РЕАКТИВНЫЙ СНАРЯД Российский патент 2001 года по МПК F42B12/32 

Изобретение относится к военной технике, а именно к реактивным снарядам (PC) систем залпового огня (СЗО) и их боевым частям, и может быть использовано при разработке боеприпасов осколочного и осколочно-фугасного действия повышенного могущества.

Объектом изобретения является реактивный снаряд осколочного действия повышенного могущества за счет придания осколкам обтекаемой формы в процессе его подрыва, уменьшения потерь энергии взрывчатого вещества и увеличения количества осколков от корпуса снаряда.

Как известно, во всем мире, в том числе и в России, постоянно ведутся работы по совершенствованию боеприпасов осколочного и осколочно-фугасного действия.

Основное внимание при этом уделяется обеспечению организованного дробления боеприпаса, приданию осколкам обтекаемой формы и уменьшению потерь энергии взрывчатого вещества при взрыве.

Известен осколочный снаряд для поражения живой силы по заявке ФРГ N2215697, кл. F 42 В 13/18, реферативный журнал "Изобретения за рубежом", выпуск 29, N 21, 1975 г.

Осколочный снаряд для поражения живой силы имеет корпус с двойной стенкой.

Внутренняя стенка состоит из элемента, свитого в виде винтовой пружины с четырехугольным профилем сечения и с тесно прилегающими один к другому витками.

Внешняя стенка, по сравнению с внутренней, значительно тоньше.

Осколочный снаряд отличается тем, что элемент имеет прямоугольное профильное сечение, а также насечку.

На углах профиля сечения сняты фаски.

Такая конструкция боевой части снаряда позволяет осуществлять относительно равномерное дробление корпуса на осколки за счет создания локальных концентраторов напряжений в местах насечек.

Однако баллистическая форма осколка в виде параллелепипеда не является оптимальной.

Осколки такой формы при своем движении быстро теряют приобретенную при взрыве кинетическую энергию и скорость. В результате резко снижается эффективность действия боеприпаса по малоуязвимым ("прочным") целям, таким как ракеты, самолеты, РЛС и др.

Таким образом, задачей данного технического решения являлось обеспечение эффективности осколочного поражения живой силы за счет равномерного дробления корпуса.

Вопросы поражения "прочных" целей в данной заявке не рассматриваются.

Общими признаками с предлагаемой авторами конструкцией реактивного снаряда являются наличие корпуса, заряда взрывчатого вещества, взрывателя и организованного дробления корпуса на осколки.

Наиболее близкой по технической сути и достигаемому техническому результату является конструкция снаряда по патенту США N 3945321, кл. F 42 В 13/48, реферативный журнал "Изобретения за рубежом", выпуск 42 N 9, 1976 г, принятая авторами за прототип.

Снаряд имеет корпус цилиндрической формы, который снаряжается взрывчатым веществом.

Между корпусом снаряда и зарядом взрывчатого вещества помещаются готовые поражающие элементы, имеющие сферическую форму и одинаковые размеры.

С одной стороны готовые поражающие элементы упираются в стенку корпуса снаряда, а с противоположной - частично утапливаются во взрывчатом веществе разрывного заряда.

В пространстве между поражающими элементами размещен наполнитель.

Таким образом, после окончательной сборки снаряда готовые поражающие элементы оказываются плотно зажатыми со всех сторон, что предотвращает их перемещение внутри корпуса снаряда при выстреле и во время полета.

К причинам, препятствующим достижению указанного ниже технического результата при использовании известной конструкции снаряда, принятой авторами за прототип, относится то, что в ней эффективность осколочного действия, в основном, повышается за счет применения готовых поражающих элементов обтекаемой сферической формы.

Однако применение осколков обтекаемой сферической формы и отсутствие внутренней оболочки между готовыми поражающими элементами и взрывчатым веществом приводит к значительным потерям энергии взрывчатого вещества, так как продукты детонации обтекают сферические осколки в процессе их метания, и последние получают меньшую начальную скорость разлета.

Вопросы уменьшения потерь энергии взрывчатого вещества, а также вопросы сохранения первоначальной (сферической) формы готовых осколков в конструкции снаряда, принятой авторами за прототип, не рассматриваются, так как не рассматривается вопрос возможного налипания связующего на готовые поражающие элементы.

В то же время получение сферических осколков является весьма трудоемким в техническом отношении процессом.

Таким образом, задачей данного технического решения (прототипа) являлось повышение осколочного действия снаряда за счет применения готовых поражающих элементов обтекаемой (сферической) формы и их равномерного разлета, благодаря равномерному дроблению корпуса, но без предъявления требований по рациональному использованию энергии взрывчатого вещества разрывного заряда и сохранению первоначальной сферической формы готовых поражающих элементов.

Общими признаками с предлагаемой авторами конструкцией реактивного снаряда являются наличие корпуса, готовых поражающих элементов, заряда взрывчатого вещества и взрывателя.

В отличие от прототипа в предлагаемой конструкции реактивного снаряда корпус боевой части выполнен многослойным, как минимум, трехслойным, при этом один из промежуточных слоев выполнен из эластичного материала в виде обоймы с кумулятивными выемками полуцилиндрической формы с продольными осями, параллельными его продольной оси, в которых размещены без возможности перемещения готовые поражающие элементы, выполненные в виде цилиндров из пластичного металла, например низкоуглеродистой стали, на торцах промежуточного слоя размещены инертные вкладыши в виде колец толщиной, составляющей 2,5-5,0 % от общей длины осколочного блока готовых поражающих элементов, значение модуля упругости структуры промежуточного слоя составляет 1,0-5,0 % от значения модуля упругости материала периферийных упрочняющих слоев, а в зоне соединения боевой части с ракетным двигателем образована полость, отделенная от разрывного заряда разрушаемым дном, при этом минимальная толщина стенки наружного слоя корпуса боевой части в данной зоне составляет 0,4-0,6 ее максимального значения.

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

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

Задачей предлагаемого изобретения является повышение эффективности осколочного действия реактивного снаряда за счет придания готовым осколкам обтекаемой каплеобразной формы в процессе их метания, уменьшения потерь энергии взрывчатого вещества и увеличения скорости разлета осколков, а также получения дополнительного количества убойных осколков путем уменьшения величины заглубления реактивного снаряда в грунт и получения убойных осколков от корпуса в зоне соединения боевой части с ракетным двигателем.

Указанный технический результат достигается за счет того, что в реактивном снаряде, содержащем корпус, заряд взрывчатого вещества, готовые поражающие элементы и взрыватель, корпус боевой части, по крайней мере, по своей цилиндрической части, выполнен многослойным, как минимум, трехслойным, при этом один из промежуточных слоев выполнен из эластичного материала в виде обоймы с кумулятивными выемками полуцилиндрической формы с продольными осями, параллельными его продольной оси, в которых размещены без возможности перемещения готовые поражающие элементы, выполненные в виде цилиндров из пластичного металла, например низкоуглеродистой стали, на торцах промежуточного слоя размещены инертные вкладыши в виде колец толщиной, составляющей 2,5-5,0 % от общей длины осколочного блока готовых поражающих элементов, значение модуля упругости структуры промежуточного слоя составляет 1,0-5,0 % от значения модуля упругости материала периферийных упрочняющих слоев, а в зоне соединения боевой части с ракетным двигателем образована полость, отделенная от разрывного заряда разрушаемым дном, при этом минимальная толщина стенки наружного слоя корпуса боевой части в данной зоне составляет 0,4-0,6 от ее максимального значения.

Новое конструктивное исполнение отдельных узлов реактивного снаряда, а также введение новых узлов в его конструкцию и их взаимное расположение, приводят к получению нового технического результата по сравнению с прототипом, а именно:
- выполнение корпуса боевой части многослойным (трехслойным) с наличием двух периферийных (наружного и внутреннего) слоев позволяет несколько растянуть по времени процесс разрушения корпуса боевой части и увеличить начальную скорость разлета готовых поражающих элементов;
- выполнение одного из промежуточных слоев из эластичного материала в виде обоймы с кумулятивными выемками полуцилиндрической формы с продольными осями, параллельными продольной оси реактивного снаряда без возможности перемещения в ней готовых поражающих элементов в виде цилиндров из пластичного металла, например, низкоуглеродистой стали позволяет целенаправленно деформировать их в процессе детонации разрывного заряда и приблизить их форму к каплеобразной, тем самым улучшить их обтекаемость;
- размещение на торцах промежуточного слоя инертных вкладышей в виде колец толщиной, составляющей 2,5-5,0 % от общей длины осколочного блока готовых поражающих элементов позволяет существенно уменьшить потери энергии взрывчатого вещества при ее подрыве, повысить активную массу разрывного заряда, оптимизировать конструктивные параметры блока готовых поражающих элементов и, в конечном счете, повысить начальную скорость их разлета;
- выполнение обоймы из эластичного материала с модулем упругости структуры промежуточного слоя в пределах 1,0-5,0 % от значения модуля упругости материала периферийных упрочняющих слоев позволяет обеспечить гарантированную прочность корпуса, придание готовым поражающим элементам каплеобразной формы и исключить возможность налипания материала обоймы на готовые поражающие элементы;
- образование в зоне соединения боевой части с ракетным двигателем полости, отделенной от разрывного заряда разрушаемым дном позволяет в процессе детонации разрывного заряда создать в этой полости значительное давление, отделить ракетный двигатель от боевой части, в какой-то мере, затормозить его и уменьшить его кинетическую энергию, тем самым уменьшить величину заглубления боевой части в грунт и увеличить количество эффективных убойных осколков;
- выполнение минимальной толщины стенки наружного слоя корпуса в зоне соединения боевой части с ракетным двигателем равной 0,4 -0,6 ее максимального значения позволяет обеспечить опережающее разрушение этой зоны по отношению ко всему остальному корпусу и получить от этой зоны дополнительное количество мерных убойных осколков.

Сущность изобретения заключается в том, что реактивный снаряд содержит боевую часть с готовыми поражающими элементами и разрывным зарядом, ракетный двигатель и взрывательное устройство.

Отличительными особенностями является то, что в нем корпус боевой части, по крайней мере, по своей цилиндрической части выполнен многослойным, как минимум, трехслойным, при этом один из промежуточных слоев выполнен из эластичного материала в виде обоймы с кумулятивными выемками полуцилиндрической формы, с продольными осями, параллельными его продольной оси, в которых размещены без возможности перемещения, готовые поражающие элементы, выполненные в виде цилиндров из пластичного металла, например, низкоуглеродистой стали, на торцах промежуточного слоя размещены инертные вкладыши в виде колец толщиной составляющей 2,5 - 5,0 % от общей длины осколочного блока готовых поражающих элементов, значение модуля упругости структуры промежуточного слоя составляет 1,0-5,0 % от модуля упругости материала периферийных упрочняющих слоев, а в зоне соединения боевой части с ракетным двигателем образована полость, отделенная от разрывного заряда разрушаемым дном, при этом минимальная толщина стенки наружного слоя корпуса боевой части в данной зоне составляет 0,4 - 0,6 ее максимального значения.

Сущность изобретения поясняется чертежами, где на фиг. 1 представлен общий вид реактивного снаряда с местными разрезами, на фиг. 2 изображены исходная и конечная формы готового поражающего элемента, на фиг. 3 (а,б,в) представлено схематичное изображение процесса деформации готового поражающего элемента продуктами детонации и приобретение им обтекаемой каплеобразной формы, на фиг. 4 представлен продольный разрез части реактивного снаряда в зоне соединения боевой части с ракетным двигателем, на фиг. 5 - часть поперечного разреза боевой части.

Реактивный снаряд состоит из боевой части 1, ракетного двигателя 2 и взрывательного устройства 3.

Корпус боевой части выполнен многослойным, как минимум, трехслойным, и состоит из двух периферийных (наружного 4 и внутреннего 5) упрочняющих слоев и промежуточного слоя, выполненного в виде обоймы 6 из эластичного материала с кумулятивными выемками полуцилиндрической формы, с продольными осями, параллельными его продольной оси, в которых размещены без возможности перемещения готовые поражающие элементы 7 в виде цилиндров из пластичного металла, например низкоуглеродистой стали.

На торцах промежуточного слоя размещены инертные вкладыши 8 из материала с минимально возможной скоростью звука, например из полиэтилена или твердой прессованной резины.

В зоне соединения боевой части 1 с ракетным двигателем 2 образована полость А, отделенная от разрывного заряда 9 разрушаемым дном 10, при этом толщина стенки δ наружного слоя 4 корпуса боевой части в зоне полости А составляет 0,4-0,6 ее максимального значения.

Известно, что при распространении фронта детонационной волны от точки инициирования происходит ее отражение от корпуса головной части.

Отраженные ударные волны движутся под некоторым углом к основной детонационной волне и ослабляют ее.

В пристеночной зоне возникает весьма сложная конфигурация ударной волны и суммарный импульс ее воздействия на стенку корпуса (блок осколков) значительно уменьшается, прямо пропорционально уменьшается и скорость метания готовых поражающих элементов, а потери энергии взрывчатого вещества резко возрастают.

Скорость распространения сильной ударной волны сжатия в металле, как известно, равна местной скорости звука.

Для парирования влияния отраженных ударных волн и отставания их от распространения основной, сильной ударной волны на торцах промежуточного слоя установлены инертные вкладыши из материала с возможно меньшей скоростью звука.

Экспериментально доказано, что толщина инертных вкладышей должна составлять 2,5-5,0 % от общей длины осколочного блока.

Толщина инертного вкладыша менее 2,5 % от суммарной длины осколочного блока не гарантирует отсутствие воздействия отраженных волн на основную, сильную ударную волну, а увеличение этой толщины более 5,0 % ведет к уменьшению количества готовых поражающих элементов в осколочном блоке.

Модуль упругости структуры промежуточного слоя составляет 1,0-5,0 % от модуля упругости периферийных упрочняющих слоев.

Данные границы установлены экспериментально и выбраны из условия, что в случае значения модуля упругости менее 1,0 процента, материал обоймы становится "липким" и не отстает от готовых поражающих элементов, в результате чего ухудшается их баллистическая форма, а при его величине более 5,0 % - структура промежуточного слоя становится достаточно хрупкой и не обеспечивается опрессовка готовых поражающих элементов в каплеобразную форму, как это условно изображено на фиг. 3 (а, б, в).

При детонации разрывного заряда в первую очередь разрушается разрушаемое дно и корпус боевой части в зоне соединения с ракетным двигателем, который теряет с ней механическую связь.

Продукты детонации в образованной полости тормозят ракетный двигатель и уменьшают его кинетическую энергию.

При этом уменьшается заглубление боевой части в грунт и увеличивается число эффективных осколков, как готовых осколков от корпуса, так и мерных, убойных осколков от металла в зоне соединения боевой части с ракетным двигателем.

Экспериментально доказано, что минимальная толщина наружного слоя в зоне соединения боевой части с ракетным двигателем должна составлять 0,4 - 0,6 ее максимального значения, так как при величине менее 0,4 образуется недостаточное количество дополнительных убойных осколков от этой зоны, а при величине более 0,6 время разрушения тонкой и толстой частей наружного слоя сближается и эффект гашения кинетической энергии ракетного двигателя сказывается не в полной мере, что не дает желаемого результата с точки зрения уменьшения величины заглубления боевой части в грунт.

При пластических деформациях внутреннего упрочняющего слоя последний, как бы, несет на себе готовые поражающие элементы, способствуя увеличению начальной скорости их разлета.

С разрушением внутреннего слоя разрушается и обойма промежуточного слоя и начинается обжатие готовых поражающих элементов продуктами детонации через эластичный материал обоймы (см. фиг. 3 а,б,в).

В последнюю очередь разрушается на эффективные убойные осколки толстая часть наружного упрочняющего слоя боевой части.

Таким образом, все перечисленные конструктивные особенности заявляемого реактивного снаряда позволяют обеспечить увеличение его эффективности действия на 25-35 % при значительном упрощении технологии его производства.

Указанный положительный эффект подтвержден испытаниями опытных образцов, выполненных в соответствии с предлагаемым изобретением.

В настоящее время разработана конструкторская документация, проведены государственные испытания с положительными результатами и готовится серийное производство реактивных снарядов предлагаемой авторами конструкции.

Изобретение относится к реактивным артиллерийским боеприпасам осколочно-фугасного действия. Реактивный снаряд содержит боевую часть, ракетный двигатель и взрывательное устройство. Корпус боевой части, по крайней мере, по своей цилиндрической части, выполнен многослойным, как минимум, трехслойным. При этом один из промежуточных слоев выполнен из эластичного материала в виде обоймы с кумулятивными выемками полуцилиндрической формы с продольными осями, параллельными его продольной оси. В обойме размещены без возможности перемещения готовые поражающие элементы в виде цилиндров из пластичного металла. На торцах промежуточного слоя размещены инертные вкладыши в виде колец толщиной 2,5-5,0 % от общей длины осколочного блока. Изобретение позволяет повысить эффективность осколочного действия реактивного снаряда за счет увеличения скорости разлета осколков и уменьшения заглубления снаряда в грунт. 5 ил.

Реактивный снаряд, содержащий боевую часть с корпусом, готовыми поражающими элементами и разрывным зарядом, ракетный двигатель и взрывательное устройство, отличающийся тем, что в нем корпус боевой части, по крайней мере, по своей цилиндрической части состоит, как минимум, из трех слоев: двух монолитных металлических периферийных и промежуточного, выполненного из эластичного материала в виде обоймы с кумулятивными выемками полуцилиндрической формы с продольными осями, параллельными его продольной оси, в которых размещены без возможности перемещения готовые поражающие элементы в виде цилиндров из пластичного металла и образующие осколочный блок поражающих элементов, на торцах которого размещены инертные вкладыши в виде колец толщиной, составляющей 2,5 - 5,0 процентов от общей длины осколочного блока, а в зоне соединения боевой части с ракетным двигателем выполнена полость, отделенная от разрывного заряда разрушаемым дном, при этом минимальная толщина стенки наружного слоя корпуса боевой части в данной зоне составляет 0,4 - 0,6 ее максимального значения.