КУМУЛЯТИВНЫЙ ЗАРЯД Российский патент 2005 года по МПК F42B1/02 

Изобретение относится к боеприпасам и может применяться в конструкциях, в которых используются кумулятивные заряды.

Известен кумулятивный заряд (по патенту US 6026750, МПК⁷ F 42 B 12/10, опубликованный 22.02.2000 г.), который содержит заряд взрывчатого вещества (ВВ), кумулятивную облицовку, выполненную равнотолщинной и имеющую удлиненную хвостовую концевую часть, в которой выполнен центральный канал по оси заряда, вокруг которой симметрично расположено множество радиальных отверстий, сообщающихся с центральным каналом. В центральном канале и радиальных отверстиях содержится инициирующий заряд ВВ.

Недостатком этого кумулятивного заряда является то, что кумулятивная облицовка выполнена равнотолщинной. При этом при формировании кумулятивной струи не достигается высокого темпа ее вытягивания, что требует для получения большого бронепробития при малых расстояниях от кумулятивного заряда до преграды.

Также недостатком является наличие центрального канала и множества радиальных отверстий для инициирования заряда взрывчатого вещества, потому что для получения детонационной волны, одновременно подходящей к поверхности кумулятивной облицовки, необходимо очень точное изготовление множества радиальных отверстий, что приводит к увеличению стоимости изделия, в противном случае разновременный подход детонационной волны к кумулятивной облицовке приведет к ее несимметричному схлопыванию и соответственно уменьшению бронепробития.

Расходящийся детонационный фронт относительно слабо нагружает облицовку вблизи вершины (ниже давление, ниже скорость). Снижается скорость носа струи, что приводит к снижению бронепробития.

В заряде отсутствует корпус, а толщина ВВ вблизи основания заряда стремится к нулю. В результате из-за малой толщины ВВ вблизи основания и отсутствия инертного подпора для продуктов взрыва участки облицовки вблизи основания неэффективно разгоняются взрывом. Таким образом, наиболее массивная часть облицовки неэффективно отбирает энергию. Значительная доля массы облицовки и заряда ВВ оказывается фактически неиспользованной.

Известен другой кумулятивный заряд (по патенту US 5614692, МПК⁷ F 42 B 1/02, опубликованный 25.03.1997 г.), выбранный в качестве прототипа, как наиболее близкий по количеству сходных признаков и решаемой задаче. Данный кумулятивный заряд содержит корпус, заряд взрывчатого вещества, кумулятивную облицовку переменной толщины в форме раструба с увеличением толщины от вершины к основанию, при этом угол наклона между осью заряда и касательной к образующей облицовки увеличивается от вершины к основанию.

Недостатками известного решения являются:

- в описанном кумулятивном заряде неоптимально выбрана толщина раструба облицовки в месте его перехода в вершину, в результате чего участки раструба облицовки вблизи вершины не успевают к моменту схлопывания на оси отобрать максимальную энергию от продуктов взрыва, и в носовой части струи имеется участок с обратным градиентом скорости (см. патент США № 5614692, рисунок 5). Скорость носа струи, являющаяся основным параметром, определяющим бронепробитие, не достигает максимально возможного значения;

- в облицовке использована равнотолщинная полусферическая вершина, переходящая в раструб, имеющий эквивалентную толщину в месте перехода. При такой геометрии облицовки неизбежно непроизводительно теряется часть материала облицовки вблизи вершины. Неэффективно используется пространство внутри кумулятивного заряда по его длине;

- заряд ВВ у основания облицовки контактирует с открытым пространством. В этом случае отсутствует инерционный подпор продуктов взрыва. Газообразные продукты детонации быстро вытекают из пространства между основанием корпуса заряда и основанием облицовки. При этом снижается эффективность разгона участков облицовки вблизи основания, в которых заключена основная масса облицовки.

Задачей, стоящей в данной области техники, является увеличение бронепробития при технологической пригодности кумулятивного заряда к изготовлению.

Техническим результатом заявляемого решения является повышение бронепробития путем получения симметричной относительно оси кумулятивной струи.

Указанный технический результат достигается за счет того, что кумулятивный заряд, содержащий корпус, заряд взрывчатого вещества, кумулятивную облицовку в форме раструба с увеличением ее толщины от вершины к основанию и углом наклона касательной к образующей облицовки относительно оси, увеличивающимся от вершины к основанию, основание раструба выполнено в виде внешнего кольцевого буртика, примыкающего к внутренней поверхности корпуса и торцу заряда взрывчатого вещества, высота буртика равна или больше толщины раструба в месте примыкания его к буртику, а его ширина составляет не менее 0.5 мм, толщины вершины t₁ ^обл по оси заряда и t₂ ^обл в точке сопряжения с раструбом выбираются из следующего соотношения:

где

К_1,2 - коэффициент, определяемый расчетным путем по следующейформуле: где

ρ_к, ρ_обл, ρ_ВВ - плотности материала корпуса, материала облицовки и заряда взрывчатого вещества соответственно;

t₁ ^к - толщина корпуса по оси заряда;

t₂ ^к - толщина корпуса по нормали к касательной к образующей внешней поверхности облицовки;

t₁ ^обл, t₁ ^ВВ - толщина облицовки и заряда взрывчатого вещества по оси заряда;

t₂ ^обл, t₂ ^ВВ - толщины облицовки и заряда взрывчатого вещества по нормали к касательной к образующей внешней поверхности облицовки.

Кумулятивная облицовка может быть выполнена так, что образующие внутренней и внешней поверхностей облицовки выполнены сопряжением или пересечением дуг окружностей.

Выполнение основания раструба кумулятивной облицовки в виде внешнего кольцевого буртика, примыкающего к внутренней поверхности корпуса и торцу заряда взрывчатого вещества и имеющего высоту равную или больше толщины раструба в месте примыкания его к буртику, а также ширину, составляющую не менее 0.5 мм, позволяет не уменьшать толщину слоя заряда ВВ вблизи основания облицовки. Буртик препятствует контакту продуктов взрыва со свободным пространством и в совокупности с корпусом кумулятивного заряда обеспечивает инертный подпор продуктов взрыва. При этом повышается эффективность передачи энергии участкам облицовки вблизи основания, что приводит к увеличению рабочей длины струи и соответственно к увеличению бронепробития.

Выполнение толщины вершины t₁ ^обл по оси заряда и t₂ ^обл в точке сопряжения с раструбом выбирается из следующего соотношения:

где

K_1,2 - коэффициент, определяемый расчетным путем по следующей формуле: где

ρ_к, ρ_обл, ρ_ВВ - плотности материала корпуса, материала облицовки и заряда взрывчатого вещества соответственно;

t₁ ^к - толщина корпуса по оси заряда;

t₂ ^к - толщина корпуса по нормали к касательной к образующей внешней поверхности облицовки;

t₁ ^обл, t₁ ^ВВ - толщина облицовки и заряда взрывчатого вещества по оси заряда;

t₂ ^обл, t₂ ^ВВ - толщины облицовки и заряда взрывчатого вещества по нормали к касательной к образующей внешней поверхности облицовки, - позволяет обеспечить формирование носа кумулятивной струи с максимальной скоростью при минимальном продольном размере вершинной части кумулятивного заряда. Одновременно обеспечивается максимальное использование материала облицовки в области вершины облицовки.

Выполнение образующих внутренней и внешней поверхностей кумулятивной облицовки сопряжением или пересечением дуг окружностей позволяет увеличить технологичность изготовления кумулятивного заряда, что приводит к снижению стоимости его изготовления.

На чертеже изображен общий вид заявляемого устройства, где

1 - корпус кумулятивного заряда;

2 - заряд взрывчатого вещества;

3 - система инициирования;

4 - раструб кумулятивной облицовки;

5 - вершина кумулятивной облицовки;

6 - буртик кумулятивной облицовки.

Примером конкретного выполнения заявляемого устройства может служить кумулятивный заряд, имеющий корпус, выполненный из материала сталь 20 ГОСТ 1050-80, заряд взрывчатого вещества, выполненный из материала ОМА ТУ84-760-78, кумулятивную облицовку, выполненную из материала медь M1 ГОСТ 859-2001, систему инициирования, выполненную из пластического ВВ ПТ-83 АОТУ 472. Основание раструба имеет буртик высотой 1,15 мм и шириной 1,8 мм, толщина облицовки в вершине - 1,55 мм, в месте сопряжения вершины с раструбом - 0,6 мм, толщина раструба в месте примыкания его к буртику - 0,9 мм, толщина буртика - 0,9 мм, а ширина буртика - 1,9 мм.

Работает заявляемое устройство следующим образом:

Через систему инициирования 3 детонационный импульс передается на заряд взрывчатого вещества 2, размещенный в корпусе 1, где формируется симметричная детонационная волна, движущаяся вдоль поверхности кумулятивной облицовки от вершины 5 к основанию. Подход детонационной волны на поверхность облицовки происходит в точке вершины 5, находящейся на оси заряда. При этом вершина облицовки 5 обеспечивает инертный подпор продуктов взрыва в близи оси заряда 2. За время удержания детонационная волна успевает распространиться до места перехода раструба 4 в вершину 5. Участок раструба облицовки 4 в месте перехода в вершину 5 разгоняется продуктами взрыва, достигая максимально возможной скорости схлопывания. К моменту схлопывания на оси этого начального участка раструба вершина облицовки 5 не успевает достигнуть точки схлопывания этого участка и не мешает формированию носа струи, который имеет максимальную скорость без участка с обратным градиентом. Далее идет последовательное схлопывание участков раструба 4 от точки перехода раструба 4 в вершину 5 к основанию облицовки с образованием кумулятивной струи, имеющей монотонно убывающий профиль скорости. При достижении детонационной волны основания заряда 2 буртик 6, выполненный на основании облицовки в совокупности с корпусом 1 кумулятивного заряда 2, обеспечивает инертный подпор продуктов взрыва. В результате увеличивается время воздействия давления продуктов взрыва на участки облицовки вблизи основания. Основание облицовки отбирает максимальную энергию и при схлопывании на оси формирует работоспособный хвостовой участок струи. Таким образом, рабочий участок струи, обеспечивающий бронепробитие, формируется из всей длины кумулятивной облицовки, начиная от точки перехода раструба 4 в вершину 5 и кончая буртиком 6 на основании облицовки.

Область применения: кумулятивные боеприпасы. Сущность изобретения: кумулятивный заряд содержит корпус 1, заряд взрывчатого вещества (ВВ) 2, средство инициирования 3, размещенное на оси заряда, и разнотолщинную кумулятивную облицовку 4 в форме раструба с увеличенной толщиной от вершины к основанию, при этом угол наклона между осью заряда и касательной к образующей облицовки увеличивается от вершины к основанию, при этом основание раструба выполнено в виде внешнего кольцевого буртика, примыкающего к внутренней поверхности корпуса и торцу заряда взрывчатого вещества, высота буртика равна или больше толщины раструба в месте примыкания его к буртику, а его ширина составляет не менее 0.5 мм, толщины вершины t₁ ^обл по оси заряда и t₂ ^обл в точке сопряжения с раструбом выбираются из определенного соотношения. Технический результат: повышение уровня бронепробития путем формирования симметричной относительно оси кумулятивной струи. 1 з.п.ф-лы, 1 ил.

1. Кумулятивный заряд, включающий корпус, заряд взрывчатого вещества и разнотолщинную кумулятивную облицовку в форме раструба с увеличением толщины от вершины к основанию, при этом угол наклона касательной к образующей облицовки относительно оси увеличивается от вершины к основанию, отличающийся тем, что основание раструба выполнено в виде внешнего кольцевого буртика, примыкающего к внутренней поверхности корпуса и торцу заряда взрывчатого вещества, высота буртика равна или больше толщины раструба в месте примыкания его к буртику, а его ширина составляет не менее 0,5 мм, толщины вершины t₁ ^обл по оси заряда и t₂ ^обл в точке сопряжения с раструбом выбираются из следующего соотношения:

где К_1,2 - коэффициент, определяемый расчетным путем по следующей формуле:

ρ_к, ρ_обл, ρ_ВВ - плотности материала корпуса, материала облицовки и заряда взрывчатого вещества соответственно;

t₁ ^к - толщина корпуса по оси заряда;

t₂ ^к - толщина корпуса по нормали к касательной к образующей внешней поверхности облицовки;

t₁ ^обл, t₁ ^ВВ - толщины облицовки и заряда взрывчатого вещества по оси заряда;

t₂ ^обл, t₂ ^ВВ - толщины облицовки и заряда взрывчатого вещества по нормали к касательной к образующей внешней поверхности облицовки.