ИМИТАЦИОННЫЙ БОЕПРИПАС ПОНИЖЕННОГО РИСКА Российский патент 2006 года по МПК F42B4/18 

Изделие относится к устройствам для имитации эффектов действия крупномасштабных взрывов и может быть использовано в боеприпасах различного назначения.

Для имитации эффектов, сопровождающих действие взрывов, таких как ударная и звуковая волна, огненный шар, широко используемых в кинопромышленности и на военных учениях, применяют взрывные устройства, наполненные большим количеством дорогостоящих и опасных в обращении взрывчатых веществ (ВВ), таких как тротил, гексоген и вещества на их основе. Поэтому весьма актуальной является задача создания устройств, обеспечивающих повышение безопасности и сокращение расхода взрывчатых веществ, при сохранении эффектов, характерных для действия зарядов из ВВ различной мощности.

В американском патенте 2775938 класс 102-6 от 1.01, 1957 г. описана фотобомба, состоящая из осесимметрично расположенного цилиндрического разрывного заряда, вокруг которого размещен магниевый порошок. Взрыв указанного боеприпаса сопровождается мощной вспышкой и значительными звуковым и ударным эффектами. В патенте указывается, что для тех же целей может быть использован и другой энергетический материал - алюминиево-магниевый или алюминиевый порошок. К недостаткам данного устройства относится сравнительно низкая степень реализации энергетического потенциала горючих веществ в энергию звуковых и ударных волн, не превышающая 10-20% от потенциала горючих веществ, используемых в устройстве.

Наиболее близким к сущности предлагаемого изобретения является боеприпас (см. патент СССР №1817920) "Пиротехнический заряд для искусственного лавинообразования". Данное устройство состоит из корпуса, осесимметричного заряда конденсированного ВВ, энергетического блока, основным компонентом которого является металлическое горючее, активированное добавками неорганических окислителей при соотношении масс заряда ВВ и коаксиального энергетического блока в пределах от 15/85 до 80/20.

Данный заряд отличается более высокой степенью реализации энергетического потенциала металлического горючего за счет активизации процесса окислительными веществами, входящими в состав композиции, и кислородом воздуха.

Недостатком данного устройства является то, что доля энергии, реализованная в параметры ударных волн, не превышает 25-35% от потенциальной химической энергии, содержащейся в энергетическом блоке. Кроме того, введение ряда окислителей непосредственно в энергетический блок может привести к снижению устойчивости боеприпаса к действию экстремальных нагрузок, возникающих при его эксплуатации. Из-за сравнительно невысоких уровней давлений ударных волн, создаваемых взрывом данного устройства, и параметров огненного шара оно не способно в полной мере заменить боеприпасы, снаряженные мощными взрывчатыми веществами.

Целью настоящего изобретения является создание боеприпаса с уменьшенным содержанием взрывчатых веществ, повышенной эффективностью использования энергии горючих материалов, обладающего возможностью формирования сильных ударных и звуковых волн и огненного шара, обладающего повышенной эксплуатационной безопасностью.

Указанная цель достигается тем, что в боеприпасе, включающем корпус, осесимметрично расположенный заряд взрывчатого вещества и энергетический блок с горючим веществом и добавками, с диапазоном соотношения масс заряда и блока от 15/85 до 80/20; заряд выполнен в виде двух или большего количества секций, расположенных компактно или рассредоточенных вдоль оси боеприпаса, при этом секции могут быть выполнены в виде одинаковых или различных геометрических форм, таких, например, как цилиндр, конус, усеченный конус, полусфера, или в виде сочетания различных геометрических форм, а энергетический блок заполняет все пространство между секциями разрывного заряда и внутренней поверхностью корпуса боеприпаса, при этом блоки и секции зарядов взрывчатых веществ и секции энергетического блока могут быть выполнены из твердых, или жидких, или вязкопластичных, или резиноподобных материалов, а часть секций с горючим материалом может быть заменена на секции, состоящие преимущественно из окислителей.

Таким образом, отличительными признаками изобретения являются

- выполнение осесимметрично расположенного заряда взрывчатого вещества в виде двух или большего количества секций;

- выполнение осесимметричного разрывного заряда и его секций в виде одинаковых или различных геометрических форм, таких как цилиндр, конус, усеченный конус, полусфера и др., или в виде сочетания различных геометрических форм;

- выполнение энергетического блока, состоящего из горючих веществ с добавками из нескольких секций, заполняющих пространство между секциями разрывного заряда и внутренней поверхностью корпуса боеприпаса;

- выполнение секций энергетического блока и разрывного заряда из веществ одинаковой или различной консистенции: твердых, или жидких, или вязкопластичных, или резиноподобных и т.д.;

- возможность частичной замены секций из горючих материалов на секции, преимущественно состоящие из окислителей.

Перечисленные признаки изобретения в совокупности позволяют

- уменьшить содержание взрывчатых веществ в боеприпасе;

- повысить эффективность использования энергии горючих материалов в нем;

- обеспечить превосходство по параметрам ударных и звуковых волн и огненного шара разработанного боеприпаса перед боеприпасами, полностью заполненными мощными взрывчатыми веществами;

- повысить эксплуатационную безопасность боеприпаса.

Существенное увеличение параметров ударных и звуковых волн и размеров огненного шара при действии разработанного устройства обусловлено формированием сложной волновой конфигурации в энергетическом блоке под действием детонационных процессов, протекающих вследствие разделения на части и рассредоточения секций заряда ВВ. Рассредоточение и исполнение секций в виде перечисленных геометрических форм приводит к разогреву компонентов энергетического блока в процессе действия боеприпаса до температур, превышающих 1000°С, обеспечивают дробление части компонентов до ультрадисперсных частиц и более высокие скорости и оптимальные режимы метания по сравнению с действием заряда прототипа.

Сочетание перечисленных процессов приводит к возрастанию скоростей реагирования компонентов, полноты и степени реализации потенциала горючих материалов, входящих в устройство, и частичному сжиганию материала корпуса боеприпасов в процессе взрыва. Расположение блока с горючими материалами в пространстве между секциями взрывчатого вещества и внутренней поверхностью корпуса боеприпаса предопределяет струйный характер движения реагирующих компонентов, увеличивающий площадь взаимодействия окислительных и горючих элементов, входящих в заряд взрывчатого вещества и содержащихся в энергетическом блоке, а также вовлечение в процесс кислорода воздуха и, как следствие, к существенному увеличению параметров ударных, звуковых волн и огненного шара по сравнению с прототипом и зарядами, целиком состоящими из взрывчатых веществ.

Вследствие высоких степеней реализации энергетического потенциала разработанное устройство в соответствии с данным изобретением превосходит прототип на 30-40% по давлению на фронте ударных волн и в 1,5÷2,0 раза - по размерам огненного шара. Введение секций с окислителями обеспечивает, кроме того, увеличение на 20-30% уровней звукового давления, создаваемых взрывом такого устройства.

Устройство боеприпаса состоит из следующих основных элементов: корпуса 1 (фиг.1-7) а также может включать дополнительные оболочки 2, разделяющие элементы конструкции боеприпаса; осесимметрично расположенного заряда взрывчатого вещества 3, включающего две или большее количество секций и энергетического блока 4, изготовленного из горючих веществ, состоящего из одной или нескольких секций, заполняющих пространство между секциями взрывчатого вещества и корпусом боеприпаса, при этом секции заряда ВВ могут располагаться компактно (фиг.1, 6) или могут быть рассредоточены вдоль оси боеприпаса (фиг.2-5, 7); секции могут иметь одинаковые или разные габаритно-массовые характеристики и выполняются из одинаковых или разных по консистенции и составу взрывчатых материалов: твердых, или жидких, или вязкопластичных, или резиноподобных и других веществ, и могут иметь одинаковые или различные геометрические формы, например, такие как цилиндр (фиг.1), конус (фиг.2), усеченный конус, полусфера (фиг.3) и т.д. или в виде сочетания различных геометрических форм (фиг.6). Энергетические секции также могут быть выполнены из горючих веществ различной консистенции, при этом боеприпас может дополнительно содержать один или несколько блоков 5, состоящих преимущественно из окислительных веществ (фиг.4, 7).

Секции заряда взрывчатого вещества приводятся в действие от одного или нескольких инициирующих устройств 6, таких как электродетонаторы или взрыватели, и могут содержать отверстия для установки средств инициирования. Секции энергетических блоков могут быть выполнены с осевым каналом 7 (фиг.4, 5, 7), предназначенным для передачи детонации между секциями заряда взрывчатого вещества. Корпус устройства и оболочки секций могут быть выполнены из стали, алюминия, пластмасс, титана и других материалов, способных реагировать в высокотемпературных средах, создаваемых действием данного устройства. Дополнительным элементом корпуса боеприпаса является баллистический колпак 8.

Боеприпас предложенной конструкции работает следующим образом. Инициирующий узел или узлы приводят в действие секции заряда взрывчатого вещества. Детонационный фронт, проникая в секции из горючих материалов из различных точек, в том числе отражаясь от корпуса боеприпаса, формирует в секциях энергетического блока сложную конфигурацию ударных волн. В результате многократного взаимодействия и отражения обеспечиваются высокие степени активации и подготовки к реагированию горючих материалов и фрагментов оболочки боеприпаса. Уровень температур в секции из горючих материалов, превышающий 1000-2000°С, обеспечивает вступление в реакцию даже трудновоспламеняемых материалов. Кроме того, представленные на фиг.3, 6, 7 конструкции секции способны обеспечить струйный характер течения компонентов секций с горючими материалами. Активация компонентов, высокая степень их подготовки к реакции вследствие прогрева и скорости метания, превышающие 1000÷2000 м/с, и возможность организации струйного характера течения реагирующих веществ обеспечивают высокие степени и полноту реагирования горючих материалов в смеси с окислительными элементами, входящими в состав взрывчатых веществ с кислородом воздуха.

Дополнительным фактором, позволяющим регулировать кинетику протекающих процессов, является использование в устройстве блоков из окислительных элементов. Высокотемпературная реагирующая среда, многократное отражение ударных волн в материалах корпуса устройства и оболочек секций приводят к частичному реагированию материала корпуса. Этот эффект заметно усиливается при наличии в устройстве секций с окислительными элементами.

Представленные на чертежах варианты исполнения секций зарядов ВВ и энергетического блока позволяют использовать различные виды горючих материалов, в том числе неактивированных окислительными элементами. В качестве горючих материалов, помимо металлических порошков, могут использоваться жидкие и твердые органические вещества. Использование секций зарядов в виде полусфер и введение дополнительных секций с окислителями расширяет возможности использования в качестве горючих трудновоспламенимых веществ, таких как твердые и жидкие тяжелые фракции нефти, органические отходы химических производств.

Экспериментально на макетных образцах подтверждено, что при соотношении масс между блоком с горючими веществами и разрывным зарядом в диапазоне от 15/85 до 80/20 боеприпас, выполненный в соответствии с настоящим изобретением, превосходит прототип на 30÷40% по давлению на фронте ударных волн, сохраняет достигнутый у прототипа уровень звукового давления и превосходит его в 1,5÷2,0 раза по размерам огненного шара.

Введение дополнительных секций с окислителями в боеприпас обеспечивает увеличение на 20÷30% уровней звукового давления по сравнению с прототипом и создает возможности использования трудновоспламеняемых веществ в качестве горючих материалов.

Экспериментальные исследования подтвердили также, что материал корпуса боеприпаса вступает в реакцию взрывчатого превращения под действием детонации рассредоточенных секций разрывного заряда и секций с окислителями, внося дополнительный вклад в энергетику взрыва.

Сравнительные эксперименты с определением параметров взрыва макетов, выполненных в соответствии с данным изобретением, и макетов, заполненных полностью только взрывчатыми веществами, позволили сделать вывод, что разработанное устройство превосходит боеприпасы, заполненные только взрывчатыми веществами, по уровню давления ударных и звуковых волн на 10÷20% и в 1,5÷2,0 раза по размерам огненного шара.

Вследствие пониженного содержания взрывчатых веществ разработанный боеприпас отличается повышенной безопасностью и пониженной суммарной стоимостью входящих в его состав веществ.

Изобретение относится к устройствам для имитации эффектов действия крупномасштабных взрывов, например, в кинопроизводстве и может быть использовано в боеприпасах различного назначения. Боеприпас включает в себя корпус, осесимметрично расположенный заряд взрывчатого вещества и энергетический блок с горючим веществом и добавками, с диапазоном соотношения масс заряда и блока от 15/85 до 80/20. Заряд выполнен в виде двух или большего количества секций, расположенных компактно или рассредоточенных вдоль оси боеприпаса, при этом секции могут быть выполнены в виде одинаковых или различных геометрических форм, таких, например, как цилиндр, конус, усеченный конус, полусфера, или в виде сочетания различных геометрических форм, а энергетический блок заполняет все пространство между секциями разрывного заряда и внутренней поверхностью корпуса боеприпаса. Блоки и секции зарядов взрывчатых веществ и секции энергетического блока могут быть выполнены из твердых, жидких, вязкопластичных или резиноподобных материалов, а часть секций с горючим материалом может быть заменена на секции, состоящие преимущественно из окислителей. Технический результат заключается в создании боеприпаса с уменьшенным содержанием взрывчатых веществ, повышенной эффективностью использования энергии горючих материалов, обладающего возможностью формирования сильных ударных и звуковых волн и огненного шара, обладающего повышенной эксплуатационной безопасностью. 3 з.п. ф-лы, 7 ил.

1. Боеприпас пониженного риска, содержащий корпус, осесимметрично расположенный заряд взрывчатого вещества и энергетический блок, состоящий из горючих веществ и добавок, отличающийся тем, что заряд взрывчатого вещества выполнен из двух или большего количества секций, расположенных компактно или рассредоточенных вдоль оси боеприпаса и выполненных в виде одинаковых или различных геометрических форм или в виде сочетания различных геометрических форм, а все пространство между секциями взрывчатого вещества и внутренней поверхностью корпуса боеприпаса заполнено энергетическим блоком, при этом соотношение масс заряда взрывчатого вещества и энергетического блока составляет от 15/85 до 80/20.2. Боеприпас по п.1, отличающийся тем, что энергетический блок состоит из одной или нескольких секций, при этом секции взрывчатого вещества и энергетического блока выполнены из твердых, или жидких, или резиноподобных, или вязкопластичных веществ, одинаковых или различных по составу.3. Боеприпас по п.1 или 2, отличающийся тем, что энергетический блок дополнительно содержит секции, состоящие преимущественно из окислителей.4. Боеприпас по п.1, отличающийся тем, что секции заряда взрывчатого вещества выполнены в форме цилиндра, конуса, усеченного конуса, полусферы.