КАССЕТНАЯ ГОЛОВНАЯ ЧАСТЬ ДЛЯ ПРОТИВОТАНКОВОГО МИНИРОВАНИЯ МЕСТНОСТИ Российский патент 1999 года по МПК F42B12/58 

Предлагаемое изобретение относится к кассетным головным частям (КГЧ), а именно головным частям, снаряженным поражающими элементами (противотанковые мины), в основу функционирования которых заложен газодинамический принцип вскрытия с использованием энергии (давления и температуры) продуктов сгорания пороховых воспламенительно-вышибных за рядов (ВВЗ), предназначена для противотанкового дистанционного минирования местности и может найти широкое применение в области ракетной техники.

Кассетные боеприпасы, особенно в последнее время, нашли широкое практическое применение благодаря их высокой эффективности боевого применения. Указанная эффективность их боевого применения достигается как за счет увеличения площади поражения, с одной стороны, так и за счет повышения вероятности уничтожения объектов, расположенных в зоне поражения, с другой стороны.

Кассетные боеприпасы в снаряжении поражающими элементами (ПЭ) самого различного назначения позволяют в короткие сроки осуществлять массированное поражение разнообразных целей, расположенных на больших площадях и удаленных на значительные расстояния.

Поэтому задача разработки и совершенствования кассетного оружия и, в частности, головных частей к снарядам РСЗО, являются в настоящее время одной из наиболее актуальных.

В основу функционирования современных КГЧ заложен принцип вскрытия КГЧ и разброс ПЭ с одновременной их подготовкой к боевому применению за счет использования энергии продуктов сгорания ВВЗ (так называемый принцип "мягкой" распаковки).

Энергия продуктов сгорания пороховых зарядов при "мягкой" распаковке используется для задействования взрывательных устройств ПЭ, вскрытия КГЧ и рассеивания ПЭ на определенной площади.

Функционирование КГЧ при "мягкой" распаковке в большей степени зависит от надежности срабатывания цепочки ВВЗ, а также от параметров и энергетических характеристик, образуемых при сгорании газопороховой смеси.

Все КГЧ, функционирующие по описанному принципу, применяются как для поражения площадных целей и противотанковому минированию, так и единичных объектов поражающими элементами, рассеиваемыми при вскрытии КГЧ.

Стремление к наиболее полному заполнению внутреннего объема КГЧ поражающими элементами приводит к необходимости конструктивного оформления узких газоводных каналов, часто большой протяженности, что значительно усложняет задачу надежной газопередачи в цепочке ВВЗ как для задействования взрывателей ПЭ, так для вскрытия КГЧ и выброса ПЭ из КГЧ.

Вопрос обеспечения оптимальных внутрибаллистических процессов и стабилизации газовых потоков в рабочей полости КГЧ уже решался при разработке последних.

Однако технические решения, использованные в разнообразных конструкциях их основной целью ставили задачу по обеспечению надежного функционирования отдельных элементов, систем и головной части в целом, именно за счет и при условии надежной работы системы воспламенительно-вышибных зарядов.

Повышение надежности функционирования КГЧ за счет дублирования механизма вскрытия путем установки каких-либо дополнительных устройств, повышающих надежность срабатывания или газопередачи в самой цепочке ВВЗ в известных головных частях, обычно не предусматривалось.

Немаловажное значение на выполнение такой задачи в КГЧ объясняетя и особенностью выполнения конструктивных элементов ПЭ, а также безопасностью с точки зрения надежности функционирования.

Попытки разработки КГЧ для дистанционного минирования местности путем рассеивания мин в районе цели были, однако, разработанные такие КГЧ имели небольшой калибр (до 220 мм) и имели недостатки, связанные с тем, что в них не было обеспечено надежное задействование всей цепочки ВВЗ, а также отсутствовала стабильность характеристик газового потока рабочей полости КГЧ.

Не свободно от указанных недостатков и принятое за аналог конструктивное выполнение КГЧ АТ-2 к реактивной системе залпового огня MLRS для установки минных полей (рекламный проспект фирмы Diehl GmbH & Co, Ammunintition Division, Program Management MLRS, Fischbachstrape 16, D-90552 Rothenbach / Pegnitz, Germany). КГЧ включает в себя 28 противотанковых мин АТ-2, находящихся в 7 кассетах, соединенных электрокабелем для ввода данных при программировании задач.

Каждая из кассет предназначена для обеспечения оптимальной плотности упаковки, безопасности управления, защиты от повреждения суббоеприпасов при вскрытии оболочки боевой части, а также определенного распределения суббоеприпасов на местности и снабжена газогенератором, обеспечивающим выброс суббоеприпасов из кассеты через 7 секунд.

Каждый из суббоеприпасов АТ-2 включает в себя кумулятивный заряд, поражающий броню, и снабжен электронной системой приведения суббоеприпаса в действие.

Суббоеприпас АТ-2 программируется на 6 различных времен самоликвидации.

Шесть кассет с суббоеприпасами расположены (два ряда по три кассеты) концентрично вокруг системы рассеивания в корпусе боевой части, седьмая кассета расположена в центральной части оживала боевой части. Боевая часть представляет из себя тонкостенную оболочку, которая посредством соединительного фланца подсоединена к корпусу двигателя.

Кассеты размещены в тонкостенном корпусе КГЧ и от перемещения удерживаются при помощи концентрических перегородок, подвесок и динамических ремней (стяжек) и зафиксированы в оболочке при помощи пенопластовых опор.

Кроме того, КГЧ включает в себя пиротехническую систему, предназначенную для задействования системы вскрытия оболочки и состоящей из гибкого удлиненного кумулятивного заряда, а также для передачи пиротехнического сигнала от взрывателя на газогенератор выброса кассет и задействования газогенератора кассет с суббоеприпасами для вскрытия и выброса суббоеприпасов с некоторым замедлением.

Раскрытие оболочки боевой части осуществляется при помощи гибкого детонирующего удлиненного кумулятивного заряда над районом цели, а выброс каждой из кассет с суббоеприпасами осуществляется за счет расширения складывающейся стальной диафрагмы.

Такое техническое решение имеет ряд недостатков, а именно:
наличие детонирующего удлиненного кумулятивного заряда вскрытия оболочки, усложняет конструкцию КГЧ в части обеспечения защиты ПЭ от ударной волны и продуктов детонации при взрыве детонирующего удлиненного кумулятивного заряда;
наличие удлиненных пиротехнических линий передач, пиротехнических замедлителей, соединительных коллекторов усложняет систему связи между взрывателем и системой вскрытия и выброса, тем самым снижает надежность функционирования КГЧ.

Таким образом, задачей данного технического решения являлась разработка кассетной головной части без предъявления к ней повышенных требований по надежности функционирования.

Общими признаками с предлагаемой авторами кассетной головной частью является наличие оболочки, кассет с противотанковыми минами, пиротехнической системы воспламенения, устройства вскрытия оболочки, устройства рассеивания противотанковых мин и инициирующего устройства.

Поэтому наиболее оптимальной конструкцией кассетной головной части, удовлетворяющей современным требованиям, являлась бы кассетная головная часть, в которой обеспечивался бы пиротехнической системой воспламенения эффективный и надежный выброс кассет с суббоеприпасами из оболочки и одновременным взведением взрывателей суббоеприпасов в процессе вскрытия без наличия ударных и вибрационных перегрузок.

Наиболее близкой по технической сути и достигаемому техническому эффекту является кассетная головная часть 9Н139 с поражающими элементами к реактивной системе залпового огня "Смерч", принятая авторами за прототип (журнал "Техника молодежи" 12, 1992 г.; журнал "Военный парад", май-июнь 1994 г., издатель АОЗТ "Военный парад", Россия г. Москва; снаряд реактивный 9М55К. Техническое описание и инструкция по эксплуатации (Rocket Projectile 9М55К. Description and Operating Instructions) 7/214425-П95. Воентехиниздат 1995 г. ).

Она содержит оболочку, кассету с поражающими элементами и поршнем, предохратиельно-исполнительный механизм командного устройства, газогенератор, размещенный в непосредственном контакте с ним, автономную полость наддува, образованную в передней части КГЧ и воспламенительно-вышибные заряды, газодинамически связанные посредством отверстий для дросселирования с автономной полостью наддува, пороховой заряд вскрытия.

Для повышения надежности действия за счет снижения нагрузок на корпус головной части при одновременном повышении надежности срабатывания воспламенительно-вышибных зарядов, газогенератор ее выполнен в виде двух отдельных пиротехнических зарядов, каждый из которых размещен в своем корпусе с выходным каналом, закрытым разрушаемой мембраной.

Один из пиротехнических зарядов расположен в непосредственном контакте с предохранительно-исполнительным механизмом командного устройства, а другой установлен на удалении от первого и ориентирован каналом в сторону, противоположную направлению на первый заряд.

Указанная конструкция кассетной головной части имеет недостаток, а именно, срабатывание цепочки воспламенительно-вышибных зарядов в ней осуществляется последовательно, начиная от исполнительного устройства.

Задействование любого из пороховых зарядов в цепочке воспламенительно-вышибных зарядов происходит в короткий промежуток времени с одного направления и непосредственно за срабатыванием предыдущего звена. Отказ в любом месте этой последовательной схемы задействования приводит в конечном счете к отказу в срабатывании КГЧ в целом.

Этот недостаток усугубляется в современных КГЧ с возрастанием их калибра и плотности укладки в них поражающих элементов (ПЭ).

Увеличение количества рядов ПЭ приводит к необходимости разделения и увеличения количества воспламенительных зарядов с целью равномерного их распределения в межэлементных объемах. Это ведет к чрезмерному возрастанию силовых параметров газопороховой среды в корпусе КГЧ и, как следствие, к необходимости значительного упрочнения корпуса КГЧ и корпусов поражающих элементов, что является нежелательным из-за возрастания пассивного веса головной части.

Указанный недостаток является причиной снижения надежности функционирования такой головной части, особенно головных частей большого калибра с несколькими рядами укладки поражающих элементов.

Таким образом, задачей данного технического решения (прототипа) являлась разработка кассетной головной части, обеспечивающей надежное функционирование при условии относительно невысокой плотности укладки в корпусе поражающих элементов и по возможности в один ряд.

Общими признаками с предлагаемой авторами кассетной головной части является наличие оболочки, кассеты с поражающими элементами и поршнем, предохранительно-исполнительного механизма командного устройства, газогенератора, размещенного в непосредственном контакте с ним, автономной полости наддува и воспламенительно-вышибных зарядов, газодинамически связанных посредством отверстий для дросселирования с автономной полостью наддува, порохового заряда вскрытия.

В отличие от прототипа предлагаемая авторами кассетная головная часть снабжена узлом регулирования запоршневого объема и механизмом принудительного вскрытия, между запоршневой полостью и внутренней полостью оболочки образована газодинамическая связь посредством зазора, предусмотренного между поршнем и оболочкой, кольцевого конического углубления на поршне и газоводных каналов, сообщающих его с запоршневой полостью, а механизм принудительного вскрытия расположен в полости между поршнем и корпусом порохового заряда вскрытия, закреплен на поршне, снабжен пороховой навеской и выполнен в виде лотка с отогнутым острием.

Именно это позволит сделать вывод о наличии причинно- следственной связи между совокупностью существенных признаков заявляемого технического решения и достигаемым техническим результатом.

Указанные признаки, отличительные от прототипа, и на которые распространяется испрашиваемый объем правовой защиты, во всех случаях достаточны.

Задачей предлагаемого изобретения является создание кассетной головной части для противотанкового минирования местности, обладающей повышенной надежностью функционирования и эффективного боевого применения путем повышения надежности срабатывания и газопередачи воспламенительно-вышибных зарядов.

Наличие новых узлов, а также особенности их выполнения и их взаимное размещение приводят к получению нового технического результата по сравнению с прототипом.

Так введение в ее конструкцию узла регулирования запоршневого объема позволяет обеспечить в достаточно жестких пределах в отличие от известных КГЧ (где разброс объема из-за допусков на изготовление" достигает семи процентов от номинального значения объема) величину запоршневого объема.

Тем самым позволит отказаться от вынужденного увеличения порохового вышибного заряда, значение которого определяется по максимальной величине запоршневого объема, и увеличения массы оболочки за счет утолщения стенки оболочки при минимальной величине запоршневого объема, а величину запоршневого объема обеспечить по возможности минимальной. Выполнение поршня КГЧ с кольцевым коническим углублением, связывающим запоршневую полость через газоводные каналы поршня с внутренней полостью оболочки, позволяет сконцентрировать пороховые газы в коническом углублении и обеспечить свободный направленный проход пороховых газов из свободного межэлементного объема через газоводные каналы.

Наличие газодинамической связи между запоршневой полостью и внутренней полостью оболочки посредством зазора, предусмотренном между поршнем и оболочкой, позволяет обеспечить свободный проход пороховых газов из свободного межэлементного объема и, не используя дополнительных пороховых зарядов, обеспечить большую надежность вскрытия КГЧ.

Ввод механизма принудительного вскрытия в конструкцию головной части и размещение его в полости между поршнем и корпусом порохового заряда вскрытия, его конструктивное выполнение позволяет обеспечить принудительное вскрытие корпуса порохового заряда вскрытия в случае не вскрытия его от форса пороховых газов через газоводные каналы поршня (из-за большого времени нарастания давления перед крышкой корпуса порохового заряда вскрытия), что повышает надежность функционирования. Таким образом, такое конструктивное выполнение позволит создать кассетную головную часть для противотанкового минирования местности, обладающую повышенной надежностью функционирования и эффективностью боевого применения по сравнению с известными.

Сущность изобретения заключается в том, что кассетная головная часть для противотанкового минирования, содержащая оболочку, каркас с противотанковыми минами, поршень, предохранительно- исполнительный механизм командного устройства, газогенератор, размещенный в непосредственном контакте с ним, автономную полость наддува, воспламенительно-вышибные заряды, газодинамически связанные с ней посредством отверстий для дросселирования, пороховой заряд вскрытия, в отличие от прототипа, согласно изобретению, снабжена узлом регулирования запоршневого объема и механизмом принудительного вскрытия, между запоршневой полостью и внутренней полостью оболочки образованна газодинамическая связь посредством зазора, предусмотренного между поршнем и оболочкой, кольцевого конического углубления на поршне и газоводных каналов, сообщающих его с запоршневой полостью, а механизм принудительного вскрытия расположен в полости между поршнем и корпусом порохового заряда вскрытия, закреплен на поршне, снабжен пороховой навеской и выполнен в виде лотка с отогнутым острием.

Сущность изобретения поясняется чертежами, где на фиг. 1 изображен продольный разрез предлагаемой кассетной головной части, а на фиг. 2 - продольный разрез узлов регулирования запоршневого объема, поршня с кольцевым коническим углублением и механизма принудительного вскрытия.

Кассетная головная часть содержит оболочку 1, каркас 2 с противотанковыми минами 3 и поршнем 4, предохранительно-исполнительный механизм командного устройства 5, газогенератор 6, размещенный в непосредственном контакте с предохранительно-исполнительным механизмом командного устройства 5, автономную полость наддува 7 и воспламенительно-вышибные заряды 8, газодинамически связанные посредством дроссельных отверстий 9 с автономной полостью наддува 7.

Для уменьшения в достаточно жестких пределах разброса объема запоршневой полости 10 КГЧ снабжена узлом регулирования объема 11 запоршневой полости 10, выполненным в виде подвижного резьбового соединения 12 с центральной трубой 13 корпуса КГЧ.

Для обеспечения свободного направленного прохода пороховых газов из внутренней полости оболочки 14 к газоводным каналам 15 поршня 4 последний выполнен с кольцевым коническим углублением 16 со стороны внутренней полости оболочки 14, которое через газоводные каналы 15 связывает запоршневую полость 10 с внутренней полостью оболочки 14, а надежность создания необходимых внутренних баллистических параметров от срабатывания порохового заряда вскрытия 17 обеспечивается газодинамической связью между запоршневой полостью 10 и внутренней полостью оболочки 14 посредством зазора 18, предусмотренного между поршнем 4 и оболочкой 1.

С целью обеспечения надежного вскрытия корпуса порохового заряда вскрытия 17 форсом пороховых газов, истекающих из полости оболочки 14 через газоводные каналы 15 поршня 4, головная часть снабжена механизмом принудительного вскрытия 19, который расположен в полости между поршнем 4 и корпусом порохового заряда вскрытия 17, закреплен на поршне 4, снабжен пороховой навеской 20 и выполнен в виде лотка 21 с отогнутым острием 22.

Функционирует кассетная головная часть следующим образом.

В заданной точке траектории полета снаряда от импульса предохранительно-исполнительного механизма командного устройства 5 срабатывает газогенератор 6. Пороховые газы генератора 6 из автономной полости наддува 7 через дроссельные отверстия 9 задействуют воспламенительно-вышибные заряды 8, пороховые газы которых, заполняя внутреннюю полость оболочки 14, взводят взрывательные механизмы противотанковых мин 3.

Пороховые газы внутренней полости оболочки 14, аккумулируются в кольцевом коническом углублении 16 и через газоводные каналы 15 поршня 4 задействуют пороховые навески 20 механизма принудительного вскрытия 19. Давлением пороховых газов, образовавшихся от срабатывания пороховой навески 20, отогнутым острием 22 лотка 21 прокалывается отверстие в корпусе порохового заряда вскрытия 17, что приводит к срабатыванию последнего. Одновременно пороховые газы внутренней полости оболочки 14 через кольцевой зазор 18 между поршнем 4 и оболочкой 1 перетекают в запоршневую полость 10, создавая вместе с газами порохового заряда вскрытия 17 расчетное давление, необходимое для разрушения разрывных болтов 23 и последующего вскрытия корпуса кассетной головной части и выброса противотанковых мин 3 из КГЧ. После приземления противотанковые мины 3 становятся в боевое положение.

Выполнение кассетной головной части в соответствии с изобретением позволит значительно повысить за счет дублирования процесса создания расчетного давления и дополнительной установки новых элементов надежность срабатывания и газопередачи в цепочке ВВЗ и, тем самым, создать кассетную головную часть для противотанкового минирования, обладающую повышенной надежностью функционирования и эффективностью боевого применения по сравнению с известными.

Указанный положительный эффект подтвержден большим объемом стендовых испытаний головных частей (отчет инв. N 17/2 ИС) и летными в составе реактивных снарядов (отчет исх. 12/059 от 14.03.97 г., исх. 12/0196 от 22.09.97 г. ).

По результатам проведенных летных испытаний в настоящее время осуществлена доработка рабочей конструкторской документации на предлагаемую кассетную головную часть. Намечается производство указанных головных частей для поставки по контракту в одну из стран.

Изобретение относится к кассетным головным частям, а именно головным частям, снаряженным поражающими элементами (противотанковые мины), предназначена для противотанкового дистанционного минирования местности и может найти широкое применение в области ракетной техники. Кассетная головная часть для противотанкового минирования местности имеет оболочку, каркас с противотанковыми минами, поршень, предохранительно-исполнительный механизм командного устройства, газогенератор, размещенный в непосредственном контакте с предохранительно-исполнительным механизмом командного устройства, автономную полость наддува, воспламенительно-вышибные заряды, газодинамически связанные посредством дроссельных отверстий с автономной полостью наддува. Кассетная головная часть снабжена узлом регулирования запоршневого объема и механизмом принудительного вскрытия, а поршень ее выполнен с кольцевым коническим углублением, связывающим запоршневую полость через газоводные каналы поршня с внутренней полостью оболочки. Поршень в оболочке расположен с зазором, обеспечивающим газодинамическую связь между запоршневой полостью и внутренней полостью оболочки, а механизм принудительного вскрытия, расположенный в полости между поршнем и корпусом порохового заряда вскрытия, закреплен на поршне, снабжен пороховой навеской и выполнен в виде лотка с отогнутым острием. Изобретение обеспечи- вает надежное функционирование при относительно невысокой плотности укладки поражающих элементов. 2 ил.

Кассетная головная часть для противотанкового минирования местности, содержащая оболочку, каркаc с противотанковыми минами, поршень, предохранительно-исполнительный механизм командного устройства, газогенератор, размещенный в непосредственном контакте с ним, автономную полость наддува, воспламенительно-вышибные заряды, газодинамически связанный с ней посредством отверстий для дросселирования пороховой заряд вcкрытия, отличающаяся тем, что она снабжена узлом регулирования запоршневого объема и механизмом принудительного вскрытия, между запоршневой полостью и внутренней полостью оболочки образована газодинамическая связь посредством зазора, предусмотренного между поршнем и оболочкой, кольцевого конического углубления на поршне и газоводных каналов, сообщающих его с запоршневой полостью, а механизм принудительного вскрытия расположен в полости между поршнем и корпусом порохового заряда вскрытия, закреплен на поршне, снабжен пороховой навеской и выполнен в виде лотка с отогнутым острием.