполнен в виде контейнера с крышкой. В нем размещены полетный модуль с твердотопливным реактивным двигателем, снабженным воспламенителем с пороховыми навесками, а также разрывные заряды, связанные системой подрыва, суббоеприпасы и датчик обнаружения цели. Реактивный двигатель размещен на вершине полетного модуля, а его периферийные сопла расположены наклонно к продольной оси боеприпаса. Суббоеприпасы со стабилизаторами размещены по меньшей мере в двух расположенных друг за другом за реактивным двигателем кассетных контейнерах с центральными разрывными зарядами. Часть боеприпасов в каждом контейнере помещена в дополнительную металлическую оболочку, на которой размещена система крепления суббсеприпасов. Каждый суббоеприпас выполнен с возможностью сбрасывания части массы. Использование изобретения позволяет расширить зону и эффективность поражения целей. 2 с. и 10 з.п. ф-лы, 8 ил.

1. Способ поражения легкобронированной техники и живой силы, заключающийся в том, что в землю устанавливают боеприпас с датчиком обнаружения цели, при обнаружении цели запускают реактивный двигатель и выводят полетный модуль боеприпаса из земли, разбрасывают суббоеприпасы и поражают цели, отличающийся тем, что полетный модуль над землей разгоняют ступенчато с понижением силы тяги реактивного двигателя, подрывом разделяют полетный модуль на суббоеприпасы при сохраняющемся действии реактивных струй и разбрасывают суббоеприпасы с разными горизонтальными составляющими скорости разброса, а полет суббоеприпасов стабилизируют отстрелом части их массы. 2. Способ по п.1, отличающийся тем, что полетный модуль разгоняют в течение первых 0,01 - 0,15 с с ускорением, равным 5,5 - 8,0 ускорения свободного падения, а в последующие 1 - 15 с - с ускорением 4,0 - 5,4 ускорения свободного падения. 3. Способ по п.1 или 2, отличающийся тем, что горизонтальная составляющая скорости разброса одной части суббоеприпасов превышает в 2,5 - 3,5 раза величину горизонтальной составляющей скорости разброса другой части суббоеприпасов. 4. Боеприпас для поражения легкобронированной техники и живой силы, содержащий пусковой контейнер с крышкой, полетный модуль с твердотопливным реактивным двигателем с пороховой навеской воспламенителя, зарядом и суббоеприпасами, датчик обнаружения цели, отличающийся тем, что реактивный двигатель размещен на вершине полетного модуля и выполнен с периферийными соплами, расположенными наклонно к продольной оси боеприпаса, суббоеприпасы со стабилизаторами размещены по меньшей мере в двух расположенных последовательно друг за другом за реактивным двигателем кассетных контейнерах с центральными разрывными зарядами, связанными системой подрыва, пороховая навеска воспламенителя заряда реактивного двигателя снабжена дополнительной пороховой навеской, при этом часть суббоеприпасов в каждом кассетном контейнере помещена в дополнительную металлическую оболочку, на которой размещена система крепления суббоеприпасов, а каждый суббоеприпас выполнен с возможностью сбрасывания части массы. 5. Боеприпас по п.4, отличающийся тем, что кассетный контейнер выполнен в виде кожуха, в котором концентрично расположены и закреплены разделенные между собой дополнительной металлической оболочкой два ряда суббоеприпасов, при этом внутренний ряд суббоеприпасов установлен с радиусным промежутком относительно центрального разрывного заряда, а система крепления суббоеприпасов выполнена в виде радиально установленных в отверстиях дополнительной металлической оболочки шпилек с сухарями в виде пластин трапециевидного сечения на их концах и вкладышей, выполненных в виде пластин с трапециевидными утолщениями вдоль длинных сторон пластины и установленных между каждой парой суббоеприпасов внешнего ряда. 6. Боеприпас по п.4 или 5, отличающийся тем, что центры выходных сечений сопел реактивного двигателя размещены на диаметре, равном 0,65 - 0,8 диаметра кассетного контейнера. 7. Боеприпас по любому из пп.4 - 6, отличающийся тем, что масса дополнительной пороховой навески воспламенителя заряда реактивного двигателя составляет 0,15 - 0,25 массы основной пороховой навески. 8. Боеприпас по п.4, отличающийся тем, что центральный разрывной заряд кассетного контейнера выполнен из пористого взрывчатого вещества со скоростью детонации (2 - 5) • 10³ м/с, заключенного в синтетическую оболочку. 9. Боеприпас по п.4, отличающийся тем, что крышка пускового контейнера выполнена выпуклой, преимущественно по кривой второго порядка, а на ее поверхности нанесены по меньшей мере три утонения, сходящиеся в ее геометрическом центре на продольной оси боеприпаса. 10. Боеприпас по п. 4 или 9, отличающийся тем, что пусковой контейнер снабжен генератором горячих газов в виде навески дымного ружейного пороха, соединенным с реактивным двигателем. 11. Боеприпас по п.4, отличающийся тем, что стабилизатор каждого суббоеприпаса выполнен в виде прикрепленных одним концом к корпусу суббоеприпаса лент, другие концы которых соединены между собой и уложены в предохранительный колпак, установленный на корпусе суббоеприпаса с возможностью сбрасывания. 12. Боеприпас по п.11, отличающийся тем, что предохранительный колпак прикреплен к корпусу суббоеприпаса липкой лентой.