РАКЕТА Российский патент 2007 года по МПК F42B12/22 

Изобретение относится к боеприпасам, а более конкретно к авиационным ракетам с осколочно-фугасной боевой частью, оболочка которой имеет канавки для равномерного дробления на осколки, являющейся объемнодетонирующей.

Уровень данной области техники характеризует объемнодетонирующий боеприпас, описанный в патенте RU 2219481, F 42 В 12/20, 2003 г., содержащий тонкостенный рифленый корпус, жидкотекучее наполнение, представляющее собой детонационноспособную взвесь металлического порошка в горючей жидкости, где смонтирован осевой детонатор, оболочка которого оснащена концентраторами дробления, выполненными в виде пересекающихся канавок.

В этом боеприпасе оптимизированы геометрические соотношения метательного заряда детонатора и осколочного корпуса, а также плотность диспергируемой при разрыве оболочки горючей взвеси наполнения для максимальной эффективности объемной детонации формируемого при этом аэрозольного облака, размером многократно превосходящего калибр боеприпаса.

Поражающее фугасное действие описанного боеприпаса определяется формированием мощной ударной волны при объемной детонации образующегося аэрозольного облака топливно-воздушной смеси из диспергированного метательным зарядом жидкотекучего горючего наполнения корпуса.

Однако недостатком этого боеприпаса является нерациональное осевое рассеивание метательного импульса и неудовлетворительное осколочное действие, так как корпус фугасного боеприпаса, даже при наличии концентраторов разрушения в виде сетки канавок, вынужденно выполнен тонкостенным.

Скорость разлета образующихся при дроблений корпуса осколков, метаемых энергией осевого детонатора через массу вязкого наполнения, низкая, что определяет незначительную убойную дистанцию.

Кроме того, осколочное действие в направлении полета боеприпаса к цели практически отсутствует, так как разлет поражающих элементов происходит радиально.

Отмеченные недостатки устранены в реактивном снаряде, описанном в патенте RU 2156953, F 42 B 12/20, 2000 г., выбранном по технической сущности и числу совпадающих признаков в качестве наиболее близкого аналога предлагаемой ракете, который содержит смонтированные на несущей обечайке удлиненную боевую часть с головным взрывателем и реактивный твердотопливный двигатель.

Боевая часть реактивного снаряда включает наполненный жидкотекучей детонационноспособной смесью металлического (алюминиевого, магниевого или их смесью) порошка с горючей жидкостью, рифленый изнутри корпус, имеющий сферическую головку, осевой детонатор с метательным зарядом и поперечную диафрагму, закрепленную на корпусе.

Поперечная диафрагма, проницаемая для жидкотекучего наполнения, является дополнительной опорой для удлиненной боевой части, повышающей ее конструкционную прочность, и служит отражателем ударной волны, возникающей при инициировании метательного заряда осевого детонатора, которая направляется на разрушение центрирующего пояска корпуса, размещенного перед отражателем.

Центрирующее утолщение корпуса увеличивает жесткость корпуса боеприпаса и его осколочную массу.

Размещение отражателя ударных волн в виде поперечной диафрагмы в наполнении корпуса за центрирующим утолщением направлено на увеличение формируемых при заданном дроблении числа убойных осколков, так как в результате наложения давления отраженной от диафрагмы ударной волны на давление от прямой волны при детонации метательного заряда происходит усиление деформации корпуса, его охрупчивание и дробление материала центрирующего утолщения.

Окна диафрагмы создают в радиальном направлении корпуса градиент давлений, что также способствует дроблению центрирующего утолщения.

Сферической формы головка боеприпаса улучает его аэродинамические характеристики и баллистику, при дроблении которой формируется пучок осколков, направленный по оси движения боеприпаса к цели, что повышает поражающее осколочное действие.

Однако продолжением указанных достоинств является присущий недостаток, выражающийся в неудовлетворительном осколочном действии объемнодетонирующего боеприпаса.

Фугасный боеприпас по определению имеет тонкостенный корпус, что не позволяет сформировать при его заданном дроблении поражающих элементов с коэффициентом формы, близким к единице, поэтому получаются пластинчатые осколки, которые разлетаются неориентированно и быстро тормозятся в воздухе. К тому же, сформированные при дроблении корпуса осколки получают низкую начальную скорость, так как их метание осуществляется посредством жидкотекучего наполнения.

Кроме того, центральное осевое инициирование сформированного при подрыве боевой части аэрозольного облака, топливно-воздушная смесь, включающая диспергированный в атмосферу разогретый металлический порошок, не обеспечивает одномоментности детонации во всем его объеме, что заметно снижает эффективность боеприпаса по термобарическому поражающему действию, основному показателю назначения.

Задачей, на решение которой направлено настоящее изобретение, является повышение могущества предложенной боевой части авиационной ракеты за счет конструктивных усовершенствований боеприпаса для обеспечения выраженного осколочного поражающего действия дополнительно к основному термобарическому, более мощному.

Требуемый технический результат достигается тем, что в известной ракете, содержащей смонтированные на несущей обечайке удлиненную боевую часть с головным взрывателем и реактивный твердотопливный двигатель, причем боевая часть включает наполненный жидкотекучей детонационно-способной смесью металлического порошка с горючей жидкостью, рифленый изнутри корпус, имеющий сферическую головку, осевой детонатор с метательным зарядом и поперечную диафрагму, закрепленную на корпусе, согласно изобретению сферическая головка выполнена толстостенной, наполнена конденсированным взрывчатым веществом и укреплена на дополнительной несущей обечайке, опираясь на дисковую мембрану, выполненную из набора пластинчатых пружин, центрированных по экранирующему колпаку выступа осевого детонатора, внутри метательного заряда которого коаксиально помещен воспламенительный пиротехнический состав, при этом опорная мембрана установлена в несущей обечайке с формированием демпфирующей камеры, а в экранирующем колпаке выполнено центральное коммуникационное окно.

Отличительные признаки обеспечили повышение основных технических характеристик, то есть показателей назначения боевой части авиационной ракеты, а именно: осколочного и фугасного (термобарического) поражающего действия.

При этом предложенная боевая часть представляет собой конструктивное единство функционально разных структурных составляющих: собственно фугасную секцию с тонкостенным корпусом, имеющим жидкотекучее наполнение, и толстостенную сферическую головку, наполненную конденсированным взрывчатым веществом.

При заданном дроблении толстостенной оболочки сферической головки, имеющей изнутри спиральные многозаходные рифления встречного направления, образующие сетку полуготовых осколков, формируются имеющие аэродинамическую форму поражающие элементы в виде направленного к цели, по траектории полета ракеты, кинетического пучка.

Конденсированное взрывчатое вещество сферической головки в качестве метательного заряда поражающих элементов, заданное формирование которых обеспечено концентраторами дробления вдоль рифлей, сообщает компактным осколкам кратно более высокую начальную скорость при увеличении убойного интервала.

Кроме того, снаряжение боевой части конденсированным взрывчатым веществом значительно технологичнее, чем жидкотекучим, пастообразным.

Укрепление сферической головки на дополнительной несущей обечайке создает конструктивное и функциональное разделение обеих секций боевой части, при этом повышается ее продольная жесткость и несущая способность. Несущие обечайки формообразуют автономную фугасную секцию, в фугасной секции служат отражателями ударных волн, возникающих при срабатывании осевого детонатора, для локализации внутри секции разрушающего импульса, направляя его на дробление рифленого корпуса.

Размещение сферической головки на несущей обечайке через дисковую мембрану обеспечивает передачу осевой нагрузки от ударной волны при детонации ее наполнения непосредственно на корпус фугасной секции. Эта распределенная нагрузка, передаваемая через торцы тонкостенного корпуса фугасной секции, совокупно с встречным действием инерционно наседающей массы ракетного двигателя, продольно сжимает корпус с обеих сторон, который при этом радиально деформируется, принимая бочкообразную форму, до инициирования жидкотекучего наполнения.

Предварительное механическое нагружение тонкостенного рифленого корпуса приводит к трещинообразованию в заданных спиральными канавками направлениях, что значительно снижает усилия, необходимые на его дробление, и сокращает потери метательного импульса фугасного заряда.

Выполнение дисковой мембраны из набора пластинчатых пружин, защемленных по периферии, которые упруго деформируются встречно в режиме сжатия-растяжения, позволяет демпфировать действие ударной волны в продольном направлении к наполнению фугасной секции, предотвращая его преждевременное инициирование.

Экранирующий колпак на расположенном внутри сферической головки выступе осевого детонатора фугасной секции предотвращает действие детонации конденсированного взрывчатого вещества через влияние на метательный заряд жидкотекучего наполнения.

Детонационный импульс от конденсированного взрывчатого вещества передается на метательный заряд осевого детонатора непосредственно, через коммуникационное окно экранирующего колпака, чем в динамике взрыва обеспечивается функциональное единство секций боевой части при автономном последовательном их действии, через заданное время задержки.

Экранированный выступ детонатора и крепление сферической головки на разделительной несущей обечайке через пластинчатый амортизатор формируют временную задержку для срабатывания наполнения фугасной секции, необходимую для предварительного механического нагружения и деформирования ее тонкостенного корпуса.

Демпфирующая воздушная камера между пружинной дисковой мембраной и несущей разделительной обечайкой выполняет функции границы раздела и служит для гашения ударной волны, отражающейся от обечайки.

Оснащение метательного заряда осевого детонатора воспламенительным пиротехническим составом направлено на создание многочисленных точечных очагов инициирования в аэрозольном облаке из металлического порошка жидкотекучего наполнения, которое детонирует в объеме одномоментно, значительно увеличивая термобарическое поражающее действие боеприпаса.

Следовательно, каждый существенный признак необходим, а их совокупность является достаточной для достижения новизны качества, не присущей признакам в разобщенности, то есть поставленная в изобретении техническая задача решается не суммой эффектов, а новым сверхэффектом суммы существенных признаков.

Сущность изобретения поясняется чертежом, который служит чисто иллюстративной цели и не ограничивает объема притязаний формулы, и где изображены:

на фиг.1 - общий вид ракеты;

на фиг.2 - вид А на фиг.1;

на фиг.3 - вид Б на фиг.1;

на фиг.4 - поперечное сечение оболочки корпуса боевой части.

Ракета содержит закрепленные на несущей обечайке 1 двухсекционную удлиненную боевую часть и реактивный двигатель 2, оснащенный ведущим пояском 3 и лопастными средствами 4 продольной стабилизации на траектории полета к цели.

Боевая часть включает головной взрыватель 5, установленный в сферической формы толстостенной головке 6, заполненной конденсированным взрывчатым веществом 7.

Сферическая головка 6 закреплена в несущей обечайке 8 и опирается на дисковую мембрану 9.

С противной стороны к обечайке 8 примыкает фугасная секция боевой части, тонкостенный корпус 10 которой по торцам закреплен на ее несущих обечайках 8 и 1.

Обечайка 1 снабжена герметичной крышкой 11 заливочного технологического окна, через которое осуществляют наполнение корпуса 10.

Мембрана 9 представляет собой набор (фиг.2) дисковых пластинчатых пружин 12, защемленных по периметру головкой 6 в обечайке 8. Дисковая мембрана 9 установлена в обечайке 8 с кольцевым зазором, формирующим демпфирующую камеру 13, и центрируется по экранирующему колпаку 14, который установлен на выступе осевого детонатора 15.

В экранирующем колпаке 16 имеется центральное сквозное окно 16 коммуникации наполнения 7 головки 6 и метательного заряда 17 детонатора 15, размещенного коаксиально корпусу 10 фугасной секции, где закреплен на связанной с корпусом 10 поперечной диафрагме 18, снабженной окнами 19 (фиг.1). Диафрагма 18 жестко связана с корпусом 10 и представляет собой дополнительную несущую опору удлиненной боевой части.

Внутри метательного заряда 17 детонатора 15 аксиально помещен воспламенительный пиротехнический состав 20.

Корпус 10 заполнен взвесью металлического порошка в жидком горючем, которые образуют жидкотекучее детонационноспособное наполнение 21, заливаемое в корпус 10 в положении боевой части сферической головкой 6 вниз на виброударной технологической установке, при открытой крышке 11 обечайки 1.

При снаряжении фугасной секции смесь 21 через окна 19 диафрагмы 18 поступает в объем между детонатором 15 и корпусом 10, заполняя последний, после чего в обечайку 1 герметично ввинчивается крышка 11.

Оболочка сферической головки 6 и корпус 10 фугасной секции изнутри выполнены с пересекающимися многозаходными спиральными рифлями 22 (фиг.3) треугольного профиля (фиг.4) с углом при вершине 60 градусов, образуя на внутренней поверхности сетку полуготовых осколков 23. При этом шаг и глубина рифлей 22 на оболочке сферической головки 6 и корпусе 10 различны и выбираются и условия формирования поражающих элементов массой 2,3-2,6 г компактной и пластинчатой формы соответственно.

Рифли 22 формируются за две операции редуцирования на спиральной оправке поочередным с обеих сторон протягиванием трубчатой заготовки через калибровочные матрицы. При обратной подаче инструментальной оправки обрабатываемый полуфабрикат свинчивается по сформированным спиральным рифлениям 22, которые для этой цели наклонены к продольной оси под углом 30 градусов.

Полуфабрикат головки 6 после операций редуцирования, с нанесенными спиральными пересекающимися рифлями 22, обжимают в штамповой оснастке, формируя ее сферический профиль.

Функционирует боеприпас следующим образом.

Импульсом сработавшего взрывателя 5 инициируется наполнение 7 головки 6, толстостенная оболочка которой равномерно дробится вдоль концентраторов - рифлей 22 с образованием компактных поражающий элементов 23 ромбической формы, плотным пучком ориентированно направленных вдоль траектории полета ракеты к цели.

Ударная волна, возникающая при детонировании конденсированного взрывчатого вещества 7, периферийно передается на примыкающий корпус 10 фугасной секции. При этом ударная волна практически полностью демпфируется в мембране 9, защемленные по периметру примыкающие пластинчатые пружины которой, сжимаясь и растягиваясь в противофазе, взаимно компенсируют возникающие при осевом нагружении деформации.

В камере 13 прошедшая часть ударного импульса отражается от обечайки 8 и полностью гасится в мембране 9.

Таким образом ударная волна практически не воздействует на наполнение 21 корпуса 10, который сам воспринимает действие ударной волны непосредственно, через контакт с оболочкой сферической головки 6.

От продольного нагружения ударной волной корпус 10 деформируется радиально, при том, что он испытывает встречное инерционное нагружение через обечайку 1 массой реактивного двигателя 2.

Радиальная составляющая сжимающей нагрузки «раздувает» защемленный по торцам тонкостенный цилиндрический корпус 10, который принимает бочкообразную форму, что расширяет угол разлета диспергируемого метательным зарядом 17 наполнения 21 и образующихся при детонационном дроблении корпуса 10 осколков. В результате динамического деформирования корпуса 10 происходит трещинообразование вдоль рифлении 22.

К этому времени детонационный импульс через окно 16 колпака 14 инициирует метательный заряд 17 осевого детонатора 15, который воздействует на наполнение 21 корпуса 10.

Конструктивная организация временного замедления передачи детонационного импульса от конденсированного взрывчатого вещества 7 на метательный заряд 17 осевого детонатора 15 обеспечивает динамическое взаимодействия обеих автономных секций боевой части в заданной последовательности срабатывания, чем усиливается поражающий фактор единого боеприпаса.

Необходимое время задержки обеспечивается величиной демпфирующей камеры 13 и размером коммуникационного окна 16 экранирующего колпака 14.

При инициировании метательно-зажигательного заряда (17, 20) осевого детонатора 15 продуктами детонации наполнение 21 корпуса 10 упруго сжимается в радиальном направлении, в результате чего происходит пластическое нагружение корпуса 10, его охрупчивание в местах концентраторов напряжений, вдоль рифлей 22, и равномерное разрушение на осколки 23.

Жидкая компонента наполнения 21, сгорая в дефлаграционном режиме при детонации метательного заряда 17, разогревает диспергируемый при этом металлический порошок, что обеспечивает полноту сгорания наполнения 21 и повышает чувствительность формируемого в атмосфере детонационноспособного аэрозоля.

Под действием расширяющихся продуктов детонации происходит мелкодисперсное распыление наполнения 21 с вкраплениями диспергированных частичек пиротехнического состава 17 детонатора 15, которые, перемешиваясь с атмосферным воздухом, образуют аэрозольное облако, детонационноспособную топливно-воздушную смесь.

Раскаленные фрагменты раздробленного пиротехнического воспламенительного состава 20, распределенные в аэрозольном облаке, образуют многочисленные очаги инициирования топливно-воздушной смеси, которая воспламеняется при достижении достаточной концентрации кислорода.

Топливно-воздушная смесь детонирует в объеме, создавая скачок уплотнения огромной разрушительной силы и производя термобарическое поражающее действие.

Таким образом, боевая часть в предложенной авиационной ракете характеризуется комплексным поражающим действием повышенного могущества, как фугасного (термобарического), так и дополнительно осколочного, направленного к цели пучка компактных поражающих элементов.

Проведенный сопоставительный анализ предложенного технического решения с выявленными аналогами уровня техники, из которого изобретение явным образом не следует для специалиста по боеприпасам, показал, что оно неизвестно, а с учетом возможности промышленного серийного изготовления ракет с двухсекционной боевой частью повышенного могущества, можно сделать вывод о соответствии критериям патентоспособности.

Изобретение относится к области вооружения. Ракета содержит удлиненную боевую часть с головным взрывателем, включающую наполненный жидкотекучей детонационноспособной смесью, корпус со сферической головкой и с закрепленной на нем поперечной диафрагмой, осевой детонатор и реактивный твердотопливный двигатель. Ракета снабжена несущими обечайками и дисковой мембраной, выполненной из набора пластинчатых пружин, центрированных по экранирующему колпаку выступа осевого детонатора, снабженного метательным зарядом, внутри которого аксиально помещен воспламенительный пиротехнический состав. На одной из обечаек смонтирована удлиненная боевая часть с головным взрывателем, а на другой закреплена сферическая головка, опирающаяся на дисковую мембрану. Сферическая головка выполнена толстостенной и заполнена конденсированным взрывчатым веществом. Корпус изнутри выполнен рифленым. При использовании изобретения повышается могущество ракеты. 1 з.п. ф-лы, 4 ил.

1. Ракета, содержащая удлиненную боевую часть с головным взрывателем, включающую наполненный жидкотекучей детонационноспособной смесью корпус со сферической головкой и с закрепленной на нем поперечной диафрагмой, осевой детонатор и реактивный твердотопливный двигатель, отличающаяся тем, что она снабжена несущими обечайками и дисковой мембраной, выполненной из набора пластинчатых пружин, центрированных по экранирующему колпаку выступа осевого детонатора, снабженного метательным зарядом, внутри которого аксиально помещен воспламенительный пиротехнический состав, при этом на одной из обечаек смонтирована удлиненная боевая часть с головным взрывателем, а на другой закреплена сферическая головка, опирающаяся на дисковую мембрану, сферическая головка выполнена толстостенной и заполнена конденсированным взрывчатым веществом, а корпус изнутри выполнен рифленым.2. Ракета по п.1, отличающаяся тем, что дисковая мембрана установлена на несущей обечайке с формированием демпфирующей камеры, а в экранирующем колпаке выполнено центральное коммуникационное окно.