КАССЕТНЫЙ СНАРЯД "ХОРС" Российский патент 2004 года по МПК F42B12/62 

Изобретение относится к боеприпасам, а более конкретно к кассетным артиллерийским снарядам. Известны кассетные артиллерийские снаряды, содержащие корпус, дистанционный (временной) взрыватель, вышибной пороховой заряд, дно со срезаемой резьбой и набор осколочных боевых элементов. Отечественный 152 мм кассетный снаряд 3-O-13 содержит восемь цилиндрических элементов, каждый из которых снабжен ударным взрывателем. На траектории происходит выброс элементов назад по ходу снаряда, рассеивание их и падение на грунт с подрывом.

Недостатком снаряда является невозможность поражения целей в окопах, ходах сообщения и на обратных скатах.

Этот недостаток устранен в конструкции 105 мм снаряда АРАМ фирмы "Израэль Милитэри Индастриз" (европейский патент ЕР 0961098 А2) для танковой нарезной пушки. Осколочные боевые элементы выполнены в виде дисков (цилиндров малой высоты), уложенных по оси снаряда. Каждый боевой элемент снабжен детонатором с элементом замедления. Выброс элементов, как и в предыдущем случае, происходит назад по ходу снаряда. На полете торцом вперед элементы стабилизированы вращением. При траекторном подрыве происходит осколочное поражение цели сверху, в том числе и в окопах.

Принципиальный недостаток этой конструкции состоит в том, что в сторону цели (в нижний сектор осколочного поля) направляется только небольшая часть массы цилиндрической оболочки, причем осевое истечение продуктов детонации через торцы элементов значительно уменьшает скорость радиального разлета оболочки.

Настоящее изобретение направлено на устранение указанных недостатков.

Техническое решение состоит в том, что кассетный снаряд содержит корпус с размещенными в нем временным взрывателем и набором цилиндрических метательных блоков со средством их выброса, последовательно расположенных по оси снаряда и состоящих из корпуса блока, расположенного в нем заряда взрывчатого вещества и детонатора. Снаряд выполнен невращающимся на полете, снабжен блоком управления, включающим датчик углового положения снаряда относительно его продольной оси, устройство доворота снаряда в плоскости стрельбы в вертикальное положение относительно поверхности земли, устройство раскручивания снаряда вокруг продольной оси, взрыватель, выполненный с пиротехническим и детонационным каналами и ударным механизмом, и командный блок, осуществляющий последовательно доворот, раскручивание снаряда и выброс метательных блоков. Метательные блоки содержат металлические поражающие элементы, уложенные на торце блока, противоположном детонатору, а средство выброса метательных блоков выполнено в виде порохового заряда, общего для набора метательных блоков, или в виде индивидуальных вышибных пороховых зарядов для каждого из метательных блоков.

В частных вариантах снаряд выполнен с возможностью выброса набора метательных блоков в сторону, противоположную направлению движения снаряда, при этом блок управления расположен в передней части снаряда, а корпус снаряда снабжен ввинтным дном или снаряд выполнен с возможностью выброса набора метательных блоков по направлению движения снаряда.

Метательные блоки выполнены с плоскими, вогнутыми или выпуклыми торцевыми поверхностями, причем вершины торцевых поверхностей блока обращены в одну сторону.

Устройства доворота и раскручивания выполнены на основе отстрела балластных масс или с применением реактивных двигателей.

Устройства доворота и раскручивания выполнены так, что интервал времени между их включениями является переменной величиной, зависящей от величины угла между осью снаряда и поверхностью земли.

Командный блок содержит устройство, обеспечивающее регулируемые интервалы времени между отстрелами блоков.

Корпусы метательных блоков выполнены из высокоосколочных кремнистых сталей 60С2, 80С2, 80Г2С, или высокоуглеродистых сталей, или из легкого сплава, или армированной пластмассы.

Корпусы метательных блоков выполнены с заданным дроблением или с включением в состав корпуса готовых поражающих элементов.

Металлические поражающие элементы выполнены в виде однослойных или многослойных наборов готовых поражающих элементов, изготовленных из стали или тяжелых сплавов на основе вольфрама.

Готовые поражающие элементы выполнены в форме, обеспечивающей их плотную укладку в металлических поражающих элементах, например в форме куба или шестигранной призмы.

Металлические поражающие элементы выполнены с заданным дроблением за счет нанесения рифления, в том числе скрытой подрезки или структурных сеток, нанесенных лазерной, электронно-лучевой или локальной химико-термической обработкой.

Металлические поражающие элементы выполнены в форме вогнутой облицовки, предназначенной для формирования "ударного ядра".

Металлические поражающие элементы выполнены в виде пластин с нанесенными на них менисковыми выемками.

Фиг.1 - кассетный снаряд для гладкоствольного орудия с выбросом блоков назад, фиг.2 - кассетный снаряд для нарезного орудия с выбросом блоков вперед, фиг.3 - поперечное сечение снаряда по устройству доворота, фиг.4 - продольное сечение снаряда по устройству раскручивания, фиг.5 - поперечное сечение снаряда по устройству раскручивания, фиг.6, 7, 8 - конструктивные исполнения метательных блоков, фиг.9-14 - действие снаряда, фиг.15 - компьютерное моделирование взрыва метательного блока.

Снаряд для гладкоствольного орудия (фиг.1) содержит корпус 1 с ввинтным блоком стабилизатора 2, соединенным с корпусом посредством резьбы. В полости корпуса размещен набор метательных блоков 4 и вышибной пороховой заряд 3, а в передней части корпуса - командный блок 5 устройства раскручивания снаряда 6 вокруг продольной оси, устройство доворота снаряда 7 в плоскости стрельбы, датчик углового положения снаряда 8, головной дистанционно-ударный взрыватель 9 с приемником команд 10 и головным контактным узлом 11. Командный блок 5 электрически связан с устройствами 3, 6-11 и обеспечивает их согласованное действие при функционировании снаряда. Предусмотрено исполнение снаряда, при котором каждый метательный блок снабжен вышибным пороховым зарядом с автономным устройством воспламенения. Метательный блок 4 содержит корпус 12 с размещенным в нем детонатором 13, зарядом ВВ 14 и слоем готовых поражающих элементов (ГПЭ) 15.

Корпус метательного блока может быть выполнен из стали, например высокоосколочных кремнистых сталей 60С2 (патент №2079099, №2095740 РФ), 80С2, высокоуглеродистой эвтектоидной стали 80Г2С (патент №2153024 РФ), или из легкого сплава, например алюминиевого, или армированной пластмассы. Корпус может быть выполнен с заданным дроблением, например, с помощью рифления или нанесения структурных сеток, или с включением в состав корпуса готовых поражающих элементов. Для увеличения стойкости к перегрузкам при выстреле корпус метательного блока может быть выполнен с внутренними радиальными ребрами жесткости.

В заданной схеме метательные блоки выполнены с плоскими торцами и уложены в корпусе слоем ГПЭ вперед (по направлению движения снаряда). Блок управления 16 соединен с вышибным пороховым зарядом пиротехническим каналом 17, а с передним метательным блоком - детонационным каналом 18. Подкручивание снаряда на полете обеспечивается, например, с помощью односторонних скосов на перьях стабилизатора 19.

На фиг.2 представлен снаряд для нарезного орудия с выбросом метательных блоков вперед. В данной схеме основная часть блока управления 16 расположена в задней части снаряда. Головной контактный узел 11 и приемник команд 10 соединены с этой частью блока управления электрической связью (на фиг.2 не показана). Ввод команд может также производиться через донную часть снаряда, например, лазерным лучом через канал трубки стабилизатора 20 и оптическое окно 21.

На фиг.3 показан пример исполнения устройства 7 доворота снаряда в плоскости стрельбы (поперечное сечение устройства). В камерах сгорания 22 размещены вышибные пиротехнические заряды 23 с воспламенителями 24. Камера соединена с цилиндрическими каналами, в которых размещены балластные грузы 25, удерживаемые стопорами 26. Грузы закрыты герметичными крышками 27. Воспламенители 24 соединены с взрывателем каналом 28. Устройство доворота может быть выполнено с использованием реактивного двигателя.

На фиг.4 показан пример исполнения устройства раскручивания снаряда вокруг продольной оси. Устройство содержит шашку твердого топлива 29, диафрагму 30, воспламенитель 31 и расположенные по периферии косо поставленные сопла 32.

На фиг.5 показано поперечное сечение этого устройства по плоскости А-А.

На фиг.6-8 показаны примеры исполнения метательных блоков.

Блоки фиг.6 и 7 предназначены для создания осевых потоков ГПЭ и в общем случае содержат корпус 12 с детонатором 13, зарядом ВВ 14 и уложенным на его поверхности слоем ГПЭ 15.

На фиг.1, 6, 7 условно показано выполнение металлического поражающего элемента в виде однослойного набора шаров. Более рациональным является выполнение готовых поражающих элементов в форме, обеспечивающей их плотную укладку в металлическом поражающем элементе, например в форме куба или шестигранной призмы. ГПЭ могут быть выполнены как из стали, так и из тяжелых сплавов, например, на основе вольфрама, а укладка может быть выполнена как однослойной, так и многослойной.

Блок, представленный на фиг.7 обладает увеличенным углом разлета.

На фиг.8 представлен метательный блок, предназначенный для формирования "ударного ядра", содержащий вместо набора ГПЭ круглую вогнутую пластину 33. Металлический поражающий элемент может быть выполнен также в виде пластины с нанесенными на ней менисковыми выемками.

Действие снаряда, выполненного по схеме фиг.1, показано на фиг.9. Перед выстрелом в блок управления вводится команда на вид действия и при необходимости временная установка. На упрежденной дальности до цели временной взрыватель подает сигнал на командный блок. На этот же блок поступает сигнал от датчика углового положения снаряда. В момент совпадения направления отстрела балластных грузов вверх с плоскостью стрельбы подается команда на отстрел груза и начинается вращение снаряда приближенно в плоскости стрельбы. После прихода оси снаряда в вертикальное положение производится отстрел второго груза, в результате чего угловая скорость вращения снаряда в плоскости стрельбы становится равной нулю. Для предотвращения тормозящего воздействия набегающего потока воздуха на стабилизатор снаряд может быть снабжен устройством, производящим по команде с блока управления 16 отстрел стабилизатора или складывание перьев. После этого включается реактивный двигатель раскручивания снаряда. 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. После набора необходимого числа оборотов, обеспечивающих гироскопическую устойчивость полета метательных блоков, срабатывает вышибной пороховой заряд 5 и производится выброс метательных блоков из корпуса снаряда, а затем по истечении определенного промежутка времени - их подрыв с формированием осевых потоков ГПЭ, направленных на поверхность земли. При этом происходит поражение целей в окопах, обваловках, на обратных скатах.

Накрытие цели обеспечивается при выполнении условия

X≥6σ_x

где х - координата центра группы метательных блоков (цепочки блоков) относительно цели в момент подрыва,

σ_х - среднеквадратичное отклонение этой величины,

Х - длина цепочки летящих блоков.

Конструкция снаряда является адаптивной, т.е. в зависимости от задач стрельбы обеспечиваются также следующие виды действия:

- формированием потока ГПЭ вдоль траектории без доворота снаряда (фиг.10);

- траекторный разрыв снаряда с формированием кругового поля осколков корпуса после доворота снаряда без выброса метательных блоков (фиг.11);

- траекторный разрыв снаряда с формированием кругового поля осколков корпуса без доворота снаряда (фиг.12);

- наземный разрыв снаряда (фиг.13) с подвидами - мгновенное (осколочное), инерционное (осколочно-фугасное) и замедленное (фугасное) действия.

Подрыв снаряда без выброса метательных блоков осуществляется посредством детонационного канала 18 и передачи детонации вдоль набора блоков. В этом случае радиальное поле поражения формируется из осколков корпуса снаряда, осколков корпусов метательных блоков и частично из готовых поражающих элементов, уложенных на торцах блоков и вовлеченных в радиальное движение при разлете продуктов детонации. Толщина слоя ГПЭ выбирается из условия беспрепятственной передачи детонации от блока к блоку.

Схема действия снаряда, содержащего метательные элементы, выполненные в соответствии с фиг.8, представлена на фиг.14. При подрыве метательного блока пластина получает скорость 1200-1600 м/с, в результате чего происходит формирование компактного элемента ("ударного ядра"), поражающего относительно слабобронированную верхнюю проекцию танка или других бронецелей, а также бетонных укрытий.

Предлагаемый снаряд при использовании его в качестве танкового имеет значительные преимущества перед прототипом - танковым снарядом АРАМ. Он может полностью заменить в боекомплекте танка штатный осколочно-фугасный снаряд, существенно увеличивая при этом огневые возможности танка и перечень решаемых задач. Ниже приводятся характеристики перспективного 125 мм кассетного снаряда заявляемой конструкции к танковой пушке Д-81.

Масса снаряда 26 кг

Масса метательного блока (с учетом массы детонационного узла) 2 кг

Количество метательных блоков 6

Общая масса метательных блоков 12 кг

Относительная масса метательных блоков 0,46

Масса корпуса со стабилизатором 11 кг

Масса блока управления 3 кг

Масса заряда ВВ блока 0,58 кг

Масса металлического поражающего элемента (слоя ГПЭ) 0,667 кг

Толщина металлического поражающего элемента (слоя ГПЭ) 10 мм

Масса одного ГПЭ 5 г

Количество ГПЭ в одном блоке 133

Общее количество ГПЭ в снаряде 800

Наружный диаметр блока 110 мм

Высота блока 53 мм

Расчетная скорость ГПЭ 890 м/с

Результирующая скорость по оси при скорости снаряда 800 м/с 1690 м/с

Кинетическая энергия осевого потока ГПЭ 5,7 МДж

Длина цепочки метательных блоков 50 м

Вероятность поражения расчета ПТУР в бронижелетах на открытой местности на дальности 2000 м не ниже 0,9

Вероятность поражения расчета ПТУР в окопе не ниже 0,7

Пробиваемая толщина броневой крыши при исполнении метательного блока по фиг.8 не менее 60 мм

Вероятность поражения бронированной самоходной установки ПТУР не ниже 0,5

Расчетная скорость ГПЭ и закон распределения ГПЭ в конусе разлета получены путем компьютерного моделирования процесса взрыва метательного блока (фиг.15) (см. В.А. Одинцов, Н.Р. Долгопятова и др. "Моделирование процесса метания осколочной пластины с помощью двумерного гидрокода". //Оборонная техника. - 2001. - №1-2, с.8).

Этот снаряд также весьма перспективен для включения в боекомплект пехотных орудий ближнего действия (штурмовых) (см. А.И. Николаев, В.А. Одинцов "Для региональных конфликтов нужны штурмовые орудия". //Вооружение. Политика. Конверсия. №5, 2000, с.6, В.А. Одинцов "Региональные войны: нужны штурмовые орудия". //Техника и вооружение, №2, 2001, с. 22). Стрельба невращающимся снарядом из нарезного ствола обеспечивается применением "плавающего" ведущего пояска 34.

Изобретение относится к боеприпасам, а именно к кассетным артиллерийским снарядам. Снаряд содержит корпус с размещенными в нем временным взрывателем и набором цилиндрических метательных блоков со средством их выброса, последовательно расположенных по оси снаряда и состоящих из корпуса блока, расположенного в нем заряда взрывчатого вещества и детонатора. Снаряд выполнен невращающимся на полете, снабжен блоком управления, включающим датчик углового положения снаряда относительно его продольной оси, устройство доворота снаряда в плоскости стрельбы в вертикальное положение относительно поверхности земли, устройство раскручивания снаряда вокруг продольной оси, взрыватель, выполненный с пиротехническим и детонационным каналами и ударным механизмом, и командный блок, осуществляющий последовательно доворот, раскручивание снаряда и выброс метательных блоков. Метательные блоки содержат металлические поражающие элементы, уложенные на торце блока, противоположном детонатору, а средство выброса метательных блоков выполнено в виде порохового заряда, общего для набора метательных блоков, или в виде индивидуальных вышибных пороховых зарядов для каждого из метательных блоков. Использование изобретения позволяет повысить поражающие действие снаряда. 14 з.п. ф-лы, 15 ил.

1. Кассетный снаряд, содержащий корпус с размещенными в нем временным взрывателем и набором цилиндрических метательных блоков со средством их выброса, последовательно расположенных по оси снаряда и состоящих из корпуса блока, расположенного в нем заряда взрывчатого вещества, и детонатора, отличающийся тем, что снаряд выполнен невращающимся на полете, снабжен блоком управления, включающим датчик углового положения снаряда относительно его продольной оси, устройство доворота снаряда в плоскости стрельбы в вертикальное положение относительно поверхности земли, устройство раскручивания снаряда вокруг продольной оси, взрыватель, выполненный с пиротехническим и детонационным каналами и ударным механизмом, и командный блок, осуществляющий последовательно доворот, раскручивание снаряда и выброс метательных блоков, метательные блоки содержат металлические поражающие элементы, уложенные на торце блока, противоположном детонатору, а средство выброса метательных блоков выполнено в виде порохового заряда общего для набора метательных блоков или в виде индивидуальных вышибных пороховых зарядов для каждого из метательных блоков.2. Снаряд по п.1, отличающийся тем, что он выполнен с возможностью выброса набора метательных блоков в сторону, противоположную направлению движения снаряда, при этом блок управления 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.4. Снаряд по п.1, отличающийся тем, что метательные блоки выполнены с плоскими, вогнутыми или выпуклыми торцевыми поверхностями, причем вершины торцевых поверхностей блока обращены в одну сторону.5. Снаряд по п.1, отличающийся тем, что устройства доворота и раскручивания выполнены на основе отстрела балластных масс или с применением реактивных двигателей.6. Снаряд по любому из п.1 или 5, отличающийся тем, что устройства доворота и раскручивания выполнены так, что интервал времени между их включениями является переменной величиной, зависящей от величины угла между осью снаряда и поверхностью земли.7. Снаряд по п.1, отличающийся тем, что командный блок содержит устройство, обеспечивающее регулируемые интервалы времени между отстрелами блоков.8. Снаряд по п.1, отличающийся тем, что корпуса метательных блоков выполнены из высокоосколочных кремнистых сталей 60С2, 80С2, 80Г2С или высокоуглеродистых сталей.9. Снаряд по п.1, отличающийся тем, что корпуса метательных блоков выполнены из легкого сплава или армированной пластмассы.10. Снаряд по п.1, отличающийся тем, что корпуса метательных блоков выполнены с заданным дроблением или с включением в состав корпуса готовых поражающих элементов.11. Снаряд по п.1, отличающийся тем, что металлические поражающие элементы выполнены в виде однослойных или многослойных наборов 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 форме, обеспечивающей их плотную укладку в металлических поражающих элементах, например в форме куба или шестигранной призмы.13. Снаряд по п.1, отличающийся тем, что металлические поражающие элементы выполнены с заданным дроблением за счет нанесения рифления, в том числе скрытой подрезки или структурных сеток, нанесенных лазерной, электронно-лучевой или локальной химико-термической обработкой.14. Снаряд по п.1, отличающийся тем, что металлические поражающие элементы выполнены в форме вогнутой облицовки, предназначенной для формирования "ударного ядра".15. Снаряд по п.1, отличающийся тем, что металлические поражающие элементы выполнены в виде пластин с нанесенными на них менисковыми выемками.