ОСКОЛОЧНЫЙ СНАРЯД НАПРАВЛЕННОГО ДЕЙСТВИЯ "СТРИБОГ" Российский патент 2004 года по МПК F42B12/20 

Изобретение относится к боеприпасам, а более конкретно к осколочным снарядам направленного действия. Известны конструкции снарядов (ракет), например [1, 2], создающих радиально-направленные осколочные потоки.

Снаряд содержит направленную осколочную боевую часть, выполненную с отклонением от осевой симметрии, содержащую заряд взрывчатого вещества с расположенной на его боковой стороне осколочной пластиной, траекторный взрыватель неконтактного или временного типа с детонатором, твердотопливный двигатель, стабилизатор и устройство стабилизации по крену. Основным недостатком конструкции является невозможность реализации направленного осевого действия (создания осколочного потока по направлению полета), которое во многих случаях боевого применения могла бы обеспечить резкое увеличение эффективности действия по целям, например, при настильной стрельбе по наземным целям за счет большой глубины поражения, при стрельбе по воздушным целям с использованием неконтактного взрывателя типа "Дальномер" и в ряде других случаев.

Настоящее изобретение направлено на устранение указанного недостатка.

Техническое решение состоит в том, что осколочный снаряд направленного действия содержит направленную осколочную боевую часть, выполненную с отклонением от осевой симметрии, содержащую заряд взрывчатого вещества с расположенной на его боковой стороне осколочной пластиной и траекторный взрыватель с детонатором, устройство стабилизации по крену, продольная ось боевой части расположена параллельно оси снаряда, снаряд снабжен устройством траекторного доворота в плоскости, проходящей через касательную к траектории и нормальной к плоскости стрельбы на угол 90°, а между траекторным взрывателем и детонатором заряда взрывчатого вещества установлен элемент замедления.

В частных вариантах изобретения элемент замедления выполнен с временем срабатывания, равным времени доворота снаряда на угол 90°, и может быть снабжен выключателем.

Траекторный взрыватель может быть выполнен или временного, или неконтактного, или командного типа и снабжен приемником команд и головным контактным узлом.

Устройство траекторного доворота выполнено балластного, струйного или аэродинамического типа.

В устройстве балластного типа оси балластных грузов расположены перпендикулярно плоскости осколочной пластины по разные стороны от нее.

В устройстве аэродинамического типа рули снаряда установлены в вертикальной плоскости и выполнены с возможностью отклонения в одну сторону относительно этой плоскости.

Корпус боевой части выполнен из легкого сплава или армированной пластмассы.

Осколочная пластина выполнена в виде однослойного или многослойного набора готовых поражающих элементов, или пластины заданного дробления, или пластины с выдавленными на ней сферическими углублениями, обращенными вершинами к заряду взрывчатого вещества.

Готовые поражающие элементы выполнены из стали или тяжелых сплавов на основе вольфрама в форме, обеспечивающей их плотную укладку в наборе.

Корпус имеет боковую отделяемую панель, расположенную напротив осколочной пластины, и пиротехнический механизм отделения пластины.

Боевая часть снабжена дополнительным детонатором, при этом детонаторы расположены на торцах заряда взрывчатого вещества или на поверхности, противоположной осколочной пластине, и выполнены с синхронным или раздельным срабатыванием.

Устройства стабилизации снаряда по крену известны, описаны в литературе и широко применяются в конструкциях управляемых ракет. Применительно к артиллерийскому снаряду управление по крену используется в конструкции 120 мм танкового крышебойного снаряда ХМ STAFF американской фирмы "Эллайент тексистемз".

Сущность изобретения поясняется чертежами:

фиг.1 - артиллерийский снаряд гладкоствольного танкового орудия; фиг.2 - ракета, как частный вариант снаряда; фиг.3 - штурмовая авиабомба, как частный вариант снаряда; фиг.4 - геометрия направленного потока ГПЭ; фиг.5-10 - варианты исполнения заряда ВВ и осколочной пластины при цилиндрическом корпусе снаряда; фиг.11-13 - варианты исполнения снаряда при корпусе нетрадиционной схемы; фиг.14 - штурмовая авиабомба с увеличенным углом разлета; фиг.15 - схема действия танкового снаряда; фиг.16 - взаимное положение плоскостей стрельбы и доворота; фиг.17, 18 - действие снаряда без доворота; фиг.19 - действие штурмовой авиабомбы.

Снаряд для гладкоствольного орудия (фиг.1) содержит корпус 1, соединенный посредством резьбы со стабилизатором 2, снабженным раскрывающимися перьями. Снаряд показан с отделенной боковой панелью 3. В полости корпуса размещен заряд взрывчатого вещества (ВВ) 4, имеющий с одной стороны плоскую поверхность, на которую уложена осколочная пластина 5 заданного дробления. В заряде ВВ выполнено гнездо под детонатор 6. Головная часть снаряда, соединенная с корпусом резьбой, содержит устройство 7 стабилизации снаряда по крену, траекторный взрыватель 8 временного, неконтактного или командного типа, устройство 9 отстрела балластных грузов, замедлитель 10, приемник команд 11, головной контактный узел 12.

Время срабатывания замедлителя, масса балластных грузов, скорость их отстрела и экваториальный момент инерции снаряда согласованы таким образом, чтобы обеспечить за время замедления поворот снаряда в плоскости, проходящей через касательную к траектории и нормальной к плоскости стрельбы вокруг оси, нормальной к этой плоскости и проходящей через центр его масс, на угол 90°.

На фиг.2 представлено исполнение снаряда в виде ракеты, снабженной реактивным двигателем 13. Корпус выполнен тонкостенным из стеклопластика или легких сплавов по условиям минимальной потери скоростей ГПЭ при проходе через стенку корпуса. В данном случае осколочная пластина 5 выполнена в виде слоя готовых поражающих элементов (ГПЭ). ГПЭ выполняются из стали или тяжелых сплавов, например, на основе вольфрама, формой, обеспечивающей их плотную укладку в слое (куб, шестигранная призма, параллелепипед). Боевая часть ракеты 14 содержит два детонатора: головной 6 и донный 15, что позволяет управлять геометрией осколочного поля за счет склонения потока в сторону распространения детонации. При подрыве головного детонатора поле склоняется в сторону кормы ракеты, при подрыве донного детонатора - в сторону носа ракеты. Синхронный подрыв обоих детонаторов приводит к уменьшению меридионального угла Δϕ и одновременно к повышению скорости ГПЭ, вылетающих из средней части осколочной пластины, за счет образования здесь зоны высокого давления при столкновении детонационных волн.

На фиг.3 представлен пример исполнения боеприпаса в виде авиационной штурмовой бомбы. Корпус бомбы имеет квадратное сечение. Осколочная пластина имеет выдавленные на ней полусферические выемки (мениски) 16, обращенные вершинами к заряду ВВ и предназначенные для формирования ударных ядер. Рули 17 расположены в вертикальной плоскости.

На фиг.4 представлена геометрия направленного потока ГПЭ. Размеры снаряда принимаются пренебрежимо малыми по сравнению с размерами поля, все траектории осколков исходят из одной точки (Δϕ - меридиональный угол разлета, Δθ - экваториальный угол разлета).

На фиг.5-10 показаны сечения различных вариантов выполнения заряда ВВ и осколочной пластины в случае, когда корпус снаряда имеет традиционную цилиндрическую форму. Наиболее простая конфигурация с тонкостенным корпусом осколочной пластиной в виде плоской однослойной укладки ГПЭ (для наглядности показаны ГПЭ сферической формы) и объемом за пластиной, целиком заполненной ВВ, представлена на фиг.4. На фиг.5 представлено исполнение снаряда с многослойной укладкой ГПЭ выпуклой формы, обеспечивающей увеличение экваториального угла разлета Δθ, зарядом ВВ пластинчатой формы с расположением детонатора 18 на тыльной поверхности заряда, что также способствует увеличению экваториального угла разлета, и заполнением свободных объемов ячеистым заполнителем 19. На фиг.7 представлена осколочная пластина, выполненная укладкой двух слоев ГПЭ различной ширины, на фиг.8 - осколочная пластина вогнутой формы, на фиг. 9 - осколочная пластина заданного дробления и пиротехническое устройство 20 отделения панели 21, на фиг.10 - осколочная пластина с выдавленными на ней полусферическими выемками (менисками).

На фиг.11-13 представлены примеры исполнения корпусов снарядов нетрадиционной формы с асимметричными сечениями.

Во всех вышерассмотренных случаях для обеспечения правильного полета снаряда целесообразно обеспечить совпадение центра масс сечения с осью снаряда. При невозможности выполнения этого требования компенсация дисбаланса масс должна быть обеспечена за счет аэродинамического управления снарядом.

Как уже указывалось выше, снаряд может быть выполнен с расположением детонаторов на торцах заряда (односторонним или двухсторонним), а также на поверхности, противоположной осколочной пластине. Наряду с этим возможна установка на этой поверхности нескольких детонаторов с синхронным или раздельным срабатыванием, а также установка детонационной разводки.

На фиг.14 представлено исполнение авиабомбы нетрадиционной формы с увеличенным углом разлета Δϕ. Авиабомба в плане имеет выпуклые боковые стенки, одна из которых является осколочной пластиной заданного дробления. Детонатор расположен на противоположной стенке в среднем сечении бомбы. Действие бомбы аналогично действию инженерной мины направленного осколочного действия МОН-50.

Схема действия снаряда гладкоствольной танковой пушки представлена на фиг.15. Перед выстрелом дальномер танка определяет дальность Д до цели. Дальность S до точки А подачи команды на разворот снаряда определяется как

S=Д-R-U,

где R - дальность пролета за время разворота снаряда на угол 90°, U - упрежденная дальность подрыва. Бортовой вычислитель рассчитывает полетное время на дальность S и посредством автоматического установщика вводит указанное время во взрыватель контактным или бесконтактным способом. Стабилизация снаряда по крену может проводиться сразу после вылета снаряда из канала ствола, то есть на всей траектории, либо на последнем участке траектории перед точкой А. В точке А подается команда на отстрел балластных грузов, в результате чего снаряд начинает вращаться в плоскости, проходящей через касательную к траектории и нормальной к плоскости стрельбы (фиг.16), и в точке В приходит в положение, при котором ось снаряда располагается перпендикулярно траектории, а осколочная пластина обращена к цели. В этот момент срабатывание замедлителя вызывает подрыв снаряда. При этом формируется осевой поток готовых поражающих элементов или осколков заданного дробления пластины, стелющийся вдоль поверхности земли и имеющий в поперечном сечении форму овала.

Таким образом, предлагаемый снаряд обеспечивает значительно более высокую эффективность поражения целей по сравнению с обычным осколочно-пучковым снарядом [3, 4, 5, 6], так как с одной стороны он имеет большую площадь контакта взрывчатое вещество - осколочная пластина, что увеличивает долю энергии заряда ВВ, переходящей в кинетическую энергию потока осколков, а с другой - обеспечивает более рациональную форму потока по сравнению с коническим потоком снаряда [3], в котором при настильной стрельбе поражающие элементы верхней части поперечного сечения пучка летят выше цели, а поражающие элементы нижней части попадают в грунт.

Конструкция снаряда допускает также поражение цели радиально-направленным пучком. Основными вариантами являются поражение наземных целей, в том числе расположенных в окопах, обваловках на обратных скатах, пучком, направленным вниз (фиг.17), и поражение воздушных целей на промахе (фиг.18). В первом случае устройство управления креном обеспечивает полет снаряда пластиной вниз, во втором обеспечивает такой полет, при котором пластина обращена к цели. Замедлитель выключен, то есть подрыв происходит при срабатывании траекторного взрывателя.

Предлагаемый снаряд весьма перспективен для легких вертолетотранспортабельных штурмовых орудий мобильных сил [7]. 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, например, 152 мм штурмовой гаубицы "Тверь", малы (250-300 м/с), возможность использования обычных пороховых шрапнелей и картечных снарядов отпадает и наиболее перспективными являются кассетные осколочно-пучковые снаряды [8] и снаряды данного типа.

Действие маловысотной (штурмовой) авиабомбы, выполненный по фиг.3, представлено на фиг.19. При маловысотном бомбометании обычных бомб с круговым осколочным полем большую опасность для самолета - носителя представляют осколки корпуса. Предложенная конструкция с исполнением корпуса из безосколочных материалов устраняет эту опасность. Осколочный поток с боковой поверхности бомбы направлен вперед и не создает опасности для самолета.

Доворот бомбы осуществляется аэродинамическим способом за счет установки рулей 17 с отклонением в одну сторону относительно плоскости симметрии бомбы.

Выполнение бомбы или ракеты с корпусом прямоугольного, треугольного или полукруглого сечения позволит реализовать так называемое конформное расположение боеприпасов на самолете (расположение в продольных нишах заподлицо с внешней поверхностью самолета), что позволило значительно снизить аэродинамическое сопротивление самолета. Этот фактор будет иметь особенно существенное значение для гиперзвуковых (М=4-10) летательных аппаратов.

В случае необходимости снаряд может быть использован как обычный осколочный снаряд ударного действия. В этом случае перед выстрелом вводится через приемник команд 11 установка на ударное (контактное) срабатывание взрывателя, осуществляемое с помощью головного контактного узла 13. При этом точка прицеливания сносится от цели в сторону, противоположную направлению движения осколочного потока.

Величина угла разлета Δθ в экваториальной плоскости зависит от профиля пластины в поперечном сечении. Плоская пластина обеспечивает средние значения угла Δθ, вогнутая - уменьшенные, выпуклая - увеличенные. Оптимальные значения угла Δθ определяются условиями боевого применения снарядов. Для снарядов, предназначенных для действия по наземным целям, определяющими факторами являются величины угла падения снаряда θ_с и предельное угловое отклонение θ₀ оси осколочного потока от касательной к траектории. Например, при угле θ_с, близком к нулю (настильная стрельба из танка на небольшие дальности), и малом значении θ₀ целесообразно иметь малые значения Δθ<5°, что обеспечит высокую плотность осколочного поля.

Следует отметить, что наряду с рассмотренным выше способом подрыва возможен другой способ задания момента подрыва, связанный с определением текущего положения снаряда в плоскости доворота.

При наличии командной связи снаряда с орудием, снабженным радиолокатором, момент прихода оси в положение подрыва, то есть в положение, нормальное к траектории, может быть определен, например, по достижению максимума величины отражающей поверхности снаряда. Другой способ состоит в непрерывном измерении отрицательного ускорения с помощью установленного в снаряде датчика.

Литература

1. Патент № 5661254 США, F 41 F 3/4, опубл. 26.08.97.

2. Патент № 6276278 B 1 США, F 42 B 12/00, опубл. 21.08.01.

3. Патент № 2018779 РФ, F 42 B 12/32, опубл. 30.08.94, бюл. № 16.

4. Патент № 2137085 РФ, F 42 B 12/32, опубл. 10.09.99, бюл. № 25.

5. Патент № 5900580 США, F 42 B 12/04, опубл. 04.05.99.

6. Патент № 19648355 А1 ФРГ, F 42 B 12/32, опубл. 15.07.99.

7. Николаев А.И., Одинцов В.А. Для региональных конфликтов нужны штурмовые орудия. Вооружение. Политика. Конверсия. № 5(35), 2000.

8. Патент № 2194240 РФ, F 42 B 12/32, опубл. 10.12.02, бюл. № 34.

Изобретение относится к боеприпасам, в частности к конструкции осколочных снарядов направленного действия. Снаряд содержит направленную осколочную боевую часть, выполненную с отклонением от осевой симметрии, содержащую заряд взрывчатого вещества с расположенной на его боковой стороне осколочной пластиной и траекторный взрыватель с детонатором, устройство стабилизации по крену. Продольная ось боевой части расположена параллельно оси снаряда. Снаряд снабжен устройством траекторного доворота в плоскости, проходящей через касательную к траектории и нормальной к плоскости стрельбы на угол 90°, а между траекторным взрывателем и детонатором заряда взрывчатого вещества установлен элемент замедления. Использование изобретения позволяет повысить эффективность действия снаряда за счет обеспечения направленного потока поражающих элементов. 11 з.п. ф-лы, 19 ил.

1. Осколочный снаряд направленного действия, содержащий направленную осколочную боевую часть, выполненную с отклонением от осевой симметрии, содержащую заряд взрывчатого вещества с расположенной на его боковой стороне осколочной пластиной и траекторный взрыватель с детонатором, устройство стабилизации по крену, отличающийся тем, что продольная ось боевой части расположена параллельно оси снаряда, снаряд снабжен устройством траекторного доворота в плоскости, проходящей через касательную к траектории и нормальной к плоскости стрельбы на угол 90°, а между траекторным взрывателем и детонатором заряда взрывчатого вещества установлен элемент замедления.2. Снаряд по п.1, отличающийся тем, что элемент замедления выполнен с временем срабатывания, равным времени доворота снаряда на угол 90°.3. Снаряд по п.1, отличающийся тем, что траекторный взрыватель выполнен или временного, или неконтактного, или командного типа и снабжен приемником команд и головным контактным узлом.4. Снаряд по п.1, отличающийся тем, что устройство траекторного доворота выполнено балластного, струйного или аэродинамического типа.5. Снаряд по п.4, отличающийся тем, что в устройстве балластного типа оси балластных грузов расположены перпендикулярно плоскости осколочной пластины по разные стороны от нее.6. Снаряд по п.4, отличающийся тем, что в устройстве аэродинамического типа рули снаряда установлены в вертикальной плоскости и выполнены с возможностью отклонения в одну сторону относительно этой плоскости.7. Снаряд по п.1, отличающийся тем, что корпус боевой части выполнен из легкого сплава или армированной пластмассы.8. Снаряд по п.1, отличающийся тем, что осколочная пластина выполнена в виде однослойного или многослойного набора готовых поражающих элементов, или пластины заданного дробления, или пластины с выдавленными на ней сферическими углублениями, обращенными вершинами к заряду взрывчатого вещества.9. Снаряд по п.8, отличающийся тем, что готовые поражающие элементы выполнены из стали или тяжелых сплавов на основе вольфрама в форме, обеспечивающей их плотную укладку в наборе.10. Снаряд по п.1, отличающийся тем, что корпус имеет боковую отделяемую панель, расположенную напротив осколочной пластины, и пиротехнический механизм отделения пластины.11. Снаряд по п.1, отличающийся тем, что его боевая часть снабжена дополнительным детонатором, при этом детонаторы расположены на торцах заряда взрывчатого вещества или на поверхности, противоположной осколочной пластине, и выполнены с синхронным или раздельным срабатыванием.12. Снаряд по п.1, отличающийся тем, что элемент замедления снабжен выключателем.