СПОСОБ ПОРАЖЕНИЯ НАЗЕМНЫХ И ВОЗДУШНЫХ ЦЕЛЕЙ И УСТРОЙСТВО (БОЕПРИПАС) ДЛЯ ЕГО РЕАЛИЗАЦИИ Российский патент 2000 года по МПК F42B12/56 

Изобретение относится к боеприпасной технике, а более конкретно к способам поражения целей комбинированным воздействием осевого потока готовых поражающих элементов (ГПЭ) и кругового поля осколков естественного дробления корпуса.

Известны конструкции снарядов, содержащие корпус, расположенный в его внутренней полости блок ГПЭ с вышибным пороховым зарядом и взрывное устройство разрушения корпуса, детонатор которого соединен с воспламенителем порохового заряда через элемент замедления. В заданной точке траектории блок ГПЭ выбрасывается из корпуса вперед по направлению движения снаряда вышибным зарядом, а затем производится разрушение корпуса с помощью взрывного устройства разрушения. В конструкции, описанной в патенте США N 2304060, взрывное устройство выполнено в виде трубчатого заряда взрывчатого вещества (ВВ), расположенного между корпусом и блоком ГПЭ. В конструкции по Росс. патенту N 2079099 взрывное устройство выполнено в виде металлической трубки с зарядом ВВ, расположенной по оси снаряда.

Первый основной недостаток предложенных конструкций проистекает из принятой схемы размещения взрывного устройства разрушения в объеме, занятом блоком ГПЭ. Устройство занимает незначительную часть поперечного сечения каморы снаряда и вследствие этого имеет малую массу заряда ВВ, что приводит к неудовлетворительному дроблению корпуса с образованием небольшого числа крупных осколков, имеющих малую скорость разлета, т.е. к фактическому отсутствию полноценного радиального поля поражения. Вследствие малой массы заряда ВВ резко снижаются компрессионное действие (действие воздушной ударной волны и продуктов детонации) и фугасное действие в грунте.

Второй принципиальный недостаток заключается в жесткой фиксации промежутка времени между выбросом блока ГПЭ и подрывом устройства разрушения, что существенно уменьшает функциональные возможности боеприпаса.

Задачей настоящего изобретения является устранение указанных недостатков.

Техническое решение состоит в том, что для поражения наземных или воздушных целей осуществляют следующие действия: выброс блока готовых поражающих элементов из боеприпаса с помощью пиротехнического устройства при подходе боеприпаса к цели на заданном расстоянии от нее и последующий подрыв заряда взрывчатого вещества с осколочной оболочкой, причем заряд взрывчатого вещества с осколочной оболочкой и блок ГПЭ располагают вдоль оси боеприпаса последовательно и разделяют посредством пиротехнического устройства, при этом подрыв производят в заданный момент после падения боеприпаса на грунт или в момент пролета мимо цели, а момент пролета определяют расчетным путем, либо с помощью неконтактного или командного устройства, при этом обеспечивают оптимальную величину промежутка времени между моментами выброса блока ГПЭ и подрыва боевой части.

Момент выброса блока ГПЭ и момент подрыва определяются устройством управления действием боеприпаса с учетом условий его встречи с целью, например угла между направлениями полета боеприпаса и цели, их скоростей и т.п.

Выброс блока ГПЭ на определенном расстоянии от цели производят с помощью временного, неконтактного или командного взрывателя.

Заряд взрывчатого вещества боеприпаса выполнен с массой, обеспечивающей поражение цели осколочным и компрессионным действием при подрыве в момент пролета мимо цели либо фугасным действием при проникании боеприпаса в грунт.

Выброс блока готовых поражающих элементов производят по направлению полета.

Выброс блока производят против направления полета.

Выброс блока производят в радиальных направлениях.

Выброс блока производят с помощью метательного (выталкивающего) порохового заряда.

Выброс блока производят с помощью реактивного твердотопливного двигателя.

Готовые поражающие элементы блока выполнены с возможностью поражения фронтальной проекции цели, а осколки естественного или заданного дробления боевой части, или ее готовые поражающие элементы выполнены с возможностью поражения верхних или боковых проекций цели.

Боеприпас содержит корпус с зарядом взрывчатого вещества с осколочной оболочкой и блоком готовых поражающих элементов, снабженным пиротехническим устройством выброса, при этом заряд взрывчатого вещества с осколочной оболочкой (осколочно-фугасная боевая часть) и блок готовых поражающих элементов с пиротехническим устройством разделения при последовательном их расположении вдоль оси боеприпаса отделены друг от друга, боевая часть выполнена с возможностью получения полноценного кругового осколочного поля, компрессионного и проникающе-фугасного действия, боеприпас снабжен устройством управления действием, обеспечивающим оптимальную величину промежутка времени между моментами выброса блока готовых поражающих элементов и подрывом боевой части в зависимости от условий применения боеприпаса, снаряд выполнен с возможностью выброса блока ГПЭ по направлению полета, против направления полета или в радиальных направлениях.

При отсчете от дна боеприпаса к его голове блок готовых поражающих элементов расположен впереди осколочно-фугасной боевой части.

Блок готовых поражающих элементов расположен сзади боевой части.

Пиротехническое устройство разделения выполнено в виде метательного (выталкивающего) порохового заряда.

Пиротехническое устройство разделения выполнено в виде реактивного твердотопливного двигателя.

Траекторный взрыватель пиротехнического устройства разделения имеет временное, неконтактное или командное исполнение.

Взрыватель осколочно-фугасной боевой части снабжен ударным механизмом с тремя установками на мгновенное (осколочное), инерционное (осколочно-фугасное) и замедленное (фугасное) действия, устройство траекторного подрыва имеет временное, неконтактное или командное исполнение.

Готовые поражающие элементы выполнены из стали или тяжелого сплава, например, на основе вольфрама или урана и имеют компактную или стреловидную форму.

Блок готовых поражающих элементов расположен в среднем отсеке боеприпаса между передней и задней его частями, соединенными осевой штангой круглого или фасонного сечения, а устройство отделения блока содержит два полуцилиндра и упругий мех, содержащий внутри пиротехнический заряд.

Боевая часть содержит набор стержней круглого или квадратного сечения, выполненных из стали или тяжелых сплавов, например, на основе вольфрама или урана и уложенных на поверхности заряда взрывчатого вещества под углом к образующей.

При скорости боеприпаса V_БП и скорости блока ГПЭ относительно центра масс V_Б начальная скорость ГПЭ V_О составляет:
при метании вперед: V_О = V_БП + V_Б
при метании назад: V_О = V_БП - V_Б
при метании вбок: V_О ≈ V_БП
Так как величина V_Б обычно невелика (менее 100 м/с), то данный способ поражения приемлем в основном либо при наличии высокой собственной скорости боеприпаса V_БП, например, для снарядов танковых пушек при настильной стрельбе на дальности до 2 км или для высокоскоростных гиперзвуковых ракет, либо при стрельбе по приближающимся с высокой скоростью целям.

Графические изображения представлены на фиг. 1-14: фиг. 1,2,3 - применение способа поражения при действии по наземным целям; фиг. 4 - применение способа поражения при действии по воздушным целям; фиг. 5 - расчет замедления с учетом меридионального угла кругового осколочного поля; фиг. 6-11 - примеры выполнение устройств (боеприпасов); фиг. 12 - вариант исполнения снаряда для гладкоствольной танковой пушки; фиг. 13 - схема ввода установок во взрыватель; фиг. 14 - механизм бокового выброса ГПЭ.

На фиг. 1, 2, 3 представлено применение способа поражения при действии по наземным целям (фиг. 1 - боеприпас с выбросом ГПЭ вперед, цель на поверхности, установка ударного взрывателя на мгновенное (осколочное) действие; фиг. 2 - боеприпас с выбросом ГПЭ вбок, цель на поверхности, срабатывание боевой части по заданному замедлению; фиг. 3 - боеприпас с выбросом ГПЭ назад, цель в окопе, установка ударного взрывателя на замедленное (фугасное) действие). Выброс блока ГПЭ производится на высоте H над поверхностью земли, что обеспечивается временным взрывателем, неконтактным взрывателем типа высотомер или командой с места стрельбы. В случае, показанном на фиг. 1, цель поражается комбинированным воздействием осевого потока ГПЭ и кругового поля осколков боевой части боеприпаса, причем первые поражают верхнюю проекцию цели, а вторые - боковые проекции. В случае, показанном на фиг. 2, осевой поток и круговое поле поражают как верхнюю, так и боковые проекции цели. В случае, показанном на фиг.3, цель в окопе поражается комбинированным воздействием сверху осевого потока ГПЭ и фугасным действием заряда ВВ в грунте, за счет которого осуществляется завал окопа. Во всех случаях основным преимуществом данного способа поражения перед обычным осколочным разрывом на поверхности земли является возможность поражения целей в окопах, ходах сообщения, обваловках, на обратных скатах, в открытых сверху бронетранспортерах и т.п.

На фиг. 4 представлено применение предлагаемого способа поражения для поражения воздушных целей (боеприпас с выбросом блока вперед, встреча цели и боеприпаса на параллельных курсах). Выброс блока ГПЭ происходит на расстоянии U от цели. Расстояние U, как и высота H при действии по наземным целям, назначается по условию максимума вероятности поражения цели. Методы расчета оптимального значения величины U изложены в пособии В.А. Одинцова "Конструкции осевого действия", МГТУ им. Н.Э. Баумана, 1996 г. Подрыв осколочной боевой части на промахе производится либо по заданному замедлению, либо с помощью командного или неконтактного взрывателя. В последнем случае целесообразно использовать один и тот же неконтактный взрыватель, как для осуществления выброса блока ГПЭ (в варианте "дальномер"), так и для подрыва боевой части на промахе в зоне цели (взрыватель с конической поверхностью срабатывания).

Требуемое замедление подрыва t в случае неподвижной цели определяется по формуле:
,
где U - дальность выброса блока ГПЭ;
R - средний промах;
ϕ′ - - угол наклона медианы осколочного поля в динамике;
V_БП - скорость боеприпаса (см. также фиг.5).

При наличии в системе управления действием устройства для определения ожидаемой величины промаха R она может быть выполнена с возможностью регулировки величины U.

Комбинированное воздействие блока ГПЭ и боевой части на воздушную цель наряду с поражением ее различных проекций может привести к возникновению новых суммарных эффектов. Примером может служить интенсивное разрушение тонкостенных аэродинамических панелей летательных аппаратов за счет нанесения осевым потоком ГПЭ множественных повреждений панели, являющихся очагами разрушения, с последующим разрушением ослабленных панелей компрессионным действием заряда ВВ боевой части. Другим примером может служить интенсификация действия ГПЭ блока при исполнении их в виде зажигательных элементов. При выбросе блока назад ГПЭ подходит к цели позже осколков боевой части. В этом случае осколки боевой части пробивают топливные баки и обеспечивают истечение топлива в атмосферу с образованием паровоздушной смеси, а подходящие позже зажигательные ГПЭ вызывают ее воспламенение.

В некоторых случаях, в особенности для боеприпасов с передним блоком ГПЭ, целесообразно производить подрыв боевой части без предварительного отделения блока ГПЭ, т.е. реализовать режим одновременного формирования осевого и кругового полей, характерный для снаряда по патенту N 2018779 РФ. Этот вариант наиболее эффективен при настильной стрельбе по наземным площадным целям. За счет воздействия импульса взрыва заряда ВВ на блок ГПЭ увеличивается скорость его выброса, что приводит к увеличению глубины поражения осевым потоком. Для этого варианта желательно введение в конструкцию донного детонационного узла.

Примеры выполнения устройств (боеприпасов) для реализации предлагаемого способа поражения показаны на фиг. 6-11. В общем случае боеприпас содержит осколочно-фугасную боевую часть 1, блок готовых поражающих элементов 2, пиротехническое устройство отделения блока ГПЭ в виде метательного (выталкивающего) порохового заряда 3 или в виде реактивного твердотопливного двигателя 4, взрыватель 5 с устройством управления действием, реактивный твердотопливный двигатель 6, головку самонаведения 7, отсек управления 8 с рулями 9, крылья (стабилизаторы) 10.

Схемы исполнения боеприпаса с передним расположением блока ГПЭ (с выбросом вперед) показаны на фиг. 6,7, схемы с задним расположением блока ГПЭ (с выбросом назад) - на фиг. 8,9, 10, схема со средним расположением блока (с выбросом вбок)- на фиг. 11. Выброс (отделение блока) производится с помощью метательного (выталкивающего) порохового заряда 3 (фиг. 6, 8, 10, 11) или с помощью реактивного твердотопливного двигателя 4 (фиг. 7,9). На фиг. 6-9 показаны различные исполнения снарядов; на фиг. 10 - пример исполнения управляемой ракеты, например зенитной или авиационной, со стержневой боевой частью; на фиг. 11 - исполнение неуправляемой ракеты, в том числе снаряда РСЗО (реактивной системы залпового огня), НАР (неуправляемых авиационных ракет) и т.п.

Преимуществом схем с передним расположением блока ГПЭ (с выбросом ГПЭ вперед) является прирост начальной скорости ГПЭ на величину V_Б (см. выше). Другим преимуществом, проявляющимся для невращающихся снарядов, стабилизируемых оперением, является смещение центра масс снаряда вперед за счет наличия в головной части снаряда тяжелой массы блока ГПЭ, приводящее к увеличению аэродинамической устойчивости снаряда. Недостатком схемы с передним расположением блока ГПЭ являются раздавливающие инерционные воздействия тяжелого блока ГПЭ на заряд ВВ при выстреле. В схемах со средним и задним расположением блока ГПЭ значительно легче конструктивно обеспечивается обтекаемая форма головной части, в том числе и полнооживальная с центрирующими выступами (пилонами).

Вариант конкретного исполнения снаряда с передним блоком ГПЭ для гладкоствольной танковой пушки показан на фиг. 12. Осколочно-фугасная боевая часть 1 имеет корпус 11, во внутренней полости которого размещен заряд ВВ 12 с детонатором 13. Задний торец гильзы 14 опирается на торцевой уступ корпуса. Гильза выполнена с разъемным соединением с корпусом. Во внутренней полости гильзы, закрытой диафрагмой 15, опирающейся на кольцевой уступ гильзы, размещен метательный пороховой заряд 3. Диафрагма находится в контакте с блоком готовых поражающих элементов 2, выполненных из стали или тяжелых сплавов, например, на основе вольфрама или урана, компактной или удлиненной формы (в данном случае показаны ГПЭ сферической формы). Головной колпак 16, заполненный низкоплотным заполнителем, например, пенополиуретаном, содержит в передней части временной взрыватель 5 с головным контактным узлом 17 и приемником команд 18. По оси снаряда расположена центральная трубка 19, соединяющая пиротехническим или электрическим способом временной взрыватель 5 с ударным взрывателем боевой части 20, содержащим также воспламенитель 21 и расположенный между воспламенителем и детонатором 3 замедлитель 22. В донной части снаряда размещен стабилизатор 23 с раскрывающимися перьями 24. Система управления огнем танка включает в себя лазерный дальномер, баллистический вычислитель и автоматический установщик взрывателя.

Ввод во взрыватель установки на вид действия и временной установки производится перед выстрелом, например, с помощью кодированных электрических сигналов, подаваемых через контактную группу 25 воронки установщика 26, надвигаемой на головную часть снаряда на тракте заряжания (фиг.13).

Снаряд является многофункциональным и в варианте оснащения ударно-дистанционной системой подрыва позволяет реализовать 8 видов действия:
А. С выбросом блока ГПЭ
1) Траекторный разрыв через установленное время после отделения блока.

2) Ударный наземный разрыв боевой части с установкой на мгновенное (осколочное) действие.

3) Ударный наземный разрыв с установкой на инерционное (осколочно-фугасное) действие.

4) Ударный наземный разрыв с установкой на замедленное (проникающе-фугасное) действие.

Б. Без отделения блока ГПЭ
5) Траекторный разрыв.

6) Ударный наземный разрыв с установкой на осколочное действие.

7) Ударный наземный разрыв с установкой на осколочно-фугасное действие.

8) Ударный наземный разрыв с установкой на проникающе- фугасное действие.

Оценки по обобщенной эффективности поражения живой силы на открытой местности, в окопе и в сооружении показали, что предлагаемый снаряд имеет устойчивое преимущество перед всеми 3-мя известными типами танковых снарядов этого назначения - обычным осколочно-фугасным снарядом с наземным и траекторным разрывом, осколочно-пучковым снарядом по патенту N 2018779РФ и пороховой шрапнелью со стреловидными поражающими элементами.

На фиг. 14 показана схема действия устройства радиального выброса ГПЭ для реактивного снаряда по фиг. 11. Оболочка блока ГПЭ составлена из полу цилиндров 27. На штанге 28 круглого или фасонного сечения размещен упругий мех 29, содержащий внутри пиротехнический заряд З. Конструкция аналогичного типа рассмотрена в патентном извещении Великобритании N226624А.

Предлагаемый способ поражения позволяет значительно расширить круг поражаемых целей и условий, в которых осуществляется их поражение. Способ может быть реализован в широком диапазоне систем оружия, включающем артиллерийские снаряды и ствольные мины, снаряды РСЗО, управляемые ракеты, в том числе зенитные и авиационные, неуправляемые авиационные ракеты, авиабомбы, кассетные боевые элементы РСЗО и тактических ракет и др. Перспективы применения метода и устройств (боеприпасов) для его реализации будут расширяться с ростом скоростей боеприпасов и целей, в первую очередь по таким направлениям, как борьба с гиперзвуковыми летательными аппаратами, в том числе противокорабельными крылатыми ракетами.

Ниже приводятся характерные параметры осевого потока ГПЭ для высокоскоростного боеприпаса, например, для сверхзвуковой управляемой ракеты. При массе блока 3 кг и массе ГПЭ 5 г число ГПЭ составит 600. При выбросе блока на расстоянии 20 м от цели при динамическом угле полураствора потока 5^o радиус поражаемого круга составляет 1,74 м, площадь круга 9,5 м², плотность ГПЭ - 63 1/м². При относительной скорости подлета ГПЭ к цели 2000 м/с полная кинетическая энергия потока составит 6 МДж, а удельная энергия на единицу площади сечения потока - 0,63 МДж/м². Такой уровень обеспечивает уверенное разрушение планера летательного аппарата, а при попадании потока в топливные баки - их разрушение вследствие гидроудара.

Изобретение относится к кассетным боеприпасам. Для повышения их поражающей способности и универсальности выброс блока готовых поражающих элементов производят раздельно от подрыва осколочно-фугасной боевой части. Обеспечивается возможность изменения промежутка времени между указанными действиями в зависимости от условий применения. Выброс блока готовых поражающих элементов осуществляется при подходе боеприпаса к цели посредством пиротехнического устройства разделения, а подрыв осколочно-фугасной боевой части производят при падении боеприпаса на грунт или в момент пролета мимо цели. Предусмотрены конструкции боеприпасов для выброса готовых поражающих элементов по направлению полета, против направления полета и в радиальных направлениях. 2 с. и 18 з.п. ф-лы, 14 ил.

1. Способ поражения наземных или воздушных целей, включающий следующую совокупность действий: выброс блока готовых поражающих элементов (ГПЭ) из боеприпаса с помощью пиротехнического устройства при подходе боеприпаса к цели на заданном расстоянии от нее и последующий подрыв заряда взрывчатого вещества с осколочной оболочкой, отличающийся тем, что заряд взрывчатого вещества с осколочной оболочкой и блок ГПЭ располагают вдоль оси боеприпаса последовательно и разделяют посредством пиротехнического устройства, при этом подрыв производят в заданный момент после падения боеприпаса на грунт или в момент пролета мимо цели, а момент пролета определяют расчетным путем, либо с помощью неконтактного или командного устройства, при этом обеспечивают оптимальную величину промежутка времени между моментами выброса блока ГПЭ и подрыва боевой части. 2. Способ по п.1, отличающийся тем, что момент выброса блока ГПЭ и момент подрыва определяются устройством управления действием боеприпаса с учетом условий его встречи с целью, например, угла между направлениями полета боеприпаса и цели, их скоростей и т.п. 3. Способ по п.1, отличающийся тем, что выброс блока ГПЭ на определенном расстоянии от цели производят с помощью временного, неконтактного или командного взрывателя. 4. Способ по п.1, отличающийся тем, что заряд взрывчатого вещества боеприпаса выполнен с массой, обеспечивающей поражение цели осколочным и компрессионным действием при подрыве в момент пролета мимо цели либо фугасным действием при проникании боеприпаса в грунт. 5. Способ по п.1, отличающийся тем, что выброс блока готовых поражающих элементов производят по направлению полета. 6. Способ по п.1, отличающийся тем, что выброс блока производят против направления полета. 7. Способ по п.1, отличающийся тем, что выброс блока производят в радиальных направлениях. 8. Способ по п.1, отличающийся тем, что выброс блока производят с помощью метательного порохового заряда. 9. Способ по п.1, отличающийся тем, что выброс блока производят с помощью реактивного твердотопливного двигателя. 10. Способ по п. 1, отличающийся тем, что готовые поражающие элементы блока выполнены с возможностью поражения фронтальной проекции цели, а осколки естественного или заданного дробления боевой части или ее готовые поражающие элементы выполнены с возможностью поражения верхних или боковых проекций цели. 11. Боеприпас, содержащий корпус с зарядом взрывчатого вещества с осколочной оболочкой и блоком готовых поражающих элементов, снабженным пиротехническим устройством выброса, отличающийся тем, что заряд взрывчатого вещества с осколочной оболочкой (осколочнофугасная боевая часть) и блок готовых поражающих элементов с пиротехническим устройством разделения при последовательном их расположении вдоль оси боеприпаса отделены друг от друга, боевая часть выполнена с возможностью получения полноценного кругового осколочного поля, компрессионного и проникающе-фугасного действия, боеприпас снабжен устройством управления действием, обеспечивающим оптимальную величину промежутка времени между моментами выброса блока готовых поражающих элементов и подрывом боевой части в зависимости от условий применения боеприпаса, снаряд выполнен с возможностью выброса блока ГПЭ по направлению полета, против направления полета или в радиальных направлениях. 12. Боеприпас по п.11, отличающийся тем, что при отсчете от дна боеприпаса к его голове блок готовых поражающих элементов расположен впереди осколочно-фугасной боевой части. 13. Боеприпас по п.11, отличающийся тем, что блок готовых поражающих элементов расположен сзади боевой части. 14. Боеприпас по п.11, отличающийся тем, что пиротехническое устройство разделения выполнено в виде метательного порохового заряда. 15. Боеприпас по п.11, отличающийся тем, что пиротехническое устройство разделения выполнено в виде реактивного твердотопливного двигателя. 16. Боеприпас по п.11, отличающийся тем, что траекторный взрыватель пиротехнического устройства разделения имеет временное, неконтактное или командное исполнение. 17. Боеприпас по п.11, отличающийся тем, что взрыватель осколочно-фугасной боевой части снабжен ударным механизмом с тремя установками на мгновенное (осколочное), инерционное (осколочно-фугасное) и замедленное (фугасное) действия, устройство траекторного подрыва имеет временное, неконтактное или командное исполнение. 18. Боеприпас по п.11, отличающийся тем, что готовые поражающие элементы выполнены из стали или тяжелого сплава, например, на основе вольфрама или урана, и имеют компактную или стреловидную форму. 19. Боеприпас по п.11, отличающийся тем, что блок готовых поражающих элементов расположен в среднем отсеке боеприпаса между передней и задней его частями, соединенными осевой штангой круглого или фасонного сечения, а устройство отделения блока содержит два полуцилиндра и упругий мех, содержащий внутри пиротехнический заряд. 20. Боеприпас по п.11, отличающийся тем, что боевая часть содержит набор стержней круглого или квадратного сечения, выполненных из стали или тяжелых сплавов, например, на основе вольфрама или урана, и уложенных на поверхности заряда взрывчатого вещества под углом к образующей.