БОЕВАЯ ЧАСТЬ Российский патент 2002 года по МПК F42B12/32 

Изобретение относится к области вооружений и может быть использовано в конструкциях боевых частей (БЧ) ракет и других боеприпасов, снаряжаемых взрывчатыми составами (далее БЧ).

Известна конструкция БЧ по патенту DE 19753188 А1, по которой обеспечивается дробление кольцевых фрагментов наружной цельнометаллической оболочки (ЦМО) на поражающие элементы (ПЭ) заданных размеров за счет уложенных изнутри ЦМО колец готовых прямоугольных ПЭ.

Известна конструкция БЧ по патенту RU 2106596 С1, по которой обеспечивается дробление наружной ЦМО на ПЭ заданных размеров за счет уложенных изнутри с зазорами между собой готовых ПЭ, а также заполненного инертной прокладкой зазора между ЦМО и готовыми ПЭ.

В известной конструкции БЧ по заявке на патент GB 2329696 А согласно описанию и формуле изобретения объектом защиты является БЧ, в которой кольца готовых и полуготовых ПЭ уложены в ЦМО с возможностью устранения зазоров между торцами посредством разжимных устройств, по типу винтовых пар.

В соответствии с фиг.2 и 3 вышеупомянутой заявки на патент в зоне ожевальной формы зазора между ЦМО и подложкой кольца выполнены цилиндрическими различного диаметра, т.е. каждое кольцо имеет диаметры, соответствующие его местоположению и в этой зоне между слоями ПЭ, а также между кольцами и тонкостенной подложкой имеются поперечные зазоры со ступенчатым в продольном сечении изменением их величины. В текстовой части отсутствует информация о зазорах и их функциональном назначении, а формула изобретения не содержит соответствующих притязаний заявителя на использование этих конструктивных признаков. В соответствии с чертежом в цилиндрической части БЧ зазоры между верхними слоями ПЭ отсутствуют.

Последнее техническое решение как наиболее близкое по технической сущности и достигаемому результату выбрано за прототип.

Недостатками конструкций-аналогов следует считать следующее:
Конструкция по патенту DE 19753188 А1 не решает задачу организованного дробления ЦМО на фрагменты заданных размеров вдоль оси БЧ.

В конструкции по патенту RU 2106596 С1 за счет наличия зазоров между готовыми ПЭ в поперечном и продольном сечениях и за счет наличия инертной прокладки между ЦМО и готовыми ПЭ существенно уменьшается количество и масса уложенных изнутри ЦМО готовых ПЭ, а также уменьшается скорость разлета ПЭ.

Ни в формуле, ни в тексте материалов заявки на патент GB 2329696 А не приведен механизм обеспечения организованного дробления всей ЦМО на ПЭ заданных размеров, а из приведенной на рисунке конструкции следует, что в БЧ не предусмотрено организованного дробления ЦМО на ее цилиндрическом участке. Таким образом в этой конструкции имеет место ЦМО неорганизованного дробления.

Технический результат, на достижение которого направлено предлагаемое изобретение, заключается в повышении эффективности БЧ за счет обеспечения стабильности дробления наружной цилиндрической ЦМО на ПЭ требуемых размеров и массы.

Указанный технический результат достигается тем, что в отличие от известной БЧ, включающей РЗ и цилиндрический корпус со сборкой ПЭ из двух или более слоев, с наружным слоем ПЭ в виде цельнометаллической оболочки, в предлагаемой БЧ между двумя верхними слоями ПЭ выполнены поперечные зазоры со ступенчатым изменением их величины в продольном сечении.

Зазоры образованы проточками на примыкающем к наружной цилиндрической ЦМО слое ПЭ, в продольном сечении имеют форму клиньев и их меньшие углы обращены к одному торцу по меньшей мере для групп в несколько клиновых зазоров.

Установленный в ЦМО слой ПЭ выполнен в виде набора колец и ступенчатое изменение величины зазоров приходится на стыки колец.

Аналогов, имеющих признаки, сходные с заявляемым решением, не обнаружено, следовательно можно считать, что заявляемое устройство является новым и обладает достаточным изобретательским уровнем.

Сущность предлагаемого технического решения поясняется чертежами.

На фиг.1 изображено продольное сечение БЧ, которая включает в себя наружный слой ПЭ в виде ЦМО 1, примыкающий изнутри к ЦМО слой 2 ПЭ, не примыкающий к ЦМО слой 4 ПЭ и РЗ 5. Слой 2 ПЭ может быть выполнен в виде оболочки полуготовых ПЭ из одной или нескольких деталей, на оболочке выполнены поперечные проточки, каждая из которых образует с ЦМО 1 клиновые в продольном сечении или близкие по форме к клиновым зазоры 3 со ступенчатым изменением величины зазоров. Меньшие углы клиновых зазоров обращены к одному торцу БЧ.

На фиг.2 изображен вариант двухслойной сборки ПЭ, включающей ЦМО 1 и установленный в нее набор из колец 2 с коническими наружными поверхностями на некоторой части их длины. В этом варианте сборки ПЭ ступенчатое изменение величины зазоров 3, которые определяют линии 6 требуемого разделения ЦМО 1, приходится на каждый стык набора колец.

На фиг.3 и 4 изображены возможные конструктивные исполнения сборки ПЭ со ступенчатым изменением величины зазоров 3 между ЦМО 1 и кольцами 2. БЧ с такими сборками ПЭ имеют недостатки по сравнению с БЧ со сборками ПЭ по фиг.1 и 2. В конструкции по фиг. 3 при принятых габаритах БЧ и РЗ компонуется меньшая масса ПЭ, увеличивается разброс величины начальных скоростей соседних ПЭ и в конструкции по фиг. 4 является дополнительный типоразмер кольца. ЦМО 1 для конструкции по фиг.4 при больших удлинениях и внутренних диаметрах менее 60 - 90 мм нетехнологична.

На фиг.5 схематично изображен промежуточный момент дробления ЦМО на кольца 1 и начала радиального разлета колец 1 от ЦМО и установленных в ЦМО колец 2 для конструкции БЧ со сборкой ПЭ по фиг.2.

Возможность достижения по заявляемому изобретению требуемого технического результата подтверждается следующим.

Были изготовлены и испытаны макеты БЧ, содержащие РЗ и осесимметричный цилиндрический корпус. Сборка ПЭ включала в себя гладкостенную стальную ЦМО в виде трубы с удлинением (отношением длины к диаметру) более 5 и установленный в ЦМО по всей ее длине слой полуготовых ПЭ в виде набора состыкованных плоскими торцами колец. Средняя расчетная скорость ПЭ более 1000 м/с.

В макете основного исполнения на обращенных к ЦМО поверхностях колец более половины длины каждого выполнены в виде усеченного конуса, при этом максимальное значение величины зазора между ЦМО и кольцом составило 0,8 мм и угол клинового в продольном сечении зазора составил менее 10 градусов. Таким образом, между ЦМО и установленной в ней сборкой полуготовых ПЭ образованы зазоры со ступенчатым изменением их величины в каждом стыке колец, т.е., по требуемым линиям разделения (дробления) ЦМО на кольца. Внутренняя поверхность колец выполнена цилиндрической. Конструкция сборки ПЭ соответствует изображенной на фиг.2.

Во втором исполнении макета, изготовленном и испытанном для сравнения, отличие заключалось в том, что наружная поверхность колец выполнена цилиндрической, а на внутренней поверхности каждого кольца выполнена коническая поверхность, при этом длинна и угол конуса равны этим величинам на кольцах макета основного исполнения.

При подрыве основного макета из ЦМО образовались ПЭ длиной, равной длине колец внутреннего слоя, т.е. ЦМО при подрыве РЗ была разделена (раздроблена) на кольца по местам ступенчатого изменения величины зазоров между ЦМО и кольцами, а затем образовавшиеся из ЦМО кольца раздробились на осколки (так же, как и расположенные внутри ЦМО кольца).

При подрыве второго исполнения макета дробление ЦМО на кольца по местам стыка уложенных внутрь ЦМО колец не произошло, ЦМО раздробилось на ПЭ неопределенной формы различной длины.

Испытаниями второго исполнения макета показано, что только за счет (имеющего место в обоих исполнениях макетов) незначительного перепада расчетных начальных скоростей (порядка 25 м/с) участков ЦМО по разные стороны от плоскости стыка каждой пары колец необходимого дробления ЦМО на кольца не получено.

Организованное дробление гладкостенной ЦМО на ПЭ требуемых габаритов и массы до настоящего времени при отработке некоторых БЧ являлось трудноразрешимой задачей, особенно при удлинении ЦМО более 1,5 - 2,5, т.к. при подрыве РЗ БЧ не возникает достаточных для разрушения оболочки вдоль оси растягивающих усилий, особенно в центральной зоне ЦМО. В то же время дробление колец на ПЭ даже при отсутствии специальных для этого мер происходит стабильно за счет того, что каждый фрагмент кольца имеет радиальный вектор скорости, отличающийся по углу от соседних фрагментов.

Поэтому возникла идея при подрыве РЗ раздробить ЦМО (трубу) сначала на кольца необходимой длины за счет обеспечения разновременности передачи ударного импульса на ЦМО по разные стороны от требуемых линий ее разделения, а затем раздробить кольца на ПЭ. Следует отметить, что раздробить трубу на кольца за счет обеспечения перепада начальных скоростей по разные стороны от требуемых линий разделения ЦМО в реальных конструкциях, как правило, не представляется возможным. Это, в частности, подтвердили и описанные выше конструкция и результаты испытаний второго исполнения макета.

При подрыве РЗ 5 БЧ (см. фиг.1) разновременность передачи ударного импульса на ЦМО по разные стороны от требуемых линий ее разделения обеспечивается за счет ступенчатого изменения величины зазоров между ЦМО 1 и установленным в нее слоем 2 ПЭ (см. фиг.1) или набором колец 2 (см. фиг.2).

Для качественной оценки величины взаимного радиального смещения со сдвигом зон ЦМО 1 с двух сторон от линии 6 требуемого разделения ЦМО рассмотрим упрощенную схему набора скорости слоями ПЭ при подрыве РЗ БЧ.

Слева от каждой линии 6 (см. фиг.2) ударная волна при подрыве РЗ БЧ проходит по кольцу 2 от его внутренней до наружной поверхности, затем по ЦМО 1 от ее внутренней до наружной поверхности, затем отраженная волна разрежения возвращается к внутренней поверхности ЦМО 1 и зона ЦМО 1 слева от каждой линии 6 начинает высокоскоростной разлет в радиальном направлении.

Справа от каждой линии 6 ударная волна проходит по кольцу 2 от его внутренней до наружной поверхности, затем отраженная волна разрежения возвращается к внутренней поверхности кольца 2 и зона кольца 2 справа от линии 6 начинает высокоскоростной разлет в радиальном направлении. Зона кольца 2 справа от линии 6 пролетает зазор между ЦМО 1 и кольцом 2 и передает ударный импульс на внутреннюю поверхность ЦМО 1, затем ударная волна проходит по ЦМО до ее наружной поверхности, затем отраженная волна разрежения возвращается к внутренней поверхности ЦМО 1 и зона ЦМО справа от линии 6 начинает высокоскоростной разлет в радиальном направлении.

Сопоставительный анализ начала движения зон ЦМО слева и справа от линии 6 показывает, что задержка по времени до начала движения (разлета) зоны ЦМО справа от линии 6 (см. фиг.2) складывается из:
времени возвращения отраженной волны разрежения от наружной до внутренней поверхности зоны кольца 2 справа от линии 6;
времени движения (полета) зоны кольца 2 справа от линии 6 через зазор 3 до соударения с ЦМО 1.

За время этой задержки по времени зона ЦМО 1 слева от линии 6 пролетит (для случая близких по величине толщин ЦМО 1 и зоны кольца 2 справа от линии 6 и, соответственно, близких значений их начальных скоростей разлета) по отношению к зоне ЦМО 1 справа от линии 6 расстояние не менее величины зазора 3, с учетом только времени полета зоны кольца 2 справа от линии 6 до соударения с ЦМО 1. Таким образом, по линиям 6 происходит разделение со сдвигом и срезом материала ЦМО 1 на кольца. Взаимное положение колец 1 от ЦМО, а также установленных внутри ЦМО колец 2 в промежуточный момент радиального разлета и дробления ЦМО на кольца ориентировочно соответствует изображенному на фиг. 5, что подтверждается и приведенными результатами испытаний макета основного исполнения.

Следует отметить, что в конструкции по фиг.1 за счет разновременности начала разлета участков слоя 2 ПЭ по разные стороны от каждой линии ступенчатого изменения величины зазоров 3 повышается также надежность дробления этого слоя ПЭ на кольца.

Последующее дробление колец на ПЭ в каждой конкретной конструкции БЧ может быть предусмотрено различными способами, например:
неорганизованное дробление колец, когда каждое кольцо дробится по определенной закономерности по количеству, габаритам и массе ПЭ в зависимости от характеристик кольца (длины, толщины, диаметра, марки материала), а также от начальной скорости разлета ПЭ;
организованное дробление колец по продольным насечкам, которые можно выполнить в заводских условиях или образовать при подрыве РЗ БЧ.

Следует подчеркнуть, что заявляемое изобретение направлено на решение наиболее трудной части задачи дробления наружной гладкостенной ЦМО на ПЭ - дробление ЦМО на кольца или, например, при одном из возможных исполнений ЦМО в виде сектора трубы, дробление ЦМО на дугообразные полосы, и не ставит своей задачей обеспечения их последующего дробления на компактные ПЭ. Как было отмечено выше, решение второй части задачи при отработке БЧ, как правило, не представляет затруднений.

При отработке каждой конкретной конструкции БЧ в зависимости от габаритно-массовых характеристик БЧ и от требуемых параметров боевых характеристик для обеспечения дробления ЦМО на кольца должны быть установлены свои индивидуальные соотношения размеров и сами размеры конструктивных элементов, в том числе соотношения толщин ЦМО и установленного в нее слоя ПЭ, например набора колец, и значения этих толщин, шаг ступенчатого изменения зазоров или длина кольца, а также длина и угол клинового зазора (определяющие величину ступенчатого изменения зазора).

Применение предлагаемой конструкции по сравнению с прототипом позволяет повысить эффективность БЧ с ЦМО за счет обеспечения стабильности дробления ЦМО на ПЭ требуемых размеров и массы.

Изобретение относится к области осколочных боеприпасов. Боевая часть содержит разрывной заряд и цилиндрический корпус со сборкой поражающих элементов из двух или более слоев с наружным слоем в виде цельнометаллической оболочки. Между двумя верхними слоями поражающих элементов выполнены поперечные зазоры со ступенчатым изменением их величины в продольном сечении. Изобретение позволяет повысить эффективность боевой части за счет стабильного дробления наружной цельнометаллической оболочки на поражающие элементы требуемых размеров и массы. 2 з.п. ф-лы, 5 ил.

1. Боевая часть, содержащая разрывной заряд и цилиндрический корпус со сборкой поражающих элементов из двух или более слоев с наружным слоем поражающих элементов в виде цельнометаллической оболочки, отличающаяся тем, что между двумя верхними слоями поражающих элементов выполнены поперечные зазоры со ступенчатым изменением их величины в продольном сечении. 2. Боевая часть по п. 1, отличающаяся тем, что зазоры образованы проточками на примыкающем к цельнометаллической оболочке слое поражающих элементов, в продольном сечении имеют форму клиньев и их меньшие углы обращены к одному торцу по меньшей мере для групп в несколько клиновых зазоров. 3. Боевая часть по п. 1 или 2, отличающаяся тем, что установленный в цельнометаллическую оболочку слой поражающих элементов выполнен в виде набора колец, а ступенчатое изменение величины зазоров приходится на стыки колец.