СПОСОБ ПОРАЖЕНИЯ БОЕВОЙ ЧАСТЬЮ ЗАЛИВНОГО СНАРЯЖЕНИЯ, БОЕВАЯ ЧАСТЬ ЗАЛИВНОГО СНАРЯЖЕНИЯ И СПОСОБ ЕЕ СНАРЯЖЕНИЯ Российский патент 2001 года по МПК F42B12/02 

Изобретение относится к оборонной технике и может быть использовано в конструкциях боевых частей (БЧ) практически любых боеприпасов (гранатах, бомбах, артиллерийских снарядах, минах для минометов, и устанавливаемых на (в) грунт и т.п.), спряженных жидкими, пастообразными и отверждаемыми многокомпонентными боевыми зарядами (БЗ): зажигательными, дымовыми, зажигательно-дымовыми, однотактными объемно- детонирующими и т. п.

Большим спросом в армиях всех стран пользуются боеприпасы, БЧ которых обладают высоким комбинированным воздействием на цель: особенно фугасным и зажигательным. Это объясняется тем, что при фугасном действии разрушаются элементы конструкции цели и этим обеспечивается высокая надежность их поджига и создания устойчивого пожара на цели, что полностью выводит ее из строя.

Одним из известных направлений повышения эффективности таких БЧ является применение в них в качестве БЗ самовоспламеняющихся смесей, которые срабатывают (воспламеняются) от контакта с кислородом воздуха и поэтому требуют только их диспергирования с необходимым дроблением на цели.

Конструкция БЧ к гранате с таким наполнением [1] представляет собой герметичный корпус, заполненный самовоспламеняющейся смесью. Внутри корпуса по его оси расположена центральная трубка, в которой последовательно размещены и закреплены разрывной заряд и его инициатор в виде взрывателя с детонатором. Первый выполнен из конденсированного взрывчатого вещества. Способ поражения БЧ такой конструкции предусматривает диспергирование смеси разрывным зарядом при ударе гранаты о цель.

Однако такой способ поражения и устройство БЧ, его реализующей, эффективны только в случае использования однородной по физическому состоянию смеси, неподдающейся расслоению в процессе хранения и эксплуатации и содержащей в своем составе самовоспламеняющиеся добавки, что усложняет и удорожает изготовление смеси, снаряжение ею БЧ и эксплуатацию боеприпаса с такой БЧ. Кроме того, фугасное действие такого боеприпаса достигается только за счет увеличения массы разрывного заряда, что приводит к уменьшению массы смеси и ее разрушению практически в пыль при диспергировании. Это обстоятельство практически полностью исключает возможность поджига основных горючих материалов цели (древесины, пластмасс и др.), кроме легковоспламеняющихся жидкостей.

Снаряжение этой БЧ боевым зарядом, воспламенительно-разрывным зарядом (ВРЗ) и его инициатором с детонатором производят в следующем порядке: сначала в среде инертного газа заливают в корпус смесь компонентов, образующую БЗ, герметично закрывают крышкой, затем на воздухе устанавливают в центральную трубку ВРЗ и его инициатор и раздельно закрепляют их
Известны также способ поражения и БЧ к гранате ампульного огнемета [2], являющиеся прототипом предлагаемого технического решения.

Указанная БЧ в определенных условиях позволяет эффективно применять БЗ, содержащие жидкие и твердые компоненты с разными плотностями, склонные к расслоению в процессе хранения и эксплуатации. Эффективное применение такой БЧ достигается за счет оптимизации состояния ее БЗ перед подрывом.

Способ поражения этой БЧ заключается в перемешивании компонентов ее БЗ при запуске гранаты из ствола огнемета и одновременном нагреве ее корпуса пороховыми газами метательного заряда, в разделении компонентов БЗ на траектории полета к цели с осаждением тяжелых из них на стенке корпуса БЧ и в последующем их нагреве, диспергировании и инициировании центральным ВРЗ на цели.

Для реализации этого способа БЧ содержит герметичный корпус, заполненный БЗ, включающим жидкие и твердые компоненты с разной плотностью, и центральную трубку, в которой последовательно установлены ВРЗ и его инициатор с детонатором в виде взрывателя, при этом:
- для перемешивания расслоившихся компонентов БЗ центральная трубка имеет конический выступ, расширяющийся в сторону дна ее корпуса,
- для разделения компонентов с осаждением тяжелых из них на стенку корпуса БЧ на центральной трубке или дне корпуса имеются радиальные выступы, которые вовлекают компоненты БЗ в совместное с гранатой вращательное движение;
- для нагрева компонентов, осажденных на стенку корпуса, и этим обеспечения их надежного перевода в боевое состояние при подрыве между корпусом и стволом пропускают пороховые газы при выстреле, что не всегда возможно и, как правило, снижает точность стрельбы;
- для сообщения БЧ вращательного движения на траектории полета в ней имеется стабилизатор с косопоставленными пластинами оперения.

К недостаткам этого способа поражения и конструкции БЧ, его реализующей, кроме отмеченных выше, следует отнести следующие основные:
1. С увеличением дульной скорости гранаты уменьшается нагрев стенки ее корпуса и возрастает ее охлаждение набегающим потоком воздуха на траектории. Это усугубляется с увеличением дальности стрельбы и понижением температуры воздуха и в определенных условиях может привести к переохлаждению стенки корпуса БЧ и прилагающих к ней тяжелых компонентов БЗ, а так как они находятся не в смеси с более легкими и легковоспламеняющимися жидкими компонентами, то их воспламенение требует существенного увеличения массы ВРЗ и этим снижает эффективность БЧ в целом.

2. В последние годы появились высокоэффективные БЗ, содержащие большое количество разных по плотности и агрегатному состоянию компонентов, эффективность которых в первую очередь зависит от степени равномерного распределения всех компонентов по объему БЗ. Чтобы сохранить эту равномерность, достигнутую в процессе изготовления массы БЗ, во всех условиях хранения и эксплуатации БЧ в состав БЗ вводят инертные с точки зрения его назначения, вещества в объеме 0,3 - 0,5%, с помощью которых масса БЗ после ее заливки в корпус БЧ отверждается с образованием сотовой структуры, ячейки которой заполнены жидкими компонентами БЗ.

Очевидно, что применение отверждающихся БЗ в прототипе либо невозможно, либо потребует существенного увеличения массы ВРЗ и этим снизит эффективность БЧ в целом.

Снаряжение этой боевой части БЗ, ВРЗ и его инициатором с детонатором производят в следующем порядке: сначала на воздухе или в вытяжном шкафу (в зависимости от токсичности) заливают в корпус смесь компонентов, образующую БЗ, герметично закрывают корпус крышкой, а затем если смесь компонентов отверждаемая, то ее отверждают с образованием сотовой структуры, ячейки которой заполнены жидкими компонентами, и только потом на воздухе устанавливают в центральную трубку ВРЗ и его инициатор и раздельно закрепляют их.

Технической задачей настоящего изобретения является повышение эффективности БЧ, снаряженных БЗ, имеющими в своем составе в том числе жидкие компоненты, за счет уменьшения в них массы ВРЗ, т.е. за счет более эффективного перевода БЗ в боевое состояние.

Предпосылками для решения этой задачи являются следующие известные явления.

Наличие в горючих и взрывчатых жидкостях (компонентах БЗ) пузырьков, заполненных их парами, резко повышает воспламеняемость и чувствительность этих компонентов к детонации.

Такие пузырьки в жидкости можно получить при воздействии на нее ударно-волновых возмущений через волноводы-кавитаторы.

Этот эффект основан на том, что создание ударно-волновых возмущений на стержнях, пластинах, трубках и т.п. (волноводах-кавитаторах), погруженных в жидкость и выполненных из материала, скорость распространения звука в котором выше, чем скорость его распространения в жидкости, вызывает образование кавитационных пузырьков в прилегающих к ним слоях жидкости, заполненных парами этой жидкости. При этом чем выше шероховатость поверхности кавитатора, тем интенсивнее он создает в жидкости кавитационные пузырьки.

В соответствии с обоснованиями [3] генератор ударно-волновых возмущений может быть образован полостью с размещенным в ней импульсным инициатором, при срабатывании которого происходит образование ударных волн за счет скачкообразного характера нарастания давления попеременно то на одном, то на другом концах этой полости.

Поставленная задача решается группой изобретений, в которой:
1. В способе поражения боевой частью заливного снаряжения с боевым зарядом, имеющим в том числе жидкие компоненты, включающем диспергирование и инициирование боевого заряда центральным воспламенительно-разрывным зарядом, размещенным в центральной трубке, согласно изобретению перед диспергированием и инициированием боевого заряда на него через центральную трубку воздействуют ударно-волновыми возмущениями и образуют в жидких компонентах боевого заряда, прилегающих к центральной трубке, кавитационные пузырьки, заполненные парами этих компонентов.

2. В боевой части заливного снаряжения, содержащей корпус, заполненный боевым зарядом, в том числе с жидкими компонентами, воспламенительно-разрывной заряд и его инициатор с детонатором, последовательно установленные и раздельно закрепленные в центральной трубке, имеющей на наружной поверхности выступы, согласно изобретению у дна корпуса размещен генератор ударно-волновых возмущений, образованный детонатором, торцами инициатора, стенкой центральной трубки и торцами резьбовой втулки с газодинамическим отверстием, при этом детонатор инициатора размещен в полости, образованной стенкой центральной трубки и ограниченной торцевыми стенками инициатора и резьбовой втулки с газодинамическим отверстием, крепящей воспламенительно-разрывной заряд, причем длина полости выполнена меньше продольного расстояния между детонатором и торцем воспламенительно-разрывного заряда, а детонатор размещен перед газодинамическим отверстием резьбовой втулки или частично в нем утоплен, центральная трубка образует волновод-кавитатор и выполнена из материала, скорость звука в котором больше скорости звука в жидких компонентах боевого заряда, воспламенительно-разрывной заряд установлен в центральной трубке с радиальным зазором, а его боковая поверхность покрыта оболочкой из материала с низкой скоростью распространения в нем, выступы на наружной поверхности центральной трубки образованы кольцевыми или винтовыми канавками с повышенной шероховатостью их поверхностей.

Кроме того, торец центральной трубки утоплен в боевой заряд на глубину, равную или меньшую максимальной толщине заряда в радиальном направлении между центральной трубкой и корпусом.

Центральная трубка выполнена из стали, а повышенная шероховатость поверхности кольцевых или винтовых канавок обеспечена пескоструйной или дробеструйной обработкой.

Центральная трубка выполнена из алюминиевого сплава, а повышенная шероховатость поверхности кольцевых или винтовых канавок обеспечена травлением или анодным оксидированием.

Радиальный зазор между воспламенительно-разрывным зарядом и центральной трубкой обеспечен посредством колпачков, надетых на торцы воспламенительно-разрывного заряда.

В качестве материала оболочки воспламенительно-разрывного заряда использована бумага или пластик.

3. В способе снаряжения боевой части заливного снаряжения боевым зарядом, содержащим в том числе жидкие компоненты, включающем заливку боевого заряда в корпус боевой части, установку и крепление воспламенительно-разрывного заряда и инициатора с детонатором в центральной трубке, согласно изобретению при заливке боевого заряда в корпус на последний воздействуют ударными нагрузками, обеспечивая затекание компонентов боевого заряда, в макро- и микронеровности на наружной поверхности центральной трубки, при креплении в центральной трубке воспламенительно-разрывного заряда образуют между ними радиальный зазор, а при креплении инициатора вокруг его детонатора монтируют контур генератора ударно-волновых возмущений и обеспечивают газодинамическую связь детонатора с воспламенительно-разрывным зарядом.

Кроме того, после заливки боевого заряда в корпус боевой части можно проводить отверждение боевого заряда, придавая ему сотовую структуру, ячейки которой заполнены жидкими компонентами боевого заряда.

Сущность предлагаемого изобретения поясняется чертежом, где боевая часть представлена в разрезе.

БЧ состоит из герметичного корпуса 1, внутри которого размещены центральная трубка 2, жестко скрепленная с его дном по оси, и боевой заряд 3, представляющий собой смесь жидких и твердых компонентов. Торец центральной трубки 2 утоплен в массе боевого заряда 3 на величину А, равную или меньшую максимальной радиальной толщине боевого заряда 3 между центральной трубкой 2 и корпусом 1. Передний торец корпуса 1 через герметизирующее уплотнение закрыт крышкой 4, закрепленной винтами.

Корпус 1 и центральная трубка 2 выполнены из материала, скорость распространения звука в котором выше, чем скорость распространения звука в боевом заряде 3, например, из стали или алюминиевого сплава. Для увеличения площади контакта центральной трубки 2 с боевым зарядом 3 на ее наружной поверхности выполнены макро - и микронеровности.

Первые образованы канавками 5, преимущественно винтовыми, выполненными резанием или накаткой роликами, например при изготовлении центральной трубки раскаткой (ротационным выдавливанием), а вторые: для трубки из стали - пескоструйной или дробеструйной обработкой ее наружной поверхности, а для трубки из алюминиевого сплава - ее травлением и анодным оксидированием. Оба последних процесса создают на поверхности деталей из алюминиевого сплава прочный пористый слой, хорошо смачиваемый жидкостями.

С этой же целью при заливке боевого заряда 3 в корпус 1 последний подвергают ударным нагрузкам с частотой 5 - 20 Гц, вследствие чего масса боевого заряда заполняет полости канавок 5, полностью вытесняя из них воздух, а его жидкие компоненты проникают в микронеровности. Очевидно, что в дальнейшем при любых видах внешних нагрузок на боевую часть (удары, вибрация, термостатирование и т.п.) часть даже полностью жидкого боевого заряда, попавшая в канавки 5 и микронеровности, будет всегда оставаться в них.

Внутри центральной трубки 2 размещены и закреплены воспламенительно-разрывной заряд 6 и его инициатор 7 с детонатором 8, например ударно-инерционный взрыватель.

Воспламенительно-разрывной заряд 6 представляет собой шашку (или шашки) конденсированного взрывчатого вещества, в несколько слоев обмотанную на клею патронной бумагой, образующей на цилиндрической поверхности воспламенительно-разрывного заряда оболочку 9, имеющую низкую скорость распространения звука в ней. На оба торца воспламенительно-разрывного заряда 6 надеты колпачки 10, которые центрируют его в центральной трубке 2 с образованием радиального зазора В.

Воспламенительно-разрывной заряд 6 закреплен в центральной трубке 2 резьбовой втулкой 11, ввинченной в центральную трубку и поджимающей заряд в осевом направлении к ее дну.

Инициатор 7 с детонатором 8 размещены в центральной трубке 2 у дна корпуса 1 и закреплены в ней крышкой 12, например, ввинченной в центральную трубку. При креплении инициатора 7 в центральной трубке 2 между его передним торцом и резьбовой втулкой 11 образуют продольный зазор Г, а детонатор 8 инициатора размещают либо перед отверстием в резьбовой втулке, либо частично утапливают в нем, но с обеспечением между его торцем и торцем воспламенительно-разрывного заряда 6 продольного зазора Д большего, чем продольный зазор Г.

Продольный зазор Д делают по возможности максимально большим, но достаточным для надежной передачи детонатационного импульса от детонатора 8 к воспламенительно-разрывному заряду 6.

Детонатор 8, как импульсный инициатор, и торцы резьбовой втулки 11 и инициатора 7, а также стенка центральной трубки 2 между ними, как колебательный контур, образуют генератор ударно-волновых возмущений для центральной трубки, погруженной в боевой заряд 3.

Работа боевой части состоит в том, что при срабатывании инициатора 7 его детонатор 8 и продукты его детонации наносят удар по торцу инициатора, который через крышку 12 передается на центральную трубку 2 в виде продольного возмущения, направленного назад.

При достижении фронта детонации детонатора 8 торца резьбовой втулки 11 продукты детонации наносят по нему удар, который через втулку передается на центральную трубку 2 в виде продольного возмущения, направленного вперед. Затем фронт детонации доходит и через продольный зазор Д с задержкой до торца воспламенительно-разрывного заряда 6, инициирует его и уже продуктами детонатационных превращений воспламенительно-разрывного заряда 6 диспергируется и инициируется боевой заряд 3. Так как к моменту диспергирования и инициирования боевого заряда 3 центральная трубка 2 успевает совершить в нем, как минимум, одно высокочастотное продольное колебание, то в жидких компонентах боевого заряда, контактирующих с центральной трубкой, образуются кавитационные пузырьки, заполненные парами этих компонентов. При диспергировании боевого заряда эти пузырьки схлопываются, находящиеся в них пары жидких компонентов освобождаются и надежно воспламеняются (детонируются) воспламенительно-разрывным зарядом, как бы увеличивая этим его массу.

Способ снаряжения боевой части заливного снаряжения боевым зарядом, содержащим в том числе жидкие компоненты, заключается в следующем:
- заливают боевой заряд 3 в корпус 2 боевой части через горловину по месту установки в него крышки 4 и одновременно воздействуют на корпус ударными нагрузками с частотой 5-20 Гц, в результате чего жидкие компоненты заряда проникают в микро- и макронеровности на наружной поверхности центральной трубки 2;
- при необходимости проводят отверждение боевого заряда с обеспечением сотовой структуры, ячейки которой заполнены жидкими компонентами заряда;
- устанавливают в центральную трубку воспламенительно-разрывной заряд 6 с образованием между ними радиального зазора (за счет колпачков, надетых на торец воспламенительно-разрывного заряда);
- монтируют контур генератора ударно-волновых возмущений за счет того, что:
- крепят воспламенительно-разрывной заряд резьбовой втулкой с газодинамическим отверстием;
- устанавливают инициатор 7 так, чтобы:
его детонатор 8 размещался против газодинамического отверстия резьбовой втулки 11 или был в нем частично утоплен;
зазор Г между резьбовой втулкой 11 и инициатором 7 был меньше зазора Д между торцем воспламенительно-разрывного заряда и детонатором 8;
крепят крышкой 12 инициатор 7.

Наличие в составе боевой части генератора ударно-волновых возмущений для центральной трубки и выполнение на центральной трубке макро- и микронеровностей позволяют, как показывает практика, сократить массу воспламенительно-разрывного заряда с 20 - 30% до 10 - 15% и тем самым повысить эффективность боевой части на 10-15%.

Это достигается уменьшением длины центральной трубки и находящегося в ней воспламенительно-разрывного заряда на величину, равную максимальной толщине боевого заряда в радиальном направлении (между центральной трубкой и корпусом), а главное, вовлечением в процесс образования кавитационных пузырьков в жидких компонентах БЗ, существенно увеличенного за счет макро- и микронеровностей поверхностей на центральной трубке.

Радиальный зазор В между центральной трубкой и воспламенительно-разрывным зарядом и оболочка на боковой поверхности последнего предназначены для исключения случайной передачи возмущений от центральной трубки к воспламенительно-разрывному заряду - этим исключается несанкционированное его срабатывание.

Очевидно, что в зависимости от состава боевого заряда и его состояния (жидкое, пастообразное или отвержденное), а также материала центральной трубки необходимо экспериментально подбирать:
размеры продольных зазоров Д и Г,
массу детонатора 8,
боковую поверхность канавок 5 на центральной трубке 2 (их количество, глубину и ширину).

Таким образом, предложенное техническое решение обеспечивает повышение эффективности боевых частей, снаряженных боевыми зарядами, имеющими в своем составе в том числе жидкие компоненты, за счет уменьшения в них массы воспламенительно-разрывного заряда, т. е. за счет более эффективного перевода боевого заряда в боевое состояние.

Источники информации
1. Патент США N 3974774, кл. F 42 B 13/46, 1976 г. - аналог.

2. Патент РФ N 2024820, кл. F 42 B 13/52, 1994 г. - прототип.

3. Бетехтин С. А. и др. "Газодинамические основы внутренней баллистики", М., Госиздат оборонной промышленности, 1957, с. 292-301 - аналог.

Изобретение относится к оборонной технике и может быть использовано в боевых частях заливного снаряжения. Способ поражения боевой частью заливного снаряжения заключается в том, что перед диспергированием и инициированием боевого заряда на него воздействуют ударно-волновыми возмущениями с образованием кавитационных пузырьков. Боевая часть содержит генератор ударно-волновых возмущений, образованный в полости размещения детонатора, а центральная трубка, в которой размещен воспламенительно-разрывной заряд, образует волновод-кавитатор. Способ снаряжения боевой части предусматривает воздействие на ее корпус при заливке ударными нагрузками с обеспечением затекания компонентов заряда в макро- и микронеровности поверхности центральной трубки, а вокруг детонатора монтируют контур генератора ударно-волновых возмущений. Изобретение позволяет повысить эффективность боевых частей заливного снаряжения. 3 с. и 6 з.п. ф-лы, 1 ил.

1. Способ поражения боевой частью заливного снаряжения с боевым зарядом, имеющим в том числе жидкие компоненты, включающий диспергирование и инициирование боевого заряда центральным воспламенительно-разрывным зарядом, размещенным в центральной трубке, отличающийся тем, что перед диспергированием и инициированием боевого заряда на него через центральную трубку воздействуют ударно-волновыми возмущениями и образуют в жидких компонентах боевого заряда, прилегающих к центральной трубке, кавитационные пузырьки, заполненные парами этих компонентов. 2. Боевая часть заливного снаряжения, содержащая корпус, заполненный боевым зарядом, в том числе с жидкими компонентами, воспламенительно-разрывной заряд и его инициатор с детонатором, последовательно установленные и раздельно закрепленные в центральной трубке, имеющей на наружной поверхности выступы, отличающаяся тем, что у дна корпуса размещен генератор ударно-волновых возмущений, образованный детонатором, торцами инициатора, стенкой центральной трубки и торцами резьбовой втулки с газодинамическим отверстием, при этом детонатор инициатора размещен в полости, образованной стенкой центральной трубки и ограниченной торцевыми стенками инициатора и резьбовой втулки с газодинамическим отверстием, крепящей воспламенительно-разрывной заряд, причем длина полости выполнена меньше продольного расстояния между детонатором и торцем воспламенительно-разрывного заряда, а детонатор размещен перед газодинамическим отверстием резьбовой втулки или частично в нем утоплен, центральная трубка образует волновод-кавитатор и выполнена из материала, скорость звука в котором больше скорости звука в жидких компонентах боевого заряда, воспламенительно-разрывной заряд установлен в центральной трубке с радиальным зазором, а его боковая поверхность покрыта оболочкой из материала с низкой скоростью распространения звука в нем, выступы на наружной поверхности центральной трубки образованы кольцевыми или винтовыми канавками с повышенной шероховатостью их поверхностей. 3. Боевая часть по п.2, отличающаяся тем, что торец центральной трубки утоплен в боевой заряд на глубину, равную или меньшую максимальной толщине заряда в радиальном направлении между центральной трубкой и корпусом. 4. Боевая часть по п.2 или 3, отличающаяся тем, что центральная трубка выполнена из стали, а повышенная шероховатость поверхности кольцевых или винтовых канавок обеспечена пескоструйной или дробеструйной обработкой. 5. Боевая часть по п.2 или 3, отличающаяся тем, что центральная трубка выполнена из алюминиевого сплава, а повышенная шероховатость поверхности кольцевых или винтовых канавок обеспечена травлением или анодным оксидированием. 6. Боевая часть по любому из пп.1-5, отличающаяся тем, что радиальный зазор между воспламенительно-разрывным зарядом и центральной трубкой обеспечен посредством колпачков, одетых на торцы воспламенительно-разрывного заряда. 7. Боевая часть по п.2, отличающаяся тем, что в качестве материала оболочки воспламенительно-разрывного заряда использована бумага или пластик. 8. Способ снаряжения боевой части заливного снаряжения боевым зарядом, содержащим в том числе жидкие компоненты, включающий заливку боевого заряда в корпус боевой части, установку и крепление воспламенительно-разрывного заряда и инициатора с детонатором в центральной трубке, отличающийся тем, что при заливке боевого заряда в корпус на последний воздействуют ударными нагрузками, обеспечивая затекание компонентов боевого заряда в макро- и микронеровности на наружной поверхности центральной трубки, при креплении в центральной трубке воспламенительно-разрывного заряда образуют между ними радиальный зазор, а при креплении инициатора вокруг его детонатора монтируют контур генератора ударно-волновых возмущений и обеспечивают газодинамическую связь детонатора с воспламенительно-разрывным зарядом. 9. Способ снаряжения по п.8, отличающийся тем, что после заливки боевого заряда в корпус боевой части проводят отверждение боевого заряда, придавая ему сотовую структуру, ячейки которой заполнены жидкими компонентами боевого заряда.