СПОСОБ ПОРАЖЕНИЯ БРОНИРОВАННОЙ ЦЕЛИ И УСТРОЙСТВА ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ Российский патент 2003 года по МПК F42B12/10 F42B12/18 F42B1/02 

Область техники
Изобретение относится к области военной техники, предназначенной для поражения бронированных целей кумулятивными боеприпасами, и направлено на повышение эффективности поражения заброневого пространства бронированных целей, у которых толщина брони в несколько раз превышает величину калибра боеприпаса. Данное изобретение не распространяется на снарядоформирующие боеприпасы или ударные ядра.

Предшествующий уровень техники
Одним из способов поражения бронированной цели является ее пробитие кумулятивной струей кумулятивного боеприпаса, содержащего корпус, в котором размещен разрывной заряд взрывчатого вещества (ВВ) с облицованной кумулятивной выемкой, обращенной в сторону преграды. Из металлической облицовки кумулятивной выемки при взрыве разрывного заряда формируется высокоскоростная кумулятивная струя, пробивающая в преграде канал длиной, в несколько раз превышающей диаметр заряда, и низкоскоростной пест, застревающий в пробитом струей канале и не участвующий в поражении заброневого пространства цели.

Для поражения бронированных целей, не оснащенных динамической защитой, применяются боеприпасы, в состав которых входит только один кумулятивный заряд (см., например, заявку на изобретение США Н1504, кл. F 42 В 12/10 и патент США 5515786, кл. F 42 В 12/16). Для поражения более сложных бронированных целей, оснащенных динамической защитой, применяются кумулятивные боеприпасы, выполненные по последовательной схеме. Известны две разновидности подобных схем, отличающихся очередностью срабатывания входящих в их состав кумулятивных зарядов. В одной - с зарядом-лидером (обычно ее называют тандемной схемой) - первым срабатывает кумулятивный заряд, установленный спереди (см. , например, патент Франции 2581749, кл. F 42 В 13/10, патенты ФРГ 4102772, кл. F 42 B 12/18, 3633535, кл. F 42 B 12/16, 3605636, кл. F 42 B 12/16, 2829001, кл. F 42 В 13/10, 3711330, кл. F 42 В 12/16, 4126793, кл. F 42 В 12/18, патент РФ 2063607, кл. F 42 В 12/18), во второй схеме (будем называть ее каскадной), как это описано, например, в патенте США 5394804, кл. F 42 B 12/18 и патенте Великобритании 2239694, кл. F 42 B 12/18, первым срабатывает кумулятивный заряд, установленный сзади. При этом во второй схеме оба кумулятивных заряда размещены в едином корпусе, а последовательность их срабатывания обеспечивается передаточным зарядом, установленным между ними и выполненным в виде кольцевого заряда взрывчатого вещества, контактирующего с разрывными зарядами обоих кумулятивных зарядов и обеспечивающего передачу детонационной волны от заднего заряда к переднему. Такая схема боеприпаса, по сравнению со схемой, имеющей заряд-лидер, обладает рядом преимуществ: работает от единственного взрывателя, установленного в заднем кумулятивном заряде; исключается необходимость установки межзарядных экранов, защищающих задний кумулятивный заряд от разлетающихся продуктов взрыва и элементов конструкции заряда-лидера; исключается возможность разрушения конструкции заднего заряда осколками заряда-лидера до начала работы заднего заряда; оба заряда имеют один и тот же калибр, что обеспечивает кумулятивному заряду, работающему первым, большую эффективность действия по бронированной цели.

К поражающим факторам кумулятивного боеприпаса в заброневом пространстве бронированной цели относятся: неизрасходованная на пробитие брони часть кумулятивной струи; поток осколков, образующихся в результате откола материала брони при выходе ударной волны на тыльную поверхность брони; движущаяся перед кумулятивной струей ударная волна.

Однако все перечисленные поражающие факторы в известных кумулятивных боеприпасах не обладают достаточной эффективностью, чтобы с одного попадания вывести из строя бронированную цель. Например, для современных танков высокий уровень защиты обеспечивается толстой пассивной броней, усиленной комплектом навесной динамической защиты, что минимизирует запас бронепробиваемости кумулятивного боеприпаса (уменьшает разность между толщиной брони, которую способен пробить кумулятивный боеприпас, и толщиной брони поражаемой цели по ходу движения кумулятивной струи). Кроме того, на тыльной поверхности брони все современные танки имеют слой противорадиационной защиты, который гасит поток откольных осколков. Ударная волна внутри танка способна вывести его экипаж из строя всего на нескольких секунд.

Известна также кумулятивная торпеда осевого действия по патенту РФ 2034977, кл. Е 21 В 29/02, предназначенная для проведения прострелочно-взрывных работ при ремонте и восстановлении буровых скважин. В этой кумулятивной торпеде разрушение застрявших в скважине металлических элементов бурового инструмента обеспечивается путем дополнительного вовлечения в процесс разрушения хвостовой части кумулятивной струи и песта, что достигается за счет:
установки на основание облицовки кумулятивной выемки разрывного заряда торпеды гидродинамического ускорителя (насадка), выполненного в форме металлического усеченного конического раструба, который своим большим основанием опирается на основание облицовки, при этом образующая внутренней конической поверхности ускорителя составляет угол 90-95^oC с образующей внутренней конической поверхности облицовки; внутренний диаметр большего кольцевого основания ускорителя точно соответствует внутреннему диаметру основания облицовки; толщина стенки ускорителя составляет (0,06-0,09) d, а высота ускорителя - kd sin(α/2), где d - диаметр разрывного заряда, α - угол раствора облицовки, а k - эмпирический коэффициент, равный (0,091-0,098);
изготовления гидродинамического ускорителя из материала с акустической жесткостью (произведением плотности материала на объемную скорость звука в материале), не меньшей значения акустической жесткости материала облицовки кумулятивной выемки.

Дополнительное усиление эффекта достигается за счет применения в цилиндрическом корпусе торпеды в зоне, примыкающей к основанию облицовки кумулятивной выемки, внутреннего кольцевого вкладыша из материала с акустической жесткостью не ниже 4,8•10⁷ кг•м^-2с^-1, например молибдена, тантала, урана, вольфрамовых сплавов типа ВНЖ, ВНДС.

Известно, что при формировании кумулятивной струи из облицовки кумулятивной выемки в струю переходит только 10-15% материала облицовки. Из остального материала облицовки образуется пест, который движется в том же направлении, что и кумулятивная струя, но с очень малой скоростью, например для меди - (0,5-0,8) км/с. Для сравнения, скорость головных участков медной кумулятивной струи достигает (8-9) км/с, а средняя скорость может составлять (5-6) км/с. В пробитии стальной брони участвует только та часть кумулятивной струи, скорость которой превышает 2 км/с. Таким образом, низкоскоростные хвостовые элементы кумулятивной струи и пест никакого участия в процессе пробития не принимают. Пест при движении по каналу, пробитому в преграде кумулятивной струей, застревает в нем.

Применение гидродинамического ускорителя, выполненного в виде металлического усеченного конического раструба, опирающегося своим большим основанием на основание облицовки, как показали проведенные расчеты, обеспечивает получение нового качества, а именно повышает скорость песта до (1,0-1,2) км/с. Такой ускоренный пест при прохождении по каналу, пробитому в преграде кумулятивной струей, значительно растягивает импульс ударной волны, распространяющейся в боковом направлении к стенкам скважины в материале преграды. Так как застрявший в скважине буровой инструмент в радиальном (боковом) направлении имеет ограниченные размеры, соизмеримые с диаметром торпеды, то под действием указанного выше импульса ударной волны вдоль оси преграды начинают образовываться раскрытые трещины. Когда эти трещины достигают противоположной поверхности преграды, то происходит разрушение преграды на части.

Положительный эффект от применения внутреннего кольцевого вкладыша из материала с высокой акустической жесткостью заключается в том, что даже при равном коэффициенте нагрузки β=M/m (где М и m - массы корпуса и заряда ВВ, соответственно, на единицу длины) для однослойного и двухслойного корпусов отраженные от последнего ударные волны будут большей интенсивности по импульсу действия на метаемую облицовку, что также приведет к повышению скорости песта.

При поражении бронированных целей военного назначения, размеры которых в радиальном направлении во много раз превышают диаметр кумулятивного боеприпаса, как правило, не образуются трещины и не происходит разрушение (раскалывание) брони в результате образования этих трещин. Однако проведенные расчеты показывают, что описанный выше в патенте РФ 2034977 способ гидродинамического ускорения низкоскоростных элементов кумулятивной струи может быть применен в конструкциях кумулятивных боеприпасов, где решается задача оказания заброневого действия. При этом повышение эффективности обеспечивается за счет придания песту достаточной скорости для занесения его как поражающего элемента в заброневое пространство цели через сквозной канал, пробитый в броне кумулятивной струей. Этот поражающий элемент способен вызвать разрушение внутренних приборов и оборудования бронированной цели и вывести из строя персонал, обеспечивающий ее работу.

Во многих известных конструкциях кумулятивных боеприпасов в зоне, примыкающей к основанию облицовки кумулятивной выемки разрывного заряда, присутствуют металлические детали, выполняющие различные функции.

В заявке на изобретение США H1504 это - кольцо, которое поджимает облицовку к заряду ВВ и имеет внутренний профиль такой формы, чтобы не мешать формированию хвостовой части кумулятивной струи.

В патенте США 5515786 основание облицовки кумулятивной выемки контактирует с конической опорой бронебойного наконечника, которая позволяет облицовке выдерживать нагрузки при торможении боеприпаса в процессе проникания бронебойного наконечника через кирпич, бетон или корпус летательного аппарата и никакой другой функции не несет.

В конструкциях кумулятивных боеприпасов тандемного типа, описанных в патенте Франции 2771495 и патентах ФРГ 4102772, 3633535, 3605636, на основание облицовки кумулятивной выемки опирается конический раструб узла выдвижения переднего кумулятивного заряда. Этот конический раструб не выполняет никаких других функций, кроме защиты внутренней полости облицовки от продуктов взрыва переднего заряда и срабатывания пиротехнических устройств механизма его выдвижения. Он также ограничивает свободный объем внутри боеприпаса для нормального, без помех, процесса формирования кумулятивной струи.

В патенте ФРГ 2829001 и патенте Франции 2581749 тонкостенная цилиндроконическая деталь, опирающаяся на основание облицовки кумулятивной выемки, предназначена исключительно для образования внутри тандемного кумулятивного боеприпаса свободного объема, необходимого для нормального формирования кумулятивной струи заднего заряда и ее беспрепятственного движения в направлении цели.

В патентах ФРГ 4126793 и 3711330 детали конической или оживальной формы, опирающиеся на основание облицовки, предназначены только для защиты заднего кумулятивного заряда от продуктов взрыва переднего кумулятивного заряда тандемного боеприпаса.

В патенте РФ 2063607 поджимная втулка с внутренней конической поверхностью предназначена для обеспечения распространения продуктов детонации основного заряда к его оси для воздействия на движущиеся элементы струи с целью обеспечения ее симметрии.

Анализ всех известных конструкций кумулятивных боеприпасов, предназначенных для поражения бронированных целей, показывает, что ни в одном из них не реализуются технические решения, составляющие суть заявленного изобретения. При этом, если детали в зоне, примыкающей к основанию облицовки кумулятивной выемки, оформить в соответствии с рекомендациями патента РФ 2034977, то кумулятивные боеприпасы приобретут новое, ранее неизвестное существенное свойство. Это свойство заключается в повышении поражающего действия кумулятивного боеприпаса в заброневом пространстве цели, т.е. в повышении заброневого действия боеприпаса, за счет занесения в заброневое пространство поражающего элемента - песта, на формирование которого затрачено до 80% материала кумулятивной облицовки. Тем самым весь материал облицовки кумулятивной выемки боеприпаса будет участвовать в процессе поражения бронированной цели, а именно кумулятивная струя будет пробивать броню цели, а пест - оказывать поражающее действие в заброневом пространстве. При этом интенсивность потока откольных осколков с тыльной поверхности брони значительно возрастет за счет увеличения длительности импульса распространяющейся по броне ударной волны.

Описанный выше механизм может быть применен как в кумулятивных боеприпасах, в состав которых входит только один кумулятивный заряд, так и в кумулятивных боеприпасах, выполненных по каскадной схеме и предназначенных для поражения бронированных целей, оснащенных динамической защитой, например, в конструкции боеприпаса по патенту Великобритании 2239694, кл. F 42 B 12/18, содержащего корпус, в котором размещены взрыватель; срабатывающий первым задний разрывной заряд с кумулятивной выемкой и облицовкой, выполненной преимущественно в форме конуса, большим основанием обращенным в сторону цели; передний разрывной заряд со сквозной кумулятивной выемкой, открытой в обе стороны, в которой установлена металлическая облицовка, выполненная в форме или усеченного конуса, или рупора, большим основанием обращенная в сторону цели; передаточный узел, размещенный между передним и задним зарядами, содержащий кольцевой слой взрывчатого вещества, контактирующий с передним и задним разрывными зарядами, и кольцевой защитный экран с центральным сквозным каналом для беспрепятственного прохождения кумулятивной струи, формируемой из облицовки заднего заряда.

Раскрытие изобретения
Задачей изобретения является повышение эффективности заброневого действия кумулятивного боеприпаса. Данная задача решается за счет занесения в заброневое пространство бронированной цели через отверстие, пробитое высокоскоростной кумулятивной струей кумулятивного боеприпаса, поражающего элемента - песта, сформированного из материала облицовки кумулятивного боеприпаса и оказывающего в заброневом пространстве поражающее действие. Такое действие песта в заброневом пространстве осуществляется за счет дополнительного импульса, создаваемого гидродинамическим ускорителем в виде металлического насадка в форме усеченного конического раструба, опирающегося своим большим основанием на основание облицовки, и кольцевым вкладышем из материала с высокой акустической жесткостью, устанавливаемым на внутренней поверхности корпуса боеприпаса в зоне основания кумулятивной выемки.

Данная задача может быть решена за счет использования каскадного кумулятивного боеприпаса для поражения бронированной цели, выполненного, согласно первому варианту, по крайней мере, из двух последовательно размещенных внутри корпуса осесимметричных каскадов, каждый из которых состоит из трех секций, а именно разрывного заряда с кумулятивной выемкой и металлической облицовкой, оснащенного гидродинамическим ускорителем и кольцевым вкладышем; отсекателя песта или низкоскоростного участка кумулятивной струи, установленного перед разрывным зарядом и состоящего из заряда взрывчатого вещества со сквозным каналом в форме усеченного конуса с установленной в нем металлической облицовкой, с большим основанием обращенным в сторону кумулятивной выемки разрывного заряда; передаточного узла, установленного между разрывным зарядом и отсекателем и состоящего из тонкостенного кольцевого заряда взрывчатого вещества, обеспечивающего передачу детонации от разрывного заряда к отсекателю, и кольцевого защитного экрана, причем разрывные заряды всех каскадов, кроме заднего, выполнены с центральными сквозными каналами для беспрепятственного прохождения кумулятивных струй, формируемых предыдущими каскадами.

Согласно второму варианту выполнения данная задача может быть решена за счет использования каскадного кумулятивного боеприпаса для поражения бронированной цели, выполненного, по крайней мере, из двух последовательно размещенных внутри корпуса осесимметричных каскадов, при этом передний каскад состоит только из одной секции - разрывного заряда с кумулятивной выемкой и металлической облицовкой, гидродинамическим ускорителем и кольцевым вкладышем, а другой/другие каскад/каскады состоит/состоят из трех секций, а именно разрывного заряда с кумулятивной выемкой и металлической облицовкой, оснащенного гидродинамическим ускорителем и кольцевым вкладышем; отсекателя песта или низкоскоростного участка кумулятивной струи, установленного перед разрывным зарядом и состоящего из заряда взрывчатого вещества со сквозным каналом в форме усеченного конуса с установленной в нем металлической облицовкой, с большим основанием, обращенным в сторону кумулятивной выемки разрывного заряда; передаточного узла, установленного между разрывным зарядом и отсекателем и состоящего из тонкостенного кольцевого заряда взрывчатого вещества, обеспечивающего передачу детонации от разрывного заряда к отсекателю, и кольцевого защитного экрана, причем разрывные заряды всех каскадов, кроме заднего, выполнены с центральными сквозными каналами для беспрепятственного прохождения кумулятивных струй, формируемых предыдущими каскадами.

Согласно третьему варианту выполнения каскадный кумулятивный боеприпас для поражения бронированной цели состоит, по крайней мере, из двух последовательно размещенных внутри корпуса осесимметричных каскадов, при этом задний каскад состоит из двух секций, а именно разрывного заряда с кумулятивной выемкой и металлической облицовкой, гидродинамическим ускорителем и кольцевым вкладышем и объединенных функционально в одну секцию отсекателя и передаточного узла, установленного между разрывным зарядом и отсекателем, состоящего из тонкостенного кольцевого заряда взрывчатого вещества, обеспечивающего передачу детонации от разрывного заряда к отсекателю, и кольцевого защитного экрана, а другой/другие каскад/каскады состоит/состоят из трех секций, а именно разрывного заряда с кумулятивной выемкой и металлической облицовкой, оснащенного гидродинамическим ускорителем и кольцевым вкладышем; отсекателя песта или низкоскоростного участка кумулятивной струи, установленного перед разрывным зарядом и состоящего из заряда взрывчатого вещества со сквозным каналом в форме усеченного конуса с установленной в нем металлической облицовкой, с большим основанием обращенным в сторону кумулятивной выемки разрывного заряда; передаточного узла, установленного между разрывным зарядом и отсекателем и состоящего из тонкостенного кольцевого заряда взрывчатого вещества, обеспечивающего передачу детонации от разрывного заряда к отсекателю, и кольцевого защитного экрана, причем разрывные заряды всех каскадов, кроме заднего, выполнены с центральными сквозными каналами для беспрепятственного прохождения кумулятивных струй, формируемых предыдущими каскадами.

Геометрические размеры каскадного кумулятивного боеприпаса, в том числе размеры его составных частей, а именно разрывных зарядов, гидродинамических ускорителей, кольцевых вкладышей, передаточных узлов и отсекателей, достаточно легко моделируются путем двухмерных газодинамических расчетов конструкции боеприпаса в целом с использованием реальных уравнений состояния для продуктов взрыва и конструкционных материалов. Эти размеры зависят от требований, предъявляемых к рассчитываемому каскадному кумулятивному боеприпасу, и определяются предполагаемой структурой защиты бронированной цели, которую необходимо поразить. Тем самым предлагаемая конструкция каскадного кумулятивного боеприпаса является достаточно гибкой для решения задач поражения различных бронированных целей.

Так, массу гидродинамического ускорителя при сохранении его качества можно уменьшить, выполнив его стенки с переменной толщиной, которая уменьшается по мере удаления от большего основания конического раструба.

Повысить эффективность ударно-волновых процессов в зоне контакта "облицовка - гидродинамический ускоритель" и устранить явление множественного откола частиц облицовки у свободной поверхности можно за счет определенного сочетания физических свойств их материалов: акустическая жесткость материала ускорителя должна быть равна или выше акустической жесткости материала облицовки.

Дополнительное повышение скорости песта можно получить, если в корпусе каскадного кумулятивного боеприпаса в зоне основания кумулятивной облицовки выполнить внутреннюю кольцевую расточку, в которой разместить кольцевой вкладыш, изготовленный из материала с акустической жесткостью не ниже 4,8•10⁷ кг•м^-2с^-1. При этом в качестве материала кольцевого вкладыша могут быть использованы или уран, или молибден, или тантал, или сплавы вольфрама типа ВНЖ, ВНДС.

Задача поражения бронированной цели, оснащенной динамической защитой, решается лучше, если в каскадном кумулятивном боеприпасе металлические облицовки кумулятивных выемок разрывных зарядов разных каскадов изготовить из различных материалов так, чтобы плотности материалов облицовок разных каскадов последовательно увеличивались, начиная с заднего каскада.

В случае, если кумулятивный боеприпас состоит из двух каскадов, то в нем облицовку кумулятивной выемки разрывного заряда заднего каскада рекомендуется изготавливать из относительно более легкого металла, например из магния, или алюминия, или титана, или циркония, а облицовку кумулятивной выемки разрывного заряда переднего каскада - из железа, или ниобия, или кобальта, или никеля, или меди, или молибдена, или серебра, или палладия, или родия, или гафния, или тантала, или сплавов вольфрама типа ВНЖ, ВНДС, или урана, или золота, или рения, или платины.

Если же каскадный кумулятивный боеприпас состоит из трех каскадов, то в них облицовки кумулятивных выемок рекомендуется изготавливать: для заряда заднего каскада - из металла с низкой плотностью, например из магния, или алюминия или титана; для заряда среднего каскада - из металлов с плотностями от 6 до 10 г/см³, например из циркония, или железа, или ниобия, или кобальта, или никеля, или меди, или молибдена, или серебра; для заряда переднего каскада - из тяжелых металлов, таких как палладий, или родий, или гафний, или тантал, или сплавы вольфрама (типа ВНЖ, ВНДС), или уран, или золото, или рений, или платина.

Еще одним возможным способом регулирования параметров работы каскадного кумулятивного боеприпаса является изготовление кольцевых зарядов передаточных узлов и разрывных зарядов в разных каскадах из взрывчатых веществ с разной мощностью и разной скоростью детонации.

Металлические облицовки отсекателей разных каскадов могут быть изготовлены из различных материалов. Форма, геометрические размеры и материал этих облицовок выбираются по результатам газодинамических расчетов, выполненных для конкретной конструкции боеприпаса. В частности, облицовка отсекателя может быть выполнена в форме раструба.

Передний каскад боеприпаса, в отличие от установленных за ним других каскадов, не требует проведения операции отсечки песта или низкоскоростного участка собственной струи, поэтому он может состоять только из одной секции - разрывного заряда с кумулятивной выемкой и облицовкой, гидродинамическим ускорителем и кольцевым вкладышем.

При определенных условиях взаимодействия каскадного кумулятивного боеприпаса с бронированной целью возможна ситуация, когда максимально эффективно используется материал облицовки кумулятивной выемки разрывного заряда заднего каскада. В этом случае отсекатель заднего каскада не применяется по прямому назначению и конструктивно объединяется с передаточным узлом в одну секцию.

Время задержки в срабатывании конкретного каскада задается из условия отсутствия взаимодействия между собой кумулятивных струй, сформированных из облицовок разрывных зарядов соседних каскадов. Оно определяется временем детонации зарядов ВВ передаточного узла и отсекателя предыдущего каскада и временем детонации разрывного заряда конкретного каскада. В конструкции это время задержки реализуется через длину образующей кольцевого заряда ВВ передаточного узла.

Сокращение общей длины боеприпаса может быть достигнуто за счет размещения в объемах передаточных узлов заднего и среднего каскадов маршевого двигателя или аппаратурного отсека со сквозными центральными каналами; за счет выполнения кольцевого заряда ВВ в форме сильфона с постоянным или переменным шагом гофров; за счет сочетания того и другого.

Краткое описание фигур
На фиг.1-3 показана схема пробития брони кумулятивной струей и занесение в заброневое пространство бронированной цели песта.

На фиг.4 представлен общий вид кумулятивной торпеды осевого действия по патенту РФ 2034977, применяемой в качестве кумулятивного боеприпаса для поражения заброневого пространства бронированной цели.

На фиг.5 показан пример варианта исполнения каскадного кумулятивного боеприпаса, состоящего из трех каскадов.

На фиг. 1-3 последовательно показано как кумулятивная струя 1 пробивает броню 2, а заброневое пространство цели поражается потоком откольных осколков 3 и поражающим элементом - пестом 4.

Предлагаемая для применения в качестве кумулятивного боеприпаса конструкция кумулятивной торпеды осевого действия (см. фиг.4) содержит стальной корпус 5, взрыватель 6, детонационный распределитель 7, разрывной заряд ВВ 8 с кумулятивной выемкой и облицовкой 9 из меди (плотность 8,924 г/см³, объемная скорость звука 3927 м/с, акустическая жесткость 3,504•10⁷ кг•м^-2с^-1), гидродинамический ускоритель 10, изготовленный из стали (плотность 7,856 г/см³, объемная скорость звука 4595 м/с, акустическая жесткость 3,609•10⁷ кг•м^-2с^-1) и установленный на основание облицовки кумулятивной выемки, и обтекатель 11. Корпус 5 в зоне основания кумулятивной выемки выполнен с кольцевой расточкой на внутренней поверхности, в которой установлен кольцевой вкладыш 12, изготовленный из материала с высокой акустической жесткостью, например из вольфрамового сплава ВНЖ (плотность 19,2 г/см³, объемная скорость звука 4010 м/с, акустическая жесткость 7,707•10⁷ кг•м^-2с^-1).

Каскадный кумулятивный боеприпас (фиг.5) состоит из трех каскадов, последовательно размещенных в едином алюминиевом корпусе 13. Задний каскад (I) состоит из двух секций: разрывного заряда 14 с облицовкой 15 из металла с низкой плотностью, например алюминия (плотность 2,7 г/см³, объемная скорость звука 5280 м/с, акустическая жесткость 1,425•10⁷ кг•м^-2с^-1), гидродинамическим ускорителем 16, изготовленным из стали, кольцевым вкладышем 17 из вольфрамового сплава ВНЖ и объединенной с маршевым двигателем 18 передаточной секции 19 с кольцевым зарядом ВВ 20 и кольцевым защитным металлическим экраном 21, например из меди или из стали. Средний каскад (II) состоит из трех секций: разрывного заряда 22 с медной облицовкой 23, гидродинамическим ускорителем 24, изготовленным из стали, кольцевым вкладышем 25 из вольфрамового сплава ВНЖ; передаточного узла 26 с кольцевым зарядом ВВ 27 в форме сильфона и кольцевым защитным металлическим экраном 28, отсекателя 29 с зарядом ВВ 30 и обратной облицовкой 31 из меди, выполненной в форме раструба. Передний каскад (III) состоит из одной секции: разрывного заряда 32 с танталовой облицовкой 33 (плотность 16,65 г/см³, объемная скорость звука 3390 м/с, акустическая жесткость 5,644•10⁷ кг•м^-2с^-1), гидродинамическим ускорителем 34, изготовленным из вольфрамового сплава ВНЖ, кольцевым вкладышем 35 из вольфрамового сплава ВНЖ. Взрыватель 36 установлен на детонационном распределителе 37 только в разрывном заряде 14 заднего каскада.

Осуществление изобретения
Для осуществления способа поражения бронированной цели предлагается использовать в качестве кумулятивного боеприпаса конструкцию кумулятивной торпеды осевого действия, представленную на фиг.4, которая работает следующим образом.

При взаимодействии кумулятивного боеприпаса с бронированной целью выдается команда на срабатывание взрывателя 6, от инициирующего импульса которого через детонационный распределитель 7 детонирует разрывной заряд 8. Детонационная волна, распространяющаяся по разрывному заряду 8, достигнув поверхности облицовки 9, начинает процесс формирования кумулятивной струи и песта. При достижении детонационной волной переднего торца разрывного заряда под действием давления продуктов взрыва начинает разгоняться основание облицовки. Опирающийся на основание облицовки гидродинамический ускоритель 10 в течение времени, за которое не произойдет разрушение корпуса 5 в зоне основания облицовки и изменение формы самого ускорителя, исключит прорыв продуктов взрыва в зазоре между своей внутренней конической поверхностью и скользящей по этой поверхности кромкой облицовки 9. Тем самым основание облицовки приобретет дополнительную скорость. Отраженная от кольцевого вкладыша 12 ударная волна повышенной интенсивности успеет догнать движущуюся к оси зону основания облицовки и передаст ей дополнительный импульс. В тот момент, когда давление продуктов взрыва, заключенных в объеме, ограниченном корпусом 5, ускорителем 10 и облицовкой 9, станет недостаточным для дальнейшего ускорения основания облицовки, кромка облицовки сорвется с конической поверхности ускорителя 10. В результате сформируются кумулятивная струя 1 (см. фиг. 1-3) с повышенной скоростью хвостовых элементов и пест 4, который насквозь пройдет по каналу в броне 2, пробитому кумулятивной струей, и влетит в заброневое пространство цели. Получению высокоэффективной кумулятивной струи способствует то, что гидродинамический ускоритель 10 выполнен из материала с акустической жесткостью не ниже величины акустической жесткости материала облицовки, например для случая медной облицовки - из стали, что исключит образование множественного откола в зоне основания облицовки, и, соответственно, его отрицательное влияние на процесс формирования струи.

Приведенный на фиг.5 каскадный кумулятивный боеприпас работает следующим образом. По сигналу от контактного или неконтактного датчика цели срабатывает взрыватель 36, установленный на детонационном распределителе 37 разрывного заряда 14 заднего каскада. Из алюминиевой облицовки 15 формируются кумулятивная струя и пест. Роль гидродинамического ускорителя 16 и кольцевого вкладыша 17 в процессе формирования кумулятивной струи и песта подробно описана выше. Высокоскоростная струя и пест инициируют комплект динамической защиты, которым оснащена бронированная цель, снижая защитные характеристики бронированной цели и облегчая задачу ее поражения последующими каскадами кумулятивного боеприпаса. Детонационная волна из разрывного заряда 14 через кольцевой заряд 20 объединенной с маршевым двигателем 18 передаточной секции 19 передается разрывному заряду 22 среднего каскада. При этом кольцевой металлический экран 21 обеспечивает защиту внутренней полости боеприпаса, по которой движется кумулятивная струя заднего каскада, от воздействия продуктов взрыва кольцевого заряда 20 и разрывного заряда 22. Из медной облицовки 23 с участием гидродинамического ускорителя 24 и кольцевого вкладыша 25 формируются кумулятивная струя и пест, движущиеся вслед за алюминиевой струей заднего каскада. По кольцевому заряду, выполненному в форме сильфона 27, передаточного узла 26 детонационная волна передается заряду ВВ 30 отсекателя 29 и далее разрывному заряду 32 переднего каскада. Для согласования по скорости медной кумулятивной струи среднего каскада и танталовой кумулятивной струи переднего каскада, формируемой из облицовки 33, необходимо отсечь низкоскоростной участок медной кумулятивной струи и ее пест и тем самым исключить возможность их взаимодействия. Эту задачу выполняет метаемая на ось боеприпаса продуктами детонации заряда взрывчатого вещества 30 медная облицовка 31. В результате формируется эшелонированная система, состоящая из движущихся одна за другой медной и танталовой кумулятивных струй, которая, достигнув бронированной цели, пробьет броню и поразит заброневое пространство цели неизрасходованной на пробитие частью танталовой кумулятивной струи и танталовым пестом.

Промышленная применимость
Предлагаемый способ поражения бронированной цели кумулятивным боеприпасом и устройства для его реализации позволяют повысить поражающее действие кумулятивного боеприпаса за счет занесения во внутренний объем бронированной цели поражающего элемента - песта, ранее во всех известных конструкциях кумулятивных боеприпасов застревавшего в протяженном канале, пробитом в броне кумулятивной струей. Такой поражающий элемент обладает достаточной массой и скоростью, чтобы произвести разрушение внутренних узлов, агрегатов и приборов бронированной цели и вывести из строя персонал. Использование предлагаемого способа в конструкции кумулятивного боеприпаса позволяет повысить эффективность его заброневого действия за одно попадание. Кроме того, кумулятивные боеприпасы приобретают еще одно новое качество, заключающееся в том, что теперь весь материал облицовки кумулятивной выемки будет участвовать в процессе поражения бронированной цели: кумулятивная струя будет пробивать броню цели, а пест - поражать заброневое пространство цели, при этом интенсивность потока откольных осколков с тыльной поверхности брони значительно возрастет за счет увеличения длительности импульса ударной волны, распространяющейся по броне цели. Предложенная конструкция каскадного кумулятивного боеприпаса с повышенным могуществом воздействия на комплекс динамической защиты бронированных целей будет превосходить все известные схемы тандемных кумулятивных боеприпасов, выполненных в том же калибре.

Изобретение относится к области артиллерийского вооружения. Способ поражения бронированной цели заключается в том, что при взаимодействии кумулятивного боеприпаса с целью кумулятивной струей пробивают в броне сквозной канал, через который вслед за струей в заброневое пространство проникает пест, поражающий находящиеся там объекты. При этом для повышения скорости песта разрывной заряд кумулятивного боеприпаса оснащают гидродинамическим ускорителем в виде металлического усеченного конического раструба, опирающегося своим большим основанием на основание облицовки заряда и выполненного из материала с акустической жесткостью не меньшей, чем у материала облицовки, а на внутренней поверхности корпуса боеприпаса у основания кумулятивной выемки устанавливают кольцевой вкладыш из материала с высокой акустической жесткостью. Для осуществления способа используются каскадные кумулятивные боеприпасы, состоящие, по меньшей мере, из двух последовательно размещенных в корпусе осесимметричных каскадов, каждый из которых содержит три секции, а именно разрывной заряд с кумулятивной выемкой и облицовкой с гидродинамическим ускорителем и кольцевым вкладышем, отсекатель песта или низкоскоростного участка кумулятивной струи в виде заряда взрывчатого вещества со сквозным каналом в форме усеченного конуса с металлической облицовкой, обращенного большим основанием в сторону кумулятивной выемки разрывного заряда, и передаточный узел в виде тонкостенного кольцевого заряда взрывчатого вещества с защитным экраном, установленного между разрывным зарядом и отсекателем для передачи детонации от разрывного заряда к отсекателю. Разрывные заряды всех каскадов, кроме заднего, выполнены с центральными каналами для прохождения кумулятивной струи, формируемой предыдущими каскадами. Разрывной заряд заднего каскада снабжен взрывателем. В качестве вариантов для реализации способа поражения бронированной цели кумулятивный боеприпас может быть выполнен с передним каскадом, состоящим только из одной секции - разрывного заряда с гидродинамическим ускорителем и кольцевым вкладышем или с задним каскадом, состоящим из двух секций - разрывного заряда с гидродинамическим ускорителем и кольцевым вкладышем и объединенных функционально в одну секцию отсекателя и передаточного узла. Металлические облицовки кумулятивных выемок разрывных зарядов изготавливаются из различных материалов при последовательном увеличении плотности материалов, начиная с заднего каскада. В объеме передаточного узла может быть размещен аппаратурный отсек или маршевый двигатель с центральным сквозным каналом. Изобретение позволяет за счет занесения в заброневое пространство поражающего элемента - песта, содержащего до 80% материала кумулятивной облицовки, повысить поражающее действие боеприпаса в заброневом пространстве цели. 4 с. и 13 з.п. ф-лы, 5 ил.

1. Способ поражения бронированной цели при толщине брони, в несколько раз превышающей величину калибра кумулятивного боеприпаса, заключающийся в том, что при взаимодействии кумулятивного боеприпаса с бронированной целью срабатывает взрыватель боеприпаса с последующей детонацией разрывного заряда, продукты взрыва которого разгоняют облицовку с образованием кумулятивной струи, пробивающей броню с образованием сквозного канала, и песта, проникающего за кумулятивной струей в заброневое пространство и оказывающего в нем поражающее действие, при этом каждый разрывной заряд кумулятивного боеприпаса оснащают гидродинамическим ускорителем в виде металлического насадка в форме усеченного конического раструба, опирающегося своим большим основанием на основание облицовки и выполненного из материала с акустической жесткостью не меньшей величины акустической жесткости материала облицовки, и кольцевым вкладышем из материала с высокой акустической жесткостью, устанавливаемым на внутренней поверхности корпуса боеприпаса в зоне основания кумулятивной выемки, посредством которых создают дополнительный импульс, формирующий пест. 2. Каскадный кумулятивный боеприпас для поражения бронированной цели, содержащий корпус и состоящий по меньшей мере из двух, последовательно размещенных внутри этого корпуса, осесимметричных каскадов, каждый из которых в свою очередь, состоит из трех секций, а именно разрывного заряда с кумулятивной выемкой и металлической облицовкой, выполненной преимущественно в форме конуса, большим основанием обращенного в сторону цели, оснащенного гидродинамическим ускорителем в форме усеченного конического раструба, опирающегося своим большим основанием на основание облицовки и выполненного из материала с акустической жесткостью, не меньшей величины акустической жесткости материала облицовки, и кольцевым вкладышем из материала с высокой акустической жесткостью, установленным на внутренней поверхности корпуса в зоне основания облицовки, отсекателя песта или низкоскоростного участка кумулятивной струи, установленного перед разрывным зарядом и состоящего из заряда взрывчатого вещества со сквозным каналом в форме усеченного конуса с установленной в нем металлической облицовкой, большим основанием обращенного в сторону кумулятивной выемки разрывного заряда, и передаточного узла, установленного между разрывным зарядом и отсекателем и состоящего из тонкостенного кольцевого заряда взрывчатого вещества, обеспечивающего передачу детонации от разрывного заряда к отсекателю, и кольцевого защитного экрана, причем разрывные заряды всех каскадов, кроме заднего, выполнены с центральными сквозными каналами для беспрепятственного прохождения кумулятивных струй, формируемых предыдущими каскадами, а взрыватель установлен в разрывном заряде заднего каскада. 3. Каскадный кумулятивный боеприпас для поражения бронированной цели, содержащий корпус и состоящий по меньшей мере из двух последовательно размещенных внутри корпуса осесимметричных каскадов, при этом передний каскад состоит только из одной секции - разрывного заряда с кумулятивной выемкой и металлической облицовкой, выполненной преимущественно в форме конуса, большим основанием обращенного в сторону цели, оснащенного гидродинамическим ускорителем в форме усеченного конического раструба, опирающегося своим большим основанием на основание облицовки и выполненного из материала с акустической жесткостью, не меньшей величины акустической жесткости материала облицовки, и кольцевым вкладышем из материала с высокой акустической жесткостью, установленным на внутренней поверхности корпуса в зоне основания облицовки, а другие каскады состоят из трех секций, а именно разрывного заряда с кумулятивной выемкой и металлической облицовкой, выполненной преимущественно в форме конуса, большим основанием обращенного в сторону цели, оснащенного гидродинамическим ускорителем в форме усеченного конического раструба, опирающегося своим большим основанием на основание облицовки и выполненного из материала с акустической жесткостью, не меньшей величины акустической жесткости материала облицовки, и кольцевым вкладышем из материала с высокой акустической жесткостью, установленным на внутренней поверхности корпуса в зоне основания облицовки, отсекателя песта или низкоскоростного участка кумулятивной струи, установленного перед разрывным зарядом и состоящего из заряда взрывчатого вещества со сквозным каналом в форме усеченного конуса с установленной в нем металлической облицовкой, большим основанием обращенного в сторону кумулятивной выемки разрывного заряда, и передаточного узла, установленного между разрывным зарядом и отсекателем и состоящего из тонкостенного кольцевого заряда взрывчатого вещества, обеспечивающего передачу детонации от разрывного заряда к отсекателю, и кольцевого защитного экрана, причем разрывные заряды всех каскадов, кроме заднего, выполнены с центральными сквозными каналами для беспрепятственного прохождения кумулятивных струй, формируемых предыдущими каскадами, а взрыватель установлен в разрывном заряде заднего каскада. 4. Каскадный кумулятивный боеприпас для поражения бронированной цели, содержащий корпус и состоящий, по меньшей мере, из двух последовательно размещенных внутри корпуса осесимметричных каскадов, при этом задний каскад состоит из двух секций, а именно разрывного заряда с кумулятивной выемкой и металлической облицовкой, выполненной преимущественно в форме конуса, большим основанием обращенного в сторону цели, оснащенного гидродинамическим ускорителем в форме усеченного конического раструба, опирающегося своим большим основанием на основание облицовки и выполненного из материала с акустической жесткостью, не меньшей величины акустической жесткости материала облицовки, и кольцевым вкладышем из материала с высокой акустической жесткостью, установленным на внутренней поверхности корпуса в зоне основания облицовки, и объединенных функционально в одну секцию отсекателя и передаточного узла, установленного между разрывным зарядом и отсекателем, и состоящего из тонкостенного кольцевого заряда взрывчатого вещества, обеспечивающего передачу детонации от разрывного заряда к отсекателю, и кольцевого защитного экрана, а другие каскады состоят из трех секций, а именно разрывного заряда с кумулятивной выемкой и металлической облицовкой, выполненной преимущественно в форме конуса, большим основанием обращенного в сторону цели, оснащенного гидродинамическим ускорителем в форме усеченного конического раструба, опирающегося своим большим основанием на основание облицовки, и выполненного из материала с акустической жесткостью, не меньшей величины акустической жесткости материала облицовки, и кольцевым вкладышем из материала с высокой акустической жесткостью, установленным на внутренней поверхности корпуса в зоне основания облицовки, отсекателя песта или низкоскоростного участка кумулятивной струи, установленного перед разрывным зарядом и состоящего из заряда взрывчатого вещества со сквозным каналом в форме усеченного конуса с установленной в нем металлической облицовкой, большим основанием обращенного в сторону кумулятивной выемки разрывного заряда, и передаточного узла, установленного между разрывным зарядом и отсекателем и состоящего из тонкостенного кольцевого заряда взрывчатого вещества, обеспечивающего передачу детонации от разрывного заряда к отсекателю, и кольцевого защитного экрана, причем разрывные заряды всех каскадов, кроме заднего, выполнены с центральными сквозными каналами для беспрепятственного прохождения кумулятивных струй, формируемых предыдущими каскадами, а взрыватель установлен в разрывном заряде заднего каскада. 5. Каскадный кумулятивный боеприпас по любому из пп.2-4, отличающийся тем, что гидродинамический ускоритель выполнен с переменной толщиной стенки, уменьшающейся при удалении от большого основания. 6. Каскадный кумулятивный боеприпас по любому из пп.2-5, отличающийся тем, что корпус в зоне основания кумулятивной облицовки выполнен с кольцевой расточкой на внутренней поверхности, в которой размещен кольцевой вкладыш, изготовленный из материала с акустической жесткостью не ниже 4,8•10⁷ кг•м^-2с^-1. 7. Каскадный кумулятивный боеприпас по пп.2 и 6, или 3 и 6, или 4 и 6, отличающийся тем, что в качестве материала кольцевого вкладыша использованы или уран, или молибден, или тантал, или сплавы вольфрама типа ВНЖ, ВНДС. 8. Каскадный кумулятивный боеприпас по любому из пп.2-4, отличающийся тем, что металлические облицовки кумулятивных выемок разрывных зарядов разных каскадов изготовлены из различных материалов, при этом плотности материалов облицовок разных каскадов последовательно увеличиваются, начиная с заднего каскада. 9. Каскадный кумулятивный боеприпас по п.8, отличающийся тем, что он состоит из двух каскадов, при этом металлическая облицовка кумулятивной выемки разрывного заряда заднего каскада изготовлена из магния или алюминия, или титана, или циркония, а металлическая облицовка кумулятивной выемки разрывного заряда переднего каскада - из железа или ниобия, или кобальта, или никеля, или меди, или молибдена, или серебра, или палладия, или родия, или гафния, или тантала, или сплавов вольфрама типа ВНЖ, ВНДС, или урана, или золота, или рения, или платины. 10. Каскадный кумулятивный боеприпас по п.8, отличающийся тем, что он состоит из трех каскадов, при этом металлическая облицовка кумулятивной выемки разрывного заряда заднего каскада изготовлена из магния или алюминия, или титана, металлическая облицовка кумулятивной выемки разрывного заряда среднего каскада - из циркония или железа, или ниобия, или кобальта, или никеля, или меди, или молибдена, или серебра, а металлическая облицовка кумулятивной выемки разрывного заряда переднего каскада - из палладия или родия, или гафния, или тантала, или сплавов вольфрама типа ВНЖ, ВНДС, или урана, или золота, или рения, или платины. 11. Каскадный кумулятивный боеприпас по любому из пп.2-4, отличающийся тем, что кольцевые заряды передаточных узлов и разрывные заряды в разных каскадах выполнены из взрывчатых веществ с разной мощностью и разной скоростью детонации. 12. Каскадный кумулятивный боеприпас по любому из пп.2-4, отличающийся тем, что в объеме передаточного узла размещен аппаратурный отсек со сквозным центральным каналом. 13. Каскадный кумулятивный боеприпас по любому из пп.2-4, отличающийся тем, что в объеме передаточного узла размещен маршевый двигатель со сквозным центральным каналом. 14. Каскадный кумулятивный боеприпас по п.13, отличающийся тем, что кольцевой заряд взрывчатого вещества передаточного узла установлен внутри канала маршевого двигателя между внутренней стенкой маршевого двигателя и защитным металлическим экраном. 15. Каскадный кумулятивный боеприпас по любому из пп.2-4, отличающийся тем, что заряд взрывчатого вещества передаточного узла выполнен в форме сильфона с постоянным или переменным шагом гофров. 16. Каскадный кумулятивный боеприпас по любому из пп.2-4, отличающийся тем, что металлические облицовки отсекателей разных каскадов изготовлены из различных материалов, перечисленных в п.10. 17. Каскадный кумулятивный боеприпас по любому из пп.2-4, отличающийся тем, что металлическая облицовка отсекателя выполнена в форме раструба.