ФУГАСНО-КУМУЛЯТИВНАЯ БОЕВАЯ ЧАСТЬ Российский патент 2003 года по МПК F42B12/10 

Изобретение относится к области оборонной техники и может быть использовано в конструкциях снабженных взрывателями контактного типа боевых частей (БЧ) многоцелевого назначения, а именно в БЧ фугасно-кумулятивного действия.

Известны БЧ кумулятивного действия, например, по патентам ФРГ 2553191, МКИ F 42 В 1/00 и 2901500, МКИ F 42 В 1/02, содержащие разрывной заряд и кумулятивную облицовку, предназначенные для поражения целей кумулятивным действием.

Конструкции кумулятивных БЧ характеризуются значительным направленным действием, в результате чего область поражения имеет большую глубину и малые радиальные размеры, и цель или ее уязвимые агрегаты, не попавшие в зону движения элементов кумулятивной струи (КС), не получают требуемых для ее поражения разрушений. Повысить фугасное действие кумулятивных БЧ, обеспечивающее увеличение радиуса области поражения путем применения для изготовления разрывного заряда взрывчатых веществ (ВВ) фугасного действия, имеющих высокий тротиловый эквивалент за счет введения в состав ВВ большого количества горючих компонентов, например порошка алюминия, не удается. Причина, приводящая к значительному снижению характеристик КС, - низкая метательная способность фугасных взрывчатых составов (ВС), имеющих большое процентное содержание твердой металлизированной горючей фракции (до 30-50%) и высокая неоднородность распространяющегося по таким составам фронта детонации.

Кроме того, для обеспечения формирования КС в головной части отсека БЧ перед кумулятивной облицовкой требуется создать свободную зону размером не менее одного калибра заряда. Это ограничивает размеры разрывного заряда, масса которого определяет параметры фугасного действия, характеризуемого энергией, переданной взрывом окружающей среде или элементам конструкции цели действием воздушной (подводной или подземной) ударной волны.

Таким образом, использование известных технических решений не позволяет обеспечить достаточно высокий уровень как кумулятивного, так и фугасного действия для известных конструкций кумулятивных БЧ.

Известны боевые части фугасного действия, например, по патенту ФРГ 1411912, МКИ F 42 В 13/12 и патенту США 3742859, МКИ F 42 В 1/00, разрывные заряды которых состоят из центрального и концентрически ему расположенного внешнего заряда, выполненных из фугасных ВС с различными скоростями детонации.

В техническом решении по патенту ФРГ 1411912 центральный заряд выполнен из ВС с повышенной по сравнению с ВС внешнего заряда скоростью детонации. Внешний заряд выполнен из ВС с пониженной скоростью детонации, но увеличенного фугасного действия. Увеличения фугасного действия во всех известных современных рецептурах взрывчатых составов добиваются введением в состав ВС большого количества высокоэнергетических горючих добавок, энергия большей части которых выделяется уже после завершения процесса детонации, при их сгорании в кислороде воздуха, с которым перемешиваются разлетающиеся в процессе взрыва продукты детонации. Для БЧ, разрывной заряд которой выполнен по патенту ФРГ 1411912, такая разница скоростей детонации при инициировании со стороны заднего (по полету) торца приводит к уменьшению отклонения от нормали к поверхности внешнего заряда направления разлета продуктов детонации, содержащих большое количество горючих добавок, не прореагировавших на первом (детонационном) эпапе взрыва фугасного ВС. Для БЧ контактного действия такое изменение направления движения продуктов детонации сокращает потери не прореагировавших на первом этапе горючих добавок, попадающих при разлете на поверхность цели и теряющих способность к взаимодействию с кислородом воздуха. Это способствует увеличению энергии взрыва фугасного ВС и, как следствие, увеличивает фугасное действие БЧ.

Вместе с тем, отсутствие в указанных конструкциях фугасных БЧ кумулятивного действия снижает уровень эффективности поражения широкого спектра прочных целей, например, таких как бронетехника или долговременные огневые точки, снабженные бронезакрытиями.

Наиболее близкой по технической сущности и достигаемому результату к заявляемому решению является конструкция устройства по патенту США 4033265 от 05.06.77 г. , МКИ F 42 В 13/12, состоящего из расположенного в корпусе разрывного заряда, выполненного из однородного ВВ, и профилированной кумулятивной облицовки. Кумулятивная облицовка является передней крышкой корпуса и имеет вид круглой пластины, периферийная часть которой выполнена плоской, а центральная часть вогнута внутрь корпуса по форме сегмента сферы, толщина которого больше, чем толщина периферийной части. Данное техническое решение выбрано в качестве прототипа.

БЧ, выполненная в cooтветствии с описанным в прототипе техническим решением, при функционировании создает направленный высокоскоростной поток - кумулятивную струю, формируемую центральной сферической частью облицовки, которая движется к цели, преодолевая передние отсеки боеприпаса и создавая в них полость для прохождения осколочного потока, формируемого периферийной частью облицовки.

Указанный прототип обладает следующими недостатками:
- плоская форма периферийной части профилированной кумулятивной облицовки не обеспечивает формирование компактного осколочного потока, способного свободно, без взаимодействия со стенками полости, образованной кумулятивной струей, достичь поверхности цели, что уменьшает пробивное кумулятивное действие БЧ;
- применение разрывного заряда из однородного, фугасного или бризантного ВВ не позволяет обеспечить для данной БЧ одновременно высокого фугасного и комулятивного действия.

Действительно, как отмечалось выше, фугасные составы кроме низкой метательной способности характеризуются еще и повышенной неоднородностью характеристик фронта детонации, что препятствует созданию эффективно функционирующего кумулятивного заряда. При этом любой бризантный состав, выбранный для надежного формирования эффективной кумулятивной струи, не может соперничать с современными фугасными, в частности металлизированными, взрывчатыми составами в способности создания мошной воздушной ударной волны. Как показывает опыт, тротиловый эквивалент взрыва разрывного заряда кумулятивной БЧ, снаряженной современными бризантными ВВ, равен примерно 1-1,3, в то время как аналогичная характеристика разрывных зарядов из современных фугасных ВС достигает значений 1,75-2,0.

Задачей, на решение которой направлено предлагаемое изобретение, является повышение эффективности фугасно-кумулятивной БЧ путем увеличения ее пробивного действия, достигаемого за счет совершенствования формы кумулятивной облицовки и, по меньшей мере, сохранения фугасного действия за счет применения выполненного из разных ВС комбинированного разрывного заряда, фугасное действие которого равноценно (либо выше) действию однородного фугасного заряда аналогичной массы.

Требуемый технический результат достигается тем, что в отличие oт известного устройства, состоящего из расположенного в корпусе разрывного заряда, выполненного из однородного ВВ и профилированной кумулятивной облицовки, являющейся передней крышкой корпуса и имеющей вид круглой пластины, периферийная часть которой выполнена плоской, а центральная часть вогнута внутрь корпуса по форме сегмента сферы, толщина которого больше, чем толщина периферийной части, в заявляемой боевой части:
- профилированная кумулятивная облицовка выполнена в виде сферического сегмента, в центральной части которого имеется утолщение;
- разрывной заряд выполнен комбинированным, состоящим из переднего заряда из бризантного ВВ, примыкающего к облицовке по всей ее сферической поверхности, и заднего заряда из фугасного, металлизированного ВС, внутри которого концентрично расположен центральный заряд из бризантного ВВ, торцом контактирующий с равным ему по диаметру утолщением на облицовке.

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

Каждый из вышеуказанных существенных признаков необходим, а их совокупность является достаточной для достижения новизны качества нового сверхэффекта, не присущего признакам в их разобщенности.

Сущность предложенного технического решения поясняется чертежом, на котором изображена конструкция фугасно-кумулятивной боевой части.

Предлагаемая боевая часть состоит из профилированной кумулятивной облицовки 1 с утолщением в центральной части, заднего заряда 2, выполненного из фугасного металлизированного ВВ, внутри которого концентрично расположен центральный заряд 3 из бризантного ВВ, контактирующий торцом с утолщением на облицовке, переднего разрывного заряда 4 из бризантного ВВ, примыкающего к внешней стороне облицовки, и инициирующего устройства 5.

Предлагаемая БЧ функционирует следующим образом. При подаче команды на подрыв срабатывает инициирующее устройство 5, вызывающее детонацию центрального разрывного заряда 3. Высокоскоростной фронт детонации, распространяющийся по заряду 3, инициирует в заряде 2 детонационную волну, распространяющуюся с меньшей скоростью, в результате чего направление распространения фронта детонационнцой волны отклоняется в сторону нормали к боковой поверхности заряда 2 в большей мере, чем в случае создания детонационной волны в аналогичном по размеру однородном заряде ВВ.

При подходе детонационной волны к переднему торцу центрального заряда происходит формирование детонационной волны в заряде 4, распространяющейся с более высокой скоростью, чем в заряде 2. За счет более высокой скорости детонации в заряде 4 осуществляется дополнительный разворот направления распространения фронта детонационной волны в заряде 2 в направлении нормали к его боковой поверхности.

Это позволяет увеличить скорость разлета и уменьшить угол отклонения oт нормали к поверхности заряда потока продуктов детонации заряда 2. Это обеспечивает увеличение количества горючих добавок, попадающих в область перемешивания продуктов детонации и окружающего БЧ воздуха, и приводит к увеличению той части энергии взрыва, которая выделяется после завершения процесса детонации при сгорании горючих добавок.

Для БЧ контактного действия эффективность реализации условий разлета продуктов детонации заряда 2 с меньшим углом отклонения направления движения от нормали к поверхности заряда еще более очевидна, так как при этом уменьшается количество горючих добавок, попадающих на поверхность цели или грунта и теряющих способность к реакции с кислородом воздуха.

Под действием давления продуктов детонации переднего разрывного заряда 4, выполненного из бризантного ВВ, из профилированной кумулятивной облицовки 1 формируется компактный высокоскоростной поражающий элемент (малоградиентная КС). Выполнение всей облицовки в виде сферического сегмента позволяет на расстоянии порядка 0,5 ее калибра осуществить формирование поражающего элемента, способного пробивать преграды из броневой стали толщиной до 1 калибра.

Эта характерная особенность предложенной схемы делает ее незаменимой при функционировании БЧ через передний отсек боеприпаса либо в контакте с целью.

Утолщение, выполненное в центральной части облицовки, уменьшает градиент скорости в центральной части формируемого поражающего элемента. Высокая метательная способность центрального заряда, выполненного из бризантного ВВ, обеспечивает дополнительное увеличение скорости движения головной части поражающего элемента, повышая его пробивную способность.

Поскольку подрыв заряда 4 осуществляется детонационной волной, распространяющейся по центральному заряду 3, имеющему повышенные по сравнению с задним фугасным зарядом 2 детонационные характеристики, форма детонационной волны и кумулятивное действие предлагаемой конструкции боевой части не зависят от симметрии функционирования заднего заряда, например, в результате неоднородности его компонент или разноплотности. При этом достигается дополнительное повышение стабильности кумулятивного действия заявляемой БЧ.

Количественные оценки правильности выбора построения схемы заявляемой БЧ, в части выбора геометрии кумулятивной облицовки, соотношения масс заднего и комбинированного зарядов ВВ, производились с помощью численных расчетов и подтверждены экспериментально на макетах БЧ.

В результате отработана конструкция БЧ калибра ~140 мм с медной профилированной облицовкой и комбинированным зарядом, обладающая следующими основными техническими характеристиками:
Масса комбинированного разрывного заряда - ~3,6 кг
Соотношение масс заднего заряда из фугасного металлизированного ВВ и комбинированного заряда в целом - ~0,75
Глубина пробития в нормаль с частостью 1,0 брони средней твердости на фокусных расстояниях от 0 до 5,7 калибров - более 1 калибра
Тротиловый (ТИТ) эквивалент взрыва в воздушной ударной волне на пике в 0,5 бар по:
- избыточному давлению - более 2
- импульсу - более 2,2
Экспериментальное определение тротиловых эквивалентов разрывных зарядов, выполненных из того же фугасного ВС, из которого изготавливался задний заряд заявляемой БЧ, показало, что среднее значение тротилового эквивалента однородного разрывного заряда цилиндрической формы массой от 3 до 10 кг, подрываемого со стороны заднего по полету торца заряда, лежит в диапазоне 1,7-1,8.

Таким образом видно, что применение предлагаемой конструкции БЧ позволяет наряду с обеспечением высокого для известных фугасных БЧ бронепробивного действия, добиться уровня тротилового эквивалента не менее чем обеспечивает фугасная БЧ с однородным разрывным зарядом.

Следовательно, результаты экспериментального определения работоспособности предлагаемого технического решения показывают, что:
- за счет использования профилированной облицовки в виде сферического сегмента с утолщением по центру, выполнения разрывного заряда комбинированным с центральным и передним зарядами из бризантного ВВ обеспечивается увеличение глубины и повышение надежности пробивного действия БЧ;
- за счет использования комбинированного разрывного заряда, в котором масса заряда из фугасного, металлизированного ВС составляет около 75% общей массы заряда, обеспечивается фугасное действие не ниже, чем фугасное действие БЧ, разрывной заряд которой выполнен однородным из фугасного ВС той же рецептуры и массы.

Изобретение относится к оборонной технике и может быть использовано в конструкциях снабженных взрывателями контактного типа боевых частей многоцелевого назначения. Боевая часть содержит профилированную кумулятивную облицовку и разрывной заряд. Кумулятивная облицовка выполнена в виде сферического сегмента с утолщением по центру. Разрывной заряд выполнен комбинированным, состоящим из переднего заряда из бризантного ВВ, примыкающего к облицовке по всей ее сферической поверхности, и заднего заряда из фугасного металлизированного ВВ. Внутри заднего заряда концентрично расположен центральный заряд из бризантного ВВ, торцом контактирующий с равным ему по диаметру утолщением на облицовке. Такое выполнение боевой части позволяет значительно повысить ее эффективность. 1 ил.

Фугасно-кумулятивная боевая часть, содержащая профилированную кумулятивную облицовку и разрывной заряд, отличающаяся тем, что кумулятивная облицовка выполнена в виде сферического сегмента с утолщением по центру, а разрывной заряд выполнен комбинированным, состоящим из переднего заряда из бризантного ВВ, примыкающего к облицовке по всей ее сферической поверхности, и заднего заряда из фугасного металлизированного ВВ, внутри которого концентрично расположен центральный заряд из бризантного ВВ, торцом контактирующий с равным ему по диаметру утолщением на облицовке.