ОСКОЛОЧНО-ФУГАСНАЯ БОЕГОЛОВКА Российский патент 1998 года по МПК F42B12/20 F42B3/113 

Изобретение относится к области военной техники и может быть использовано в реактивных снарядах систем залпового огня, артиллерийских, авиационных и морских снарядах, а также и в других осколочно-фугасных (ОФ) боеприпасах.

Известен "Способ воспламенения метательных зарядов при помощи подрывного лазерного луча", патент США N 5212339 по классу F 42 B 3/113 от 18 мая 1993 г. , принятый авторами за аналог. Сущность этого изобретения состоит в том, что артиллерийский снаряд имеет улучшенную систему инициирования. Данный артиллерийский снаряд содержит оболочку, имеющую ближний и дальний концы и гнездо детонатора на ближнем конце, со снарядом, закрепленном на дальнем конце оболочки. Метательный элемент находится внутри оболочки для запуска снаряда к цели, при том, что метательный элемент определяет первый и второй осевые резонаторы. Прозрачное окошко разделяет первый осевой резонатор и второй осевой резонатор, а материал бризантного ВВ в ближний конец оболочки внутри первого осевого резонатора и смежно с гнездом детонатора для произведения высокого давления в пределах первого осевого резонатора. Светящийся газ запирается в первом осевом резонаторе для произведения света и тепла в ответ на высокое давление, производимое бризантным ВВ. Генерирующий материал, имеющий ближний и дальний концы, располагается коаксиально внутри первого осевого резонатора; этот материал имеет "глухое" зеркало, закрепленное на его ближнем конце, и частичный отражатель, закрепленный на его дальнем конце, причем дальний конец с частичным отражателем укрепляется в прозрачном окошке. Элемент отражателя окружает генерирующий материал для концентрации света и тепла от светящегося газа в генерирующий материал, посредством чего лазерный световой пучок, производимый генерирующим материалом, направляется во второй осевой резонатор для одновременного инициирования метательного заряда. Основным недостатком данной конструкции является невозможность ее применения в осколочно-фугасной боеголовке, т.к. в данном случае вся конструкция боеголовки предназначена для метания металлического тела (снаряда) и, соответственно, лазерное устройство расположено в задней части боеголовки, устройство для произведения первичного инициирующего импульса располагается вне самой боеголовки, лазер инициирует горение порохового заряда, а не детонацию заряда взрывчатого вещества (ВВ), т.е. данная конструкция неприемлема для достижения требуемой в нашем случае цели (быстрое инициирование заряда ВВ при наиболее полном использовании и энергии заряда ВВ и отсутствии дополнительных предохранительных устройств).

Известен "Снаряд и метод изготовления", патент США N 3945321 по классу МКИ 102/67 F 42 B 13/48 от 23 марта 1976 г., принятый авторами за прототип. Этот снаряд содержит корпус с разъемным дном и сужающейся носовой частью, слой готовых осколков сферической формы, заряд ВВ, головной взрыватель с инициирующим зарядом ВВ и детонационную трубку. Принцип действия этой боеголовки следующий: срабатывает штатный головной взрыватель, импульс по детонационной трубке передается к заряду ВВ и происходит его детонация с переднего торца заряда ВВ, ударная волна воздействует на боковую поверхность корпуса и происходит ее разрыв с метанием готовых осколков.

Недостатком этой боеголовки является низкий коэффициент использования энергии заряда ВВ, т.е. низкая активная масса заряда ВВ при одноточечном инициировании, приводящая к понижению эффективности осколочного действия боеголовки.

Задачей настоящего изобретения является повышение осколочного действия ОФ боеприпасов (в т.ч. удлиненных) за счет быстрого, практически мгновенного и одновременного инициирования заряда ВВ в двух точках (на противоположных торцах заряда ВВ и расположенных на центральной оси этого заряда), повышение импульса продуктов детонации (ПД) при сохранении простоты конструкции и сравнительно невысокой стоимости.

Поставленная задача решается тем, что осколочно-фугасная боеголовка, содержащая корпус с разъемным дном и с равномерно сужающейся носовой частью, расположенные в корпусе заряд взрывчатого вещества, слой готовых осколков и взрыватель с инициирующим зарядом взрывчатого вещества, размещенный в носовой части корпуса, дополнительно снабжена твердотельным неодимовым лазером с накачкой взрывом заряда конденсированного взрывчатого вещества, центральной трубкой и вторым инициирующим зарядом взрывчатого вещества, причем лазер находится непосредственно в заряде взрывчатого вещества коаксиально корпусу в его равномерно сужающейся части и закреплен в посадочном месте, присоединенном посредством ребер жесткости к корпусу боеголовки. Центральная трубка имеет внутренний диаметр не ниже диаметра выходного отверстия лазера, ее передняя часть жестко скреплена с корпусом лазера посредством переходной втулки, а задняя часть трубки установлена в посадочном месте дна боеголовки по одной оси со вторым инициирующим зарядом взрывчатого вещества, закрепленным на разъемном дне корпуса боеголовки, при этом передний торец лазерного устройства в сборе отстоит от переднего торца заряда взрывчатого вещества на расстоянии не менее 1,5 σ , где σ - критический диаметр детонации заряда взрывчатого вещества.

Сопоставительный анализ с прототипом показывает, что заявляемая осколочно-фугасная боеголовка отличается тем, что позволяет повысить эффективность осколочного и фугасного действия за счет обеспечения двухточечного инициирования заряда ВВ с двух торцов одновременно, при этом активная масса заряда ВВ возрастает на 10 - 25% в зависимости от калибра боеприпаса, что позволяет увеличить скорость разлета осколков на 15 - 30% и эффективность осколочного поражения в 1,3 - 2 раза по сравнению с одноточечным инициированием заряда ВВ, кроме того, во второй точке инициирования отсутствует предохранительный механизм, так как индуцированное излучение лазера возбуждает сразу детонацию второго промежуточного заряда ВВ или ВВ заряда боеголовки.

Сущность изобретения поясняется следующими фигурами:
Фиг. 1. Принципиальная схема осколочно-фугасной боеголовки.

Фиг. 2. Сечение А-А схемы осколочно-фугасной боеголовки.

Фиг. 3. Твердотельный неодимовый лазер с накачкой конденсированного взрывчатого вещества, применяемый в системе инициирования заряда ВВ осколочно-фугасной боеголовки.

Фиг. 4. Распределение импульса продуктов детонации на боковую поверхность оболочки при инициировании заряда ВВ с одного торца и с двух торцов (по лине заряда где z - сечение оболочки, L - длина оболочки).

Осколочно-фугасная боеголовка (см. фиг. 1) содержит корпус 1 с разъемным дном 2 и с равномерно сужающейся носовой частью 3 и расположенные в корпусе 1 заряд ВВ 4, слой готовых осколков (готовые осколки сферической формы) 5 и взрыватель 6 с инициирующим зарядом ВВ 7, расположенный в носовой части 3 корпуса 1. Боеголовка снабжена твердотельным неодимовым лазером 8 с накачкой взрывом заряда конденсированного ВВ, находящимся непосредственно в заряде ВВ 4 коаксиально корпусу 1 в его равномерно сужающейся части 3. Лазер закреплен в посадочном месте 9, присоединенном посредством ребер жесткости 10 к корпусу боеголовки 1. Кроме того, боеголовка снабжена центральной трубкой 11 с внутренним диаметром не ниже диаметра выходного отверстия лазера 12, причем ее передняя часть 13 жестко скреплена с корпусом лазера 14 посредством переходной втулки 15, а задняя часть трубки 16 установлена в посадочном месте дна боеголовки 17 по одной оси со вторым инициирующим зарядом ВВ 18, закрепленным на дне 2, причем передний торец лазерного устройства в сборе 19 отстоит от переднего торца заряда ВВ 20 на расстоянии не менее 1,5σ, где σ - критический диаметр детонации заряда взрывчатого вещества. Удаление переднего торца лазерного устройства в сборе 19 от переднего торца заряда ВВ 20 боеголовки на расстояние s не менее 1,5δ, где δ - критический диаметр детонации заряда ВВ, обоснован практикой отработки зарядов ВВ, содержащих инертные элементы конструкции, и связано с условием формирования полноценной скользящей детонационной волны в заряде [Физика быстропротекающих процессов, под ред. Н.А. Златина, т. II, Москва: изд-во "Мир", 1971, с. 285 - 288]. При меньших значениях расстояния возникает возможность затухания детонационной волны и, как следствие, нестабильное функционирование с понижением КПД взрывного устройства.

Предлагаемая осколочно-фугасная боеголовка функционирует следующим образом: срабатывает штатный взрыватель 6, который инициирует первый инициирующий заряд ВВ 7. Он, в свою очередь, инициирует детонацию заряда ВВ 4 боеголовки. Детонационный фронт, распространяющийся по заряду ВВ 4, обеспечивает срабатывание лазера 8. Происходит накачка недимового стекла, являющегося рабочим телом лазера 8, и возникает когерентное излучение. Световой поток по центральной трубке 11 практически мгновенно достигает второй инициирующий заряд ВВ 18, расположенный на разъемном дне 2 корпуса 1 боеголовки, инициируя его комплексным воздействием лазерного излучения. В результате этого происходит инициирование заряда ВВ 4 боеголовки во второй точке и фронт детонационной волны начинает продвигаться навстречу фронту детонационной волны от первой точки инициирования. При правильном подборе всех параметров они встречаются примерно в середине расположенного в корпусе 1 слоя готовых осколков 5 и при столкновении фонтов детонационной волны в этой области происходит резкое повышение давления. Представленное на фиг. 4 распределение импульса ПД I₁ на боковую поверхность оболочки при инициировании с одного (левого) торца и импульса ПД I₂ при инициировании с двух торцов показывает, что повышение давления в точке столкновения гораздо больше по сравнению с одноточечным инициированием (скользящая детонационная волна). При этом потери энергии непрореагировавших остатков заряда ВВ и потери на торцовой разлет продуктов детонации уменьшаются на 30 - 40%, что приводит к увеличению скоростей разлета корпусных и готовых осколков на 27 - 30% по сравнению со штатным боеприпасом. В реальных условиях это увеличение составляет 400 - 600 м/с. Эта прибавка позволяет увеличить скорости разлета готовых и корпусных осколков до 2000 - 2300 м/с в боеприпасах среднего калибра (100 - 160 мм). При этих скоростях эффективность осколочного действия при поражении небронированной техники I - II групп (E_уд = 135 - 140 кгм/см², S_ц = 1,8 м²) повышается практически в 1,8 - 2,8 раза по сравнению со штатным боеприпасом.

Изобретение относится к области военной техники и может быть использовано в реактивных снарядах систем залпового огня. Осколочно-фугасная боеголовка содержит корпус с разъемным дном и с равномерно сужающейся носовой частью и расположенные в корпусе заряд взрывчатого вещества, слой готовых осколков (готовые осколки сферической формы) и взрыватель с инициирующим зарядом взрывчатого вещества, расположенный в носовой части корпуса. Боеголовка снабжена твердотельным неодимовым лазером с накачкой взрывом заряда конденсированного взрывчатого вещества, находящимся непосредственно в заряде взрывчатого вещества коаксиально корпусу в его равномерно сужающейся части и закрепленным в посадочном месте, присоединенном посредством ребер жесткости к корпусу боеголовки. Боеголовка снабжена центральной трубкой с внутренним диаметром не ниже диаметра выходного отверстия лазера, причем ее передняя часть жестко скреплена с корпусом лазера посредством переходной втулки, а задняя часть трубки установлена в посадочном месте дна боеголовки по одной оси со вторым инициирующим зарядом взрывчатого вещества, закрепленным на дне. Изобретение позволяет повысить эффективность осколочного и фугасного действия боеголовки. 4 ил.

Осколочно-фугасная боеголовка, содержащая корпус с разъемным дном и с равномерно сужающейся носовой частью, расположенные в корпусе заряд взрывчатого вещества, слой готовых осколков и взрыватель с инициирующим зарядом взрывчатого вещества, размещенный в носовой части корпуса, отличающаяся тем, что боеголовка снабжена твердотельным неодимовым лазером с накачкой взрывом заряда конденсированного взрывчатого вещества, центральной трубкой и вторым инициирующим зарядом взрывчатого вещества, причем лазер находится непосредственно в заряде взрывчатого вещества коаксиально корпусу в его равномерно сужающейся части и закреплен в посадочном месте, присоединенном посредством ребер жесткости к корпусу боеголовки, центральная трубка имеет внутренний диаметр не ниже диаметра выходного отверстия лазера, ее передняя часть жестко скреплена с корпусом лазера посредством переходной втулки, а задняя часть трубки установлена в посадочном месте дна боеголовки по одной оси со вторым инициирующим зарядом взрывчатого вещества, закрепленным на разъемном дне корпуса боеголовки, при этом передний торец лазерного устройства в сборе отстоит от переднего торца заряда взрывчатого вещества на расстоянии не менее 1,5σ, где σ - критический диаметр детонации заряда взрывчатого вещества.