ОСКОЛОЧНО-ФУГАСНАЯ БОЕВАЯ ЧАСТЬ Российский патент 2006 года по МПК F42B12/20 

Изобретение относится к оборонной технике и может быть использовано при создании высокоточных управляемых снарядов или ракет малого и среднего калибра.

Известны управляемые реактивные снаряды, содержащие в своем составе боевые части различного типа, применяемые для поражения бронированной и небронированной техники, авиационной техники на стоянках и в полете на небольшой высоте, живой силы в естественных и искусственных укрытиях и т.д. Управление снарядом в процессе его полета к цели позволяет добиться высокой точности попадания в цель. Конструкции таких снарядов и особенности способов их применения, позволяющие обеспечить высокую эффективность действия, описаны, например, в патентах РФ №2197708 МКИ⁷ F 42 В 15/18, 12/52, опубл. 27.01.03, Бюл. №3; №2194941 МКИ⁷ F 42 В 12/00, опубл. 20.12.02, Бюл. №35; №2191983 МКИ⁷ F 42 В 15/00, опубл. 27.10.02, Бюл. №30 и т.д.

Известно, что повысить эффективность поражающего действия снаряда можно за счет увеличения массы боевой части. В ряде случаев такой подход позволяет увеличить фугасное, осколочное и бронепробивное действие снаряда. Однако в случае малых и средних калибров возможности увеличения массы боевой части снаряда ограничены, так как требуют значительного изменения конструкции и массы всего боеприпаса.

Известно, что начальные параметры воздушной ударной волны (ВУВ), образующейся при срабатывании основного заряда цилиндрической формы, типичной для основного заряда фугасной боевой части, зависят от формы и направления движения детонационной волны по заряду ВВ (см., например, Физика взрыва / Под ред. Л.П.Орленко. - Изд. 3-е, переработанное. - В 2 т.Т.2, М. - ФИЗМАТЛИТ, 2002. - стр.1-22;, Овчинников О.Ф и др. Оборонная техника, №3-4, 2003, - стр.42-44; M.Held, Propellants, Explosives, Pyrotechnics 27, 279-283 (2002)). При этом амплитуда и импульс ВУВ, направление движения которой совпадает с направлением распространения детонационной волны по заряду ВВ, заметно превосходит параметры воздушной ударной волны, двигающейся в других направлениях. Расстояния, на которых проявляются указанные начальные неоднородности свойств ВУВ, составляют несколько десятков радиусов заряда.

Поэтому технические решения, позволяющие управлять направлением движения детонационной волны по заряду ВВ, для боеприпасов, диапазон промахов у которых лежит в пределах указанных выше нескольких десятков радиусов основного заряда, имеют практическое значение.

В качестве прототипа изобретения принят многоцелевой снаряд по патенту РФ №2080548 МКИ⁶ F 42 В 12/02, опубл. 27.05.97, Бюл. №15, содержащий боевую часть, состоящую из расположенных по оси снаряда и соединенных с помощью разъемного соединения по плоскости, перпендикулярной оси снаряда, головного и донного блоков, каждый из которых содержит корпус, заряд взрывчатого вещества и взрывательное устройство. Головной и донный блоки могут быть соединены между собой электрической связью. Основным вариантом исполнения прототипа подразумевается использование блоков осколочно-фугасного действия. Как следует из описания прототипа, сборка блоков осуществляется при помощи резьбового соединения, одна часть которого выполнена на корпусе головного блока, а вторая - на корпусе донного блока.

Признаки прототипа, общие с заявляемой конструкцией управляемого снаряда: боевая часть, содержащая расположенные по оси снаряда и соединенные с помощью разъемного соединения по плоскости, перпендикулярной оси снаряда, головной и донный блоки осколочно-фугасного действия, каждый из которых содержит корпус, заряд взрывчатого вещества и взрыватель.

Указанный прототип имеет ряд недостатков, устранив которые можно повысить его эффективность.

В частности, существенным недостатком обладает конструкция узла соединения головного и донного осколочно-фугасных блоков в единую боевую часть. А именно, как следует из описания и рисунков, иллюстрирующих основное исполнение и варианты конструкции прототипа, при стыковке головного и донного блоков обеспечивается плотное, без зазоров соединение корпусов. Такое соединение препятствует эффективному управлению направлением распространения детонационной волны (ДВ) по заряду ВВ. А именно принятое в прототипе конструктивно-компоновочное решение требует применения для головного и донного блоков разных взрывателей, соответственно головного и донного исполнения. При этом эффективность управления формой ДВ мала, так как большинство известных взрывателей имеет разброс времени срабатывания в несколько десятков микросекунд. Это не позволяет обеспечить требуемую для создания детонационной волны заданной формы одновременность срабатывания конечных узлов ПИМов взрывателей головного и донного блоков, и, следовательно, не позволяет реализовать требуемое перераспределение параметров воздушной ударной волны и осколочного потока, образующихся при взрыве.

Кроме того, размещение блоков вплотную друг к другу обеспечивает передачу детонации от основного заряда одного блока к другому непосредственно через примыкающие друг к другу торцы блоков. При этом взаимодействие расположенных вплотную друг к другу блоков приводит к нерациональному распределению осколков корпуса в меридиональном угле разлета, выражающемуся в перенасыщении плотности потока осколков в центральной части угла разлета и недостаточной плотности на его передней и задней границах. Такое распределение осколков в меридиональном угле разлета ведет к снижению эффективности осколочного действия.

Технической задачей, на решение которой направлено заявляемое изобретение, является повышение эффективности боеприпаса за счет управления параметрами фугасного и осколочного действия.

Для решения задачи в отличие от известной боевой части, состоящей из двух установленных соосно и соединенных по плоскости, перпендикулярной оси боевой части блоков, каждый из которых содержит корпус, основной заряд взрывчатого вещества и взрывательное устройство, в предлагаемой осколочно-фугасной боевой части в воздушном зазоре между блоками размещены промежуточный заряд, взрывательное устройство головного блока с датчиком цели, срабатывающим при малых углах подхода к поверхности цели и предохранительно-исполнительным механизмом, конечный узел которого размещен вплотную к промежуточному заряду, соединенному с передаточными зарядами, размещенными в каналах блоков, при этом передаточные заряды отделены от основных зарядов взрывонепроводящими прокладками и способны обеспечить передачу с заданной разновременностью инициирующего импульса к дополнительным детонаторам обоих блоков, причем соединение промежуточного и передаточных зарядов выполнено по схеме детонационного диода, препятствующего передаче инициирующего импульса в обратном направлении, а взрывательное устройство донного блока с датчиком цели, срабатывающим при углах подхода к поверхности цели, близких к нормали, размещено на заднем по полету торце блока, кроме того не менее двух дополнительных зарядов, выполненных из ВВ, имеющего большую чувствительность к удару, чем ВВ основного заряда, размещено на заднем торце головного блока.

В качестве датчиков цели взрывательных устройств могут быть применены датчики цели направленного действия любого типа, например пассивного инерционного, работающего при возникновении перегрузки заданной амплитуды, либо реакционного, дающего сигнал на срабатывание при смятии головного обтекателя ракеты, и замыкании изолированных реакционных контактов датчика. Могут быть также применены активные датчики, например оптические, срабатывающие при отражении от поверхности цели посланного в ее сторону оптического сигнала.

Взрывательное устройство донного блока для обеспечения срабатывания БЧ при углах подхода к поверхности цели, близким к нормали, должно снабжаться датчиком цели, имеющим узкую диаграмму направленности и ориентированном в направлении оси БЧ. Для обеспечения срабатывания БЧ при малых углах подхода к поверхности цели взрывательное устройство головного блока должно содержать датчик цели направленного действия, ориентированный в направлении, перпендикулярном оси БЧ.

Размещение на заднем торце головного блока не менее двух дополнительных зарядов, выполненных из ВВ с большей чувствительностью к удару, чем ВВ основного заряда, при срабатывании БЧ от взрывательного устройства донного блока обеспечивает создание в головном блоке сходящейся детонационной волны, образованной из не менее чем двух детонационных волн, возникших в зоне размещения дополнительных зарядов, задействуемых ударом осколков переднего торца корпуса донного блока. Давление за сходящейся детонационной волной может в несколько раз превышать давление в нормальной детонационной волне, что обеспечивает дополнительное увеличение характеристик воздушной ударной волны, распространяющейся вдоль оси БЧ.

Дополнительный детонатор донного блока целесообразно размещать вблизи заднего по полету торца вплотную к конечному узлу ПИМа взрывательного устройства донного блока. Такое размещение обеспечивает использование дополнительного детонатора для передачи детонационного импульса к заряду как напрямую от ПИМа донного блока, так и через передаточные заряды от взрывательного устройства головного блока. Место размещения дополнительного детонатора головного блока определяется требуемой величиной разновременности подрыва зарядов головного и донного блоков. Так, например, в случае использования блоков одинаковой длины при необходимости одновременного подрыва зарядов блоков дополнительный детонатор головного блока размещается вблизи переднего по полету торца головного блока, при одинаковой длине передаточных зарядов.

При использовании предлагаемого технического решения в ракете, стабилизируемой в полете по углу крена, каналы с передаточными зарядами и дополнительные детонаторы головного и донного блоков смещены в сторону, противоположную углу крена, при этом со стороны угла крена дополнительные детонаторы отделены от основного заряда взрывонепроводящими прокладками.

Технические решения, содержащие признаки, отличающие заявляемое решение от прототипа, не известны и явным образом не следуют из уровня техники. Это позволяет считать, что заявляемое решение является новым и обладает достаточным изобретательским уровнем.

Сущность предлагаемого технического решения поясняется графическими изображениями, приведенными на фиг.1-5.

На фиг.1 показан общий вид предлагаемой боевой части в разрезе. На фиг.2 - общий вид предлагаемой боевой части для ракеты, стабилизированной в полете по крену. На фиг.3 показан пример размещения контактного датчика взрывательного устройства донного блока. На фиг.4 дан общий вид взрывательного устройства головного блока, в котором при подходе к поверхности цели под малыми углами для выбора момента срабатывания используется оптический датчик, срабатывающий при достижении заданной дальности до поверхности цели. На фиг.5 показано исполнение боевой части, используемой в составе ракеты, стабилизируемой в полете по крену, обеспечивающей при подходе к поверхности цели под малыми углами реализацию режима поражения "сверху, на пролете".

Предлагаемая боевая часть (фиг.1) состоит из головного (1) и донного (2) блоков, соосно расположенных и соединенных с помощью разъемного соединения с образованием воздушного зазора (3). Каждый из блоков содержит взрывательное устройство, состоящее из ПИМов (4) и (5) и датчиков цели (6) и (7) соответственно для донного и головного блоков. ПИМ (4) взрывательного устройства донного блока размещен на заднем торце донного блока, конечный узел ПИМа (4) размещен вплотную к дополнительному детонатору (8) основного заряда донного блока (2). Взрывательное устройство переднего блока размещено в зазоре (3) между блоками и состоит из ПИМА (5) с датчиком цели (7). Конечный узел ПИМа (5) взрывательного устройства головного блока размещен вплотную к промежуточному заряду (9). Промежуточный (9) и два передаточных заряда ВВ (10) и (11) донного и головного блоков соответственно осуществляют передачу детонационного импульса от конечного узла ПИМа к дополнительным детонаторам (8) и (12) обоих блоков, при этом узел стыковки промежуточного (9) и передаточных зарядов (10) и (11) выполнен по схеме диода, обеспечивающего непередачу детонации в обратном направлении от передаточных зарядов (10) и (11) к промежуточному (9). Передний торец головного блока закрыт обтекателем (13).

Дополнительный детонатор (8) донного блока размещен на его заднем торце, а дополнительный детонатор головного блока (12) размещен на его переднем торце, при этом передаточные заряды (10) и (11) размещены в каналах, выполненных во взрывчатом веществе основных зарядов и, и отделены от него взрывонепроводящей прокладкой (14). При этом головной блок (4) содержит также размещенные со стороны дна дополнительные заряды (15), выполненные из ВВ, с большей чувствительностью к удару, чем ВВ основного заряда.

Предлагаемый управляемый снаряд обеспечивает при своем срабатывании управление параметрами фугасного действия по цели и работает следующим образом (на примере конструкции, приведенной на фиг.1 и снабженной датчиками цели, инерционного действия, срабатывающими при возникновении перегрузки заданной величины и ориентации).

При подходе к поверхности цели под углом, близким к нормали, возникают перегрузки, имеющие большую осевую составляющую, которая приводит в действие датчик цели (6) инициирующего устройства донного блока. При срабатывании датчика цели (6) ПИМ (4) донного блока (2) обеспечивает подрыв дополнительного детонатора (8) и основного заряда донного блока (2). Детонация основного заряда донного блока приводит к формированию воздушной ударной волны и осколочного потока, образованного из его корпуса, которые осуществляют поражение цели. В этом случае инициирующий импульс через передаточный заряд (10) и место стыковки промежуточного (9) и передаточных зарядов (10) и (11) к разрывному заряду головного блока (1) не передается. Это обусловлено тем, что стыковка промежуточного (9) и передаточных зарядов (10) и (11) выполнена по схеме диода, передающего детонацию только в направлении от промежуточного заряда (9) к передаточным зарядам (10) и (11). В обратном направлении детонационный импульс не проходит.

Образовавшийся при взрыве поток осколков переднего торца корпуса донного блока (2) двигается через воздушный зазор (3) в направлении головного блока (1), осуществляя ударное воздействие на дополнительные заряды (15), выполненные из ВВ, имеющего повышенную чувствительность к удару, инициирование которых приводит к детонации основного заряда головного блока (1).

Разность времени между подрывом разрывных зарядов донного (2) и головного (1) блоков определяется разностью времени между моментом срабатывания ПИМа (4) донного блока и моментом соударения с дополнительными зарядами (15) головного блока (1) потока осколков, образуемого из крышки корпуса донного блока (2). Для реально существующих управляемых ракет калибра 80-150 мм при ширине воздушного зазора между блоками около 0.3-0.7 калибров и при условии отсутствия заглубления дополнительных зарядов (15) относительно дна головного блока (1) указанная разность времени может составить около 50 мкс.

Такой задержки срабатывания достаточно для обеспечения независимого формирования осколочных полей поражения каждым из блоков, входящим в состав боевой части. При этом каждый из указанных блоков создает широкий меридиональный угол разлета осколков с близким к равномерному распределению их количества по отдельным зонам меридионального угла. Суммарный для двух блоков меридиональный угол разлета осколков их корпусов будет практически равен углу разлета осколков от одного блока. При этом плотность распределения осколков в два раза выше, чем для каждого из блоков в отдельности. По сравнению с прототипом это обеспечивает прирост эффективности осколочного действия.

В то же время на формировании ВУВ указанная разность времени подрыва блоков сказывается не так заметно. В связи с тем, что инициирование основного заряда переднего блока осуществляется со стороны его заднего торца через дополнительные заряды (15), выполненные из ВВ, имеющего повышенную чувствительность к удару, в разрывном заряде переднего блока (1) образуется детонационная волна, двигающаяся в направлении оси боевой части, что обеспечивает формирование воздушной ударной волны, параметры которой в осевом направлении выше, чем в других направлениях. Количество дополнительных зарядов (15) составляет не меньше двух. Это позволяет наряду с повышением надежности инициирования основного заряда головного блока (1) создавать в нем сходящуюся в направлении к оси блока пересжатую детонационную волну, количество мест формирования которой равно количеству дополнительных зарядов, а параметры выше, чем в случае инициирования детонационной волны одним дополнительным зарядом (15). По сравнению с прототипом это обеспечивает повышение эффективности фугасного действия боевой части в направлении оси БЧ.

При подходе боевой части к поверхности цели под малым углом возникающие при соударении перегрузки имеют значительную радиальную составляющую. Это приводит в действие датчик цели (7) взрывательного устройства головного блока (1), при срабатывании которого ПИМ (5) производит подрыв промежуточного заряда (9), который осуществляет инициирование передаточных зарядов (10) и (11), через которые детонация передается на дополнительные детонаторы (8) и (12) основных зарядов донного (2) и головного блоков (1) соответственно. При одинаковой длине передаточных зарядов (10) и (11) обеспечивается синхронный подрыв дополнительных детонаторов (8) и (12), в результате чего в донном и головном блоках образуются детонационные волны, двигающиеся в направлении воздушного зазора (3), разделяющего блоки. В этом случае детонация основных зарядов головного (1) и донного (2) блоков завершается столкновением в зазоре (3) двух, имеющих повышенные параметры и движущихся друг другу навстречу потоков продуктов детонации. В результате этого возникает воздушная ударная волна, характеристики которой в радиальном направлении выше, чем в других направлениях. По сравнению с прототипом это обеспечивает повышение эффективности фугасного действия боевой части в радиальном направлении.

Осколочные потоки, образованные в этом случае из корпусов каждого блока, имеют противоположные склонения, в результате чего размеры меридионального угла разлета увеличиваются. Суммарный осколочный поток захватывает большую поверхность цели, вдоль которой двигается боевая часть, в результате чего по сравнению с прототипом обеспечивается прирост эффективности осколочного действия.

Величиной задержки срабатывания головного блока (1) можно управлять за счет выбора ширины воздушного зазора (3) либо изменения величины скорости метания осколков крышки донного блока (2), либо изменения величины заглубления дополнительных зарядов (15) относительно дна головного блока (1). Это в дополнение к равномерному насыщению осколками всего меридионального угла разлета создает условия срабатывания головного блока на минимально возможном расстоянии от преграды, что обеспечивает рост эффективности поражения цели за счет увеличения фугасного действия при приближении места взрыва заряда к поверхности цели.

В случае возможного соударения головного блока с преградой до завершения процесса детонации его основного заряда в качестве датчика цели либо дополнительно к датчику цели (6), действующему при достижении заданной величины осевого ускорения, в состав взрывательного устройства донного блока (2) целесообразно включить расположенный на переднем торце головного блока контактный датчик (16), состоящий из изолированных проводников, смыкаемых при смятии обтекателя (13), срабатывание которого предотвратит разрушение корпуса головного блока (фиг.3).

При необходимости обеспечения срабатывания БЧ при любом, даже самом малом угле подхода к поверхности цели целесообразно применить датчик неконтактного действия (17), срабатывающий, если дальность от поверхности излучателя датчика до поверхности цели (18) становится меньше заданной (фиг.4).

В случае, когда весь объем воздушного зазора (3) будет занят элементами взрывательного устройства головного блока, взрывательное устройство необходимо снабдить примыкающими к дополнительным зарядам (15) каналами (19), через которые будет осуществляться передача инициирующего импульса от донного блока к головному. При этом могут быть применены как воздушные каналы, по которым будут проходить вызывающие подрыв дополнительных зарядов (15) осколки дна корпуса донного блока (2), так и каналы, заполненные взрывчатым веществом, обеспечивающим надежную передачу инициирующего импульса от донного к головному блоку.

При использовании предлагаемого технического решения в ракете, стабилизируемой в полете по углу крена, каналы с передаточными зарядами (10) и (11) и дополнительные детонаторы (8) и (12) головного (1) и донного (2) блоков смещены в сторону, противоположную углу крена, при этом со стороны угла крена дополнительные детонаторы (8) и (12) отделены от основного заряда взрывонепроводящими прокладками (14) (фиг.2).

Такое размещение обеспечивает инициирование детонации разрывных зарядов со стороны канала, противоположной углу крена. При этом канал выполняет роль линзового узла, формирующего детонационную волну, которая огибает канал и двигается в направлении угла крена, создавая сходящуюся ("маховскую") конфигурацию детонационной волны, параметры которой выше, чем у нормальной детонационной волны. Это обеспечивает увеличение начальных параметров ВУВ, распространяющейся в направлении цели. По сравнению с прототипом это обеспечивает повышение эффективности фугасного действия боевой части в радиальном направлении.

Предлагаемое техническое решение может быть наиболее эффективно применено в боевой части, содержащей головной и донный блоки осколочно-фугасного действия. Однако возможно и использование блоков с повышенным пробивным, зажигательным или другим поражающим действием. Так, на фиг.5 показана конструктивно-компоновочная схема осколочно-фугасной боевой части, используемой в составе ракеты, стабилизируемой в полете по крену и обеспечивающей при подходе к поверхности цели под малыми углами реализацию режима поражения "сверху, на пролете". При этом бронепробивное действие осуществляется формируемыми поражающими элементами (20), имеющими большую массу. При подходе к цели под углом, близким к нормали, такая боевая часть осуществляет ее поражение совместным фугасным и бронепробивным действием кумулятивной облицовки малого прогиба (21), размещенной на передней торцевой поверхности головного блока. В этом исполнении донный блок (2) снабжен двумя дополнительными детонаторами (8), один из которых размещен вплотную к конечному узлу ПИМа (4), а второй - к передаточному заряду (10).

Таким образом, применение предлагаемого технического решения приводит к повышению по сравнению с прототипом осколочного и фугасного поражающего действия боевой части и, следовательно, ее эффективности.

Изобретение относится к оборонной технике и может быть использовано при изготовлении высокоточных управляемых снарядов, ракет или мин, действующих по наземным целям. Боевая часть состоит из двух установленных соосно и соединенных по плоскости, перпендикулярной оси боевой части блоков, каждый из которых содержит корпус, основной заряд взрывчатого вещества, взрывательное устройство. В воздушном зазоре между блоками размещены промежуточный заряд, взрывательное устройство головного блока с датчиком цели, срабатывающим при малых углах подхода к поверхности цели, и предохранительно-исполнительным механизмом, конечный узел которого размещен вплотную к промежуточному заряду, соединенному с передаточными зарядами, размещенными в каналах блоков. Передаточные заряды отделены от основных зарядов взрывонепроводящими прокладками и способны обеспечить передачу с заданной разновременностью инициирующего импульса к дополнительным детонаторам обоих блоков, причем соединение промежуточного и передаточных зарядов выполнено по схеме диода, препятствующего передаче инициирующего импульса в обратном направлении. Взрывательное устройство донного блока с датчиком цели, срабатывающим при углах подхода к поверхности цели, близких к нормали, размещено на заднем по полету торце блока. Не менее двух дополнительных зарядов, выполненных из взрывчатого вещества, имеющего большую чувствительность к удару, чем взрывчатое вещество основного заряда, размещено на заднем торце головного блока. Технический результат заключается в повышении эффективности боеприпаса за счет управления параметрами осколочно-фугасного действия. 4 з.п. ф-лы, 5 ил.

1. Осколочно-фугасная боевая часть, состоящая из двух установленных соосно и соединенных по плоскости, перпендикулярной оси боевой части, блоков, каждый из которых содержит корпус, основной заряд взрывчатого вещества, взрывательное устройство, отличающаяся тем, что в воздушном зазоре между блоками размещены промежуточный заряд, взрывательное устройство головного блока с датчиком цели, срабатывающим при малых углах подхода к поверхности цели, и предохранительно-исполнительным механизмом, конечный узел которого размещен вплотную к промежуточному заряду, соединенному с передаточными зарядами, размещенными в каналах блоков, при этом передаточные заряды отделены от основных зарядов взрывонепроводящими прокладками и способны обеспечить передачу с заданной разновременностью инициирующего импульса к дополнительным детонаторам обоих блоков, причем соединение промежуточного и передаточных зарядов выполнено по схеме диода, препятствующего передаче инициирующего импульса в обратном направлении, а взрывательное устройство донного блока с датчиком цели, срабатывающим при углах подхода к поверхности цели, близких к нормали, размещено на заднем по полету торце блока, кроме того, не менее двух дополнительных зарядов, выполненных из взрывчатого вещества, имеющего большую чувствительность к удару, чем взрывчатое вещество основного заряда, размещено на заднем торце головного блока.2. Боевая часть по п.1, отличающаяся тем, что каналы блоков смещены в направлении, противоположном углу крена, причем дополнительные детонаторы обоих блоков со стороны угла крена отделены от взрывчатого вещества основного заряда взрывонепроводящими прокладками.3. Боевая часть по п.1 или 2, отличающаяся тем, что взрыватели донного и головного блоков снабжены контактными датчиками цели инерционного типа, срабатывающими при достижении перегрузки заданной амплитуды соответственно осевого и радиального направлений.4. Боевая часть по п.1 или 2, отличающаяся тем, что взрыватели донного и головного блоков снабжены контактными датчиками цели реакционного типа, срабатывающими при замыкании реакционных контактов, возникающем из-за деформации обтекателя ракеты в момент подхода к поверхности цели.5. Боевая часть по п.1 или 2, отличающаяся тем, что взрыватель головного блока снабжен датчиком цели неконтактного действия, срабатывающим при достижении заданного расстояния между поверхностью боевой части и поверхностью цели, а взрыватель донного блока снабжен датчиком цели контактного действия, например инерционного типа, срабатывающим при достижении осевой перегрузки заданной величины.