КАССЕТНЫЙ ОСКОЛОЧНО-ПУЧКОВЫЙ СНАРЯД Российский патент 2002 года по МПК F42B12/32 F42B12/58 

Изобретение относится к боеприпасам, а более конкретно к осколочным боеприпасам, имеющим одновременно осевое и круговое поля поражения.

Известен осколочно-фугасный снаряд, в корпусе которого размещен заряд ВВ, донный взрыватель с детонатором и передний блок ГПЭ, выполненный из стали или тяжелых сплавов. Головной колпак заполнен низкоплотным материалом. В передней части головного колпака размещен контактный реакционный узел, электрически соединенный с донным взрывателем [1].

Недостатком этой конструкции является низкий КПД использования энергии заряда ВВ вследствие малой площади контакта заряд-блок ГПЭ и, как следствие, невысокая скорость метания многослойного блока ГПЭ.

Данный недостаток частично устранен в конструкции снаряда "Р" [2]. В корпусе снаряда размещены два метательных блока с вышибными пороховыми зарядами. Блок состоит из корпуса с зарядом взрывчатого вещества и однослойным набором ГПЭ на торце и взрывателя с замедлителем. При подходе снаряда к цели блоки вышибными зарядами последовательно выбрасываются из корпуса, а затем происходит их подрыв и метание ГПЭ.

Недостатком этой конструкции является неоптимальная конфигурация метательных блоков (их относительно большая высота), что приводит к низкому коэффициенту использования энергии заряда ВВ и малому числу блоков.

Настоящее изобретение направлено на устранение указанных недостатков. Техническое решение состоит в том, что метательный блок выполняется в виде низкого цилиндра с отношением высоты к диаметру 0,3...0,5. Предлагаемая конструкция может быть использована в различных боеприпасах, в том числе в артиллерийских снарядах, ствольных минах, реактивных снарядах, авиабомбах.

На фиг.1 изображен снаряд для нарезного орудия с головным взрывателем и выбросом блоков назад; на фиг.2 - снаряд для гладкоствольной танковой пушки с донным взрывателем и выбросом блоков вперед; на фиг.3 - реактивный снаряд с головным взрывателем и выбросом блоков вперед; на фиг.4-9 изображены схемы исполнения метательных блоков вращающихся снарядов; на фиг.10 - схема сечения метательного блока с ребрами жесткости; на фиг.11-13 - схемы осколочных дисков, предназначенных для формирования связанного поражающего элемента; на фиг 14 - метательный блок не вращающегося снаряда; на фиг.15 - схема действия снаряда с выбросом блоков назад; на фиг.16 - результаты компьютерного моделирования процесса взрыва метательного блока, на фиг.17-19 - схемы действия блоков с формированием связанного поражающего элемента.

Общая схема вращающегося снаряда с головным расположением взрывателя показана на фиг. 1. Снаряд содержит корпус 1 с ведущим запресованным или наплавленным пояском 2 и ввинтным дном 3, внутри корпуса расположен пороховной вышибной заряд 4 и набор метательных блоков 5. К корпусу присоединен головной колпак 6 с ударно-дистанционным взрывателем 7 с пиротехническим каналом 8, детонационным каналом 9 и приемником команд 10.

Схема снаряда с донным расположением взрывателя показана на фиг.2. В качестве примера показан снаряд к гладкоствольной танковой пушке. В данной схеме ввод установки на вид действия и времени срабатывания донного дистанционного взрывателя 11 производится оптическим способом через канал 12 трубки стабилизатора 13.

На фиг. 3 показана боевая часть реактивного снаряда (управляемого или неуправляемого). В данном случае метательные блоки выполнены с осевыми каналами для передачи огневого импульса от головного взрывателя к вышибному заряду 4.

Схемы исполнения метательных блоков представлены на фиг.4-9. Форма блока определяется требуемым углом разлета осевого потока ГПЭ. В общем случае блок включает в себя корпус 14 с зарядом ВВ 15, осколочным диском 16 и взрывателем 17. Корпус выполнен из стали и для усиления радиального осколочного действия может быть снабжен устройствами заданного дробления, например подрезкой (рифлением) 18, структурной сеткой и т.п. Для конструкций с низкими перегрузками при выстреле (пуске) корпус может быть выполнен из алюминиевых сплавов или композитных материалов, в том число с включением ГПЭ 19. Для увеличения прочности корпуса он может быть выполнен с внутренними ребрами 20.

Укладка ГПЭ 16 выполнена однослойной (преимущественно) или многослойной. ГПЭ выполнены из стали или тяжелых сплавов на основе вольфрама или урана, преимущественно в форме, обеспечивающей их плотную укладку в блоке, например в форме куба или шестигранной призмы. В определенных случаях, в особенности в случае выпуклой передней поверхности блока (фиг.6) слой ГПЭ может быть заменен осколочной пластиной естественного или заданного дробления. Осколочная пластина естественного дробления может быть выполнена, например, из высокоосколочной высокоуглеродистой стали, кремнистой стали 6ОС2 (патенты 2079099, 2095740 РФ), эвтектоидной марганцево-кремнистой стали (патент 2153024 РФ), металлокерамики на основе вольфрама, молибдена или тантала (патент 4858531 США). Заданное дробление осуществляется, например, за счет нанесения рифления, в том числе скрытой подрезки 21 или структурных сеток, полученных лазерной, электронно-лучевой или локальной химико-термической обработкой. Предусмотрен вариант с набором радиально уложенных стержней 22. Предусмотрен также вариант расположения на передней поверхности заряда пластины со сферическими углублениями (менисками) 23 (фиг.8). Предусмотрен вариант метательного блока с расположением в заряде ВВ вставки 25 ("линзы") из взрывонепроводящего материала, например пластмассы (фиг.9).

На фиг. 11-13 представлены варианты исполнения осколочных дисков, предназначенных для формирования каждым блоком одного поражающего элемента в виде кольца (фиг.11) или плети (фиг.12, 13). Конструкция фиг.11 представляет собой диск из пластичного металла, например, низкоуглеродистой стали, снабженный радиальными прорезями 26. В схеме фиг.12 передняя поверхность блока выполнена в виде части цилиндрической поверхности, по образующим которой плотно уложены металлические стержни 27, выполненные, например, из стали или тяжелых сплавов, попеременно соединенные верхними и нижними концами. В схеме фиг.13 на плоском торце блока уложен диск в виде плотно уложенной спирали 28 из стального или вольфрамового прутка квадратного или круглого сечения.

Для боеприпасов нарезного оружия передача вращательного момента от корпуса на набор блоков осуществляется приданием блоку устройства, предотвращающего проворачивание блоков относительно друг друга и корпуса, например, в виде выступов на дне блока, входящих в углубление соседнего блока.

Для невращающихся или слабовращающихся боеприпасов (снаряды гладкоствольных орудий, снаряды РСЗО, авиабомбы и т.п.) стабилизация метательных блоков на полете от момента выброса из корпуса до момента подрыва осуществляется с помощью раскрывающихся стабилизаторов 26 (фиг.14, а - в укладке, б - на полете).

Действие вращающегося снаряда с головным расположением взрывателя и выбросом блока назад представлена на фиг.15.

В расчетной точке траектории происходит срабатывание дистанционного взрывателя, луч огня воспламеняет вышибной заряд 4, который выталкивает набор метательных блоков назад со срезанием резьбы дна 3.

В момент толкания набора блоков инерционные механизмы взрывателей блоков срабатывают и вызывают включение пороховых или электрических замедлителей, за время действия которых происходит вылет блоков из корпуса и разлет их в радиальных направлениях. Предусмотрен также вариант воспламенения средств инициирования блоков пиротехническим способом. Стабилизация блоков осуществляется за счет гироскопического момента. После окончания действия замедлителей происходят подрывы метательных блоков с формированием суммарного осевого потока осколков.

Снижение относительной высоты блока h/d до величины 0,3-0,5 значительно увеличивает коэффициент использования энергии заряда ВВ. Это объясняется тем, что с понижением относительной высоты заряда увеличивается его относительная активная масса (см. Монографию "Физика взрыва" под ред. К.П. Станюковича. "Наука", 1975, стр. 313). Одновременно увеличивается число блоков (при наборе фиксированной длины), а следовательно, и суммарная метаемая масса готовых поражаемых элементов (ГПЭ). Компьютерное моделирование процесса взрыва блоков разной высоты (фиг. 16) и расчет действия суммарного потока ГПЭ по типовым наборам целей показало, что получение технического результата, т. е. достижение максимального значения вероятности поражения реализуется при h/d = 0,4±0,1. Уменьшение относительной высоты блока ниже 0,3 приводит к заметному падению начальной скорости осколочных дисков. При увеличении относительной высоты блока более 0,5 при незначительном увеличении скорости начинает сказываться уменьшение общего количества блоков, а следовательно, и уменьшение метаемой массы осколков.

Величина угла разлета ГПЭ метательного блока определяется назначением и условиями функционирования снаряда. Для получения узкого угла разлета используется схема с вогнутой лицевой поверхностью блока (фиг.5) или конструкция блока с взрывонепроводящей линзой 25 (фиг.9). В последнем случае в результате огибания линзы детонационной волной и выхода ее в кольцевой зазор в заряде формируется сходящаяся детонационная волна, уменьшающая угол разлета ГПЭ. При необходимости формирования большого угла разлета используются схемы с выпуклой лицевой поверхностью (фиг.6, 7).

В зависимости от устройства метательного блока поражение цели осевым потоком осуществляется:
- готовыми поражающими элементами;
- осколками заданного дробления осколочной пластины;
- осколками естественного дробления осколочной пластины;
- ударными ядрами, формирующимися при схлопывании менисковых выемок;
- стержневыми элементами, образующими при разлете кольцо (сплошное или прерывистое) или растянутую плеть. Действие блока по схеме фиг.11 показано на фиг.17. В данном случае за счет раскрытия разрезов формируется кольцевой поражающий элемент. Действие блока по схеме фиг.12, формирующего растянутую плеть, представлено на фиг. 18. Действие блока со спиральным поражающим элементом (схема фиг.13) показано на фиг.19. Вследствие радиальной разгрузки продуктов детонации центральная часть спирали получает более высокую осевую скорость, а периферийные части спирали - радиальную скорость. Это приводит к формированию пространственного поражающего элемента. Все указанные схемы предназначены для действия по летательным аппаратам с нанесением сплошных разрезов аэродинамических панелей, а также для действия по антенным полям, радиолокационным станциям, линиям электропередач и т.п.

В случае стрельбы на ударное действие ударный механизм головного взрывателя через детонационный канал 9 вызывает детонацию заряда ВВ переднего блока с передачей детонации на весь набор блоков. Аналогичным образом снаряд действует при траекторном разрыве, осуществляемом без выброса метательных блоков. В этих случаях поражение целей осуществляется за счет компрессионного действия снаряда (действия воздушной ударной волны) и осколков, разлетающихся с боковой поверхности метательных блоков, а также осколков естественного дробления корпуса. Осколочные диски при этом виде действия имеют относительно небольшую радиальную скорость, но тем не менее вносят существенный вклад в общее осколочное действие боеприпаса.

Кассетный осколочно-пучковый снаряд весьма перспективен для легких вертолетотранспортабельных штурмовых орудий мобильных сил (см. Николаев А.И. , Одинцов В.А. Для региональных конфликтов нужны штурмовые орудия. Вооружение. Политика. Конверсия, 5(35), 2000). По тактическим условиям региональных конфликтов для этих систем необходимы осколочно-компрессионные снаряды с увеличенным зарядом ВВ и снаряды осевого действия с большой глубиной поражения. Ввиду того, что начальные скорости снарядов штурмовых орудий малы (250-300 м/с), возможность использования обычных пороховых шрапнелей и картечных снарядов отпадает, и наиболее перспективным является осколочно-пучковый снаряд моноблочного или кассетного типа. Расчеты показывают, что при подавлении небольших маневренных групп противника в условиях настильной стрельбы кассетный осколочно-пучковый снаряд имеет значительное преимущество перед другими типами снарядов, в том числе и перед моноблочными осколочно-пучковыми снарядами по патентам 2018779, 2108538 РФ, 5661254, 5900580 США (см. таблицу).

Расчетные вероятности поражения цели для снарядов различных типов (калибр 152 мм, дальность 3 км, выстрелы независимые) приведены в таблице.

Значительные преимущества предлагаемой схемы проявляются при ее использовании в конструкции танкового снаряда, предназначенного для подавления танкоопасных наземных и воздушных целей. Предлагаемая схема перспективна также для боеприпасов с навесной траекторией, предназначенных для поражения целей в окопах, обваловках, на обратных скатах и т.п., в том числе снарядов дальнобойных орудий, ствольных мин, реактивных систем залпового огня, авиационных бомб и т.п.

При изготовлении корпусов метательных блоков из неметаллических материалов, например, из армированного стеклопластика, предлагаемый снаряд может быть использован как оружие узконаправленного действия, наносящее минимальный ущерб гражданскому населению и окружающей среде, а при изготовлении готовых поражающих элементов из неметаллических материалов, например, резины, фторопласта, полиэтилена и т.п. - как нелетальное оружие.

Использованная литература
1. Патент 2018779 РФ, F 42 B 12/32, опубл. 30.08.94 в бюлл. 16.

2. Патент 367869 Швеции, F 42 B.

Изобретение относится к артиллерийским боеприпасам. Кассетный осколочно-пучковый снаряд содержит корпус с размещенным в нем дистанционно-ударным взрывателем, вышибным пороховым зарядом и набором цилиндрических метательных блоков, расположенных по оси заряда и состоящих из корпуса блока, расположенного в нем заряда ВВ, осколочного диска, размещенного на переднем торце заряда ВВ, и средства инициирования блока. Метательные блоки выполнены с отношением высоты к диаметру 0,3-0,5. Набор метательных блоков может выбрасываться как назад, так и вперед по ходу снаряда. Осколочные диски могут быть выполнены как в виде слоев компактных и удлиненных готовых поражающих элементов, так и в виде пластин естественного и заданного дробления. Изобретение позволяет повысить коэффициент использования энергии заряда ВВ и вероятность поражения различных целей. 18 з.п.ф-лы, 1 табл., 19 ил.

1. Кассетный осколочно-пучковый снаряд, содержащий корпус с размещенными в нем взрывателем, вышибным пороховым зарядом и набором цилиндрических метательных блоков, последовательно расположенных по оси снаряда и состоящих из корпуса блока, расположенного в нем заряда ВВ, осколочного диска, размещенного на переднем торце заряда ВВ, и средства инициирования, отличающийся тем, что метательные блоки выполнены с отношением высоты к диаметру в пределах 0,3-0,5. 2. Снаряд по п. 1, отличающийся тем, что он выполнен с возможностью выброса набора метательных блоков в сторону, противоположную направлению движения снаряда, при этом вышибной заряд расположен в передней части снаряда, а корпус снаряда снабжен ввинтным дном. 3. Снаряд по п. 1, отличающийся тем, что он выполнен с возможностью выброса набора метательных блоков по направлению движения снаряда, при этом вышибной заряд расположен в задней части корпуса снаряда. 4. Снаряд по любому из пп. 1-3, отличающийся тем, что метательные блоки выполнены с плоскими, вогнутыми или выпуклыми торцевыми поверхностями и обращены одноименными поверхностями в одну сторону. 5. Снаряд по любому из пп. 1-4, отличающийся тем, что по оси заряда ВВ размещена вставка из взрывонепроводящего материала. 6. Снаряд по любому из пп. 1-5, отличающийся тем, что корпус метательного блока выполнен из высокоосколочной кремнистой или высокоуглеродистой стали. 7. Снаряд по любому из пп. 1-5, отличающийся тем, что корпус метательного блока выполнен из легкого сплава или армированной пластмассы. 8. Снаряд по любому из пп. 1-7, отличающийся тем, что корпус метательного блока выполнен с заданным дроблением или с включением в состав корпуса готовых поражающих элементов. 9. Снаряд по любому из пп. 1-8, отличающийся тем, что корпус метательного блока выполнен с внутренними радиальными ребрами жесткости. 10. Снаряд по любому из пп. 1-9, отличающийся тем, что корпус метательного блока выполнен с осевым каналом. 11. Снаряд по любому из пп. 1-10, отличающийся тем, что осколочный диск выполнен в виде однослойного или многослойного набора готовых поражающих элементов, изготовленных из стали или тяжелых сплавов на основе вольфрама. 12. Снаряд по п. 11, отличающийся тем, что готовые поражающие элементы выполнены в виде плотно уложенной спирали из прутка круглого или квадратного сечения. 13. Снаряд по п. 11, отличающийся тем, что готовые поражающие элементы выполнены в виде набора параллельно уложенных стержней, попеременно соединенных верхними и нижними концами. 14. Снаряд по любому из пп. 1-10, отличающийся тем, что осколочный диск выполнен с заданным дроблением за счет нанесения рифления, в том числе скрытой подрезки или структурных сеток, нанесенных лазерной, электронно-лучевой или локальной химико-термической обработкой. 15. Снаряд по любому из пп. 1-11, отличающийся тем, что осколочный диск выполнен с естественным дроблением, из высокоосколочной кремнистой или высокоуглеродистой стали. 16. Снаряд по любому из пп. 11-13, отличающийся тем, что готовые поражающие элементы выполнены в форме, обеспечивающей их плотную укладку в осколочном диске. 17. Снаряд по п. 1, отличающийся тем, что взрыватель снаряда выполнен ударно-дистанционным, снабжен пиротехническим и детонационным каналами и установлен в головной или донной частях снаряда. 18. Снаряд по любому из пп. 1-10, отличающийся тем, что осколочный диск выполнен в виде пластины с нанесенными на ней менисковыми выемками. 19. Снаряд по любому из пп. 1-10, отличающийся тем, что осколочный диск выполнен с поражающими элементами из низкоплотного неметаллического материала.