ОСКОЛОЧНО-ФУГАСНАЯ БОЕВАЯ ЧАСТЬ РЕАКТИВНОГО СНАРЯДА Российский патент 2007 года по МПК F42B12/24 F42B12/52 

Изобретение относится к боеприпасам, а более конкретно к реактивным снарядам с осколочно-фугасной боеголовкой, оболочка которой имеет канавки для равномерного дробления на осколки, являющейся объемнодетонирующей.

Уровень данной области техники характеризует осколочно-фугасная боевая часть по патенту RU 2185593, F 42 В 12/32, 2002 г., обладающая высоким фугасным действием и повышенной, равномерно распределенной скоростью готовых поражающих элементов и корпусных осколков, имеющих оптимизированный угол разлета, которые предназначены для использования в боеприпасах реактивных систем залпового огня.

Указанная боевая часть содержит блок готовых поражающих элементов, залитых в полимерном носителе, размещенный между корпусом и оболочкой метательного заряда взрывчатого вещества, связанного с инициатором.

Протяженность закрытой по торцам массивными крышками оболочки метательного заряда превышает длину коаксиального осколочного блока. Части разрывного заряда, расположенные за границами осколочного блока, обеспечивая чисто фугасное действие, позволяют оптимизировать угол склонения осколочного поля путем создания избыточного торцевого давления и компенсации потери энергии на дробление корпуса.

Недостатком описанной боевой части является неудовлетворительная фугасность и высокая трудоемкость изготовления осколочного блока с готовыми поражающими элементами, скорость разлета которых ограничена потерями энергии метательного заряда на дробление корпуса, что снижает основные показатели назначения.

Отмеченные недостатки исключены в более эффективном боеприпасе по патенту 2156953, F 42 В 12/20, 14/00, 2000 г., который по числу совпадающих признаков выбран в качестве наиболее близкого аналога предложенной боевой части реактивного снаряда.

Известный реактивный снаряд имеет удлиненную боеголовку, осколочный толстостенный корпус которой наполнен жидкотекучей детонационноспособной взвесью алюминиевого порошка в горючей жидкости и закрыт со стороны двигателя крышкой, завинченной в заливочное технологическое окно. В сферической головной части корпуса смонтированы взрыватель и детонатор, за которым установлен поперечный отражатель ударной волны, выполненный в виде диафрагмы со сквозными окнами в придонный объем боеголовки.

При срабатывании заряда взрывчатого вещества детонатора в наполнении последовательно формируются ударный и детонационные фронты, свободно проникающие через сквозные окна диафрагмы в придонный объем.

Ударный фронт воспламеняет горючую жидкость наполнения, которое уплотняется на корпусе без слипания частичек алюминиевого порошка, который при этом разогревается и химически активизируется. То есть в замкнутом объеме корпуса происходит горение в дефлаграционном режиме при давлениии в сотни кбар, создаваемом детонационным фронтом метательного заряда.

Часть ударной волны отражается от диафрагмы и направляется по корпусу встречно падающей, в результате взаимодействия которых происходит его охрупчивание и дробление. Этому же способствуют кавитационные процессы, возникающие в адгезионной пленке жидкости на частичках алюминиевого порошка.

Дальнейшая фаза разгона и формирование осколков обусловлены приходом детонационного фронта к расширяющемуся корпусу боевой части. Многократное нагружение корпуса серией ударно-волновых импульсов и детонационной волной обеспечивает повышенную скорость метания осколков.

Заданный угол радиального разлета осколков формируется поперечной преградой сферической головной части и избыточным давлением, создаваемым придонным объемом наполнения корпуса за диафрагмой.

Наполнение корпуса вслед за осколками диспергируется в атмосферу, где, перемешиваясь с воздухом, образует взрывчатое облако аэрозоля, которое инициируется детонационным импульсом, создавая тем самым термобарический фактор поражающего действия боеприпаса.

Однако недостатком этой эффективной боевой части реактивного снаряда является заметная потеря энергии взрыва на дробление толстостенного корпуса, сферическая головная часть которого в основном метается осевым пучком, что нецелесообразно для боеприпасов залпового огня, поражающих цели по площади.

Задачей, на решение которой направлено настоящее изобретение, является повышение основных показателей назначения осколочно-фугасной боевой части в сопоставимых массогабаритных параметрах.

Требуемый технический результат достигается тем, что в известной осколочно-фугасной боевой части реактивного снаряда, содержащей головной взрыватель, осколочный корпус, наполненный жидкотекучей детонационноспособной взвесью алюминиевого порошка в горючей жидкости, где установлены центральный детонатор и диафрагма, выполняющая функции отражателя ударной волны, согласно изобретению, она выполнена двухсекционной, при этом оживальной формы осколочный корпус головной секции заполнен конденсированным взрывчатым веществом и имеет внутри сетку из встречных рифлей, наклоненных к продольной оси под углом 30-45 градусов, образуя полуготовые поражающие элементы, материал которых по периметру упрочнен формообразующей пластической деформацией, а жидкотекучее наполнение помещено в трубчатой оболочке, пристыкованной к несущей разделительной обечайке, при этом детонатор опирается на поперечную диафрагму, отстоящую от донного заливочного узла на расстоянии, сопоставимом с длиной инертной кольцевой линзы детонатора, смонтированной на разделительной обечайке секций, причем рифли осколочного корпуса имеют треугольный профиль с углом при вершине 60 градусов и выполнены на 1/4-1/3 толщины его стенки.

Отличительные признаки обеспечили повышение могущества реактивного снаряда системы залпового огня за счет раздельного формирования поражающих элементов, метаемых со скоростью 2000-2500 м/с, в головной секции, имеющей толстостенный рифленый корпус оживального профиля, и термобарического поражающего фактора заметно большего объема действия.

Выполнение осколочно-фугасной боевой части двухсекционной позволило пространственно и в динамике функционирования конструктивно отделить толстостенный корпус осколочной секции от оболочки фугасной секции термобарического действия, последовательно смонтированные на несущей обечайке, автономно друг от друга, и связанные детонационным каналом инициирования.

Оживальная форма головной секции снаряда, толстостенный корпус которой заполнен конденсированным взрывчатым веществом, обеспечивает необходимый угол разлета осколков при формировании поля поражения.

Выполнение спиральных многозаходных пересекающихся рифлей на внутренней поверхности корпуса, сохраняя баллистическую поверхность снаряда, создает распределенные концентраторы напряжения в материале корпуса и образует так называемые газовые клинья продуктов детонации, способствующие заданному его дроблению на осколки.

Наклон рифлей под углом 30-45 градусов к продольной оси снаряда, то есть к текстуре материала трубчатого корпуса, которая формируется технологически при прокатке трубной заготовки, позволяет максимально аккумулировать энергию взрыва в замкнутом объеме пластично расширяющегося корпуса без разрушения, которое затем происходит практически равномерно и по всей поверхности одновременно, что в итоге обеспечивает достижение скорости поражающих элементов 2,0-2,5 км/с.

Разделению корпуса на поражающие элементы заданного профиля способствует градиент прочности материала корпуса, который автоматически достигается при редуцировании трубчатой заготовки корпуса на инструментальную оправку, когда в результате пластической деформации и течения металла происходит его нагартовка вдоль спиральных рифлей поочередно в противном направлении для образования сетки распределенных полуготовых поражающих элементов.

Толщина трубчатой оболочки, в которой размещено жидкотекучее детонационноспособное наполнение, минимизирована из условия несущей прочности при динамических поперечных эксплуатационных нагрузках.

Продольное последовательное размещение секций снаряда, закрепленных на общей несущей обечайке, позволяет выполнить их автономными и конструктивно разными из условий независимого функционирования и по назначению.

Опора центрального детонатора на поперечной диафрагме направлена на повышение жесткости удлиненной боевой части, что при минимальной толщине оболочки фугасной секции обеспечивает несущую прочность и функциональность конструкции, надежной при хранении, транспортировании и стрельбе.

Размещение диафрагмы на расстоянии от донного заливочного устройства, сопоставимом с длиной головной инертной линзы метательного заряда фугасной секции, выполнено с целью формирования торцев симметричного аэрозольного облака, как источника объемного термобарического действия при детонации составляющей его топливно-воздушной смеси диспергированного алюминиевого порошка наполнения секции в атмосферу, которое осуществляется посредством детонации центрального метательного заряда. При этом торцы облака формируются соответственно скачком уплотнения придонного уширения наполнения и временного замедления детонирования головной части наполнения над инертной кольцевой линзой.

Профиль рифлей осколочного корпуса оптимизирован из технологических условий для автоматического свинчивания трубчатой заготовки после прессовой обработки с инструментальной оправки редуцирования.

Глубина рифлей оптимизирована в соответствии с условиями обеспечения несущей прочности корпуса снаряда с полуготовыми поражающими элементами и его регулярного заданного дробления на компактные осколки аэродинамической формы.

При глубине рифлей меньше четверти толщины стенки корпуса вырождается заданное его дробление, а в случае, когда глубина рифлей составляет больше трети толщины стенки, происходит преждевременное разрушение корпуса на осколки, которые имеют скорость разлета 700-800 м/с, значительно меньшую, чем скорость, достигаемую осколками в конструкции по изобретению: 2000-2500 м/с.

Следовательно, каждый существенный признак необходим, а их совокупность является достаточной для достижения новизны качества, неприсущей признакам в разобщенности, таким образом поставленная в изобретении техническая задача решается посредством сверхэффекта от суммы признаков, а не суммой их эффектов.

Сущность изобретения поясняется чертежами, где схематично изображены:

на фиг.1 - общий вид двухсекционной боеголовки реактивного снаряда;

на фиг.2 - вид А на фиг.1;

на фиг.3 - сечение по Б-Б на фиг.2.

Реактивный снаряд с удлиненной (10-12 калибров) боеголовкой, предназначенный для стрельбы из артиллерийских систем залпового огня, включает в структуру реактивный маршевый двигатель 1 и двухсекционную осколочно-фугасную боевую часть 2, оснащенную головным взрывателем 3.

Боевая часть 2 содержит продольно смонтированные на несущей оболочке 4, образуя жесткую единую конструкцию, связанную с двигателем 1, функционально автономные секции 5 и 6, осколочную и фугасную соответственно, при соотношении их длин 1:3.

Головная осколочная секция 5 включает жестко связанный с обечайкой 4 толстостенный рифленый изнутри корпус 7 оживальной формы, заполненный конденсированным взрывчатым веществом 8, которое сообщается с взрывателем 3.

С противной стороны обечайки 4 расположена фугасная секция 6, тонкостенная трубчатая оболочка 9 которой закреплена на несущем переходнике 10, установленном на торце двигателя 1.

На внутренней поверхности корпуса 7 выполнены пересекающиеся многозаходные спиральные рифли 11, образующие сетку полуготовых поражающих элементов 12 (фиг.2).

Спиральные рифли 11 глубиной, равной 1/4-1/3 толщины «t» стенки корпуса 7, имеют треугольный поперечный профиль (фиг.3) с углом при вершине 60 градусов и наклонены к продольной оси под углом 30-45 градусов (фиг.2), плавно по периметру подрезая текстуру металла трубчатой оболочки корпуса 7.

Спиральные рифли 11 формируются пластической деформацией трубчатой заготовки корпуса 7 при ее редуцировании через калибровочную матрицу на поворотную оправку со спиральными выступами, между которыми затекает пластически деформируемый металл стенки трубы.

Затем эту операцию повторяют с противного торца обработанной заготовки корпуса 7 проталкиванием через матрицу меньшего диаметра, образуя распределенные полуготовые поражающие элементы 12 заданного профиля.

Автоматическое свинчивание обрабатываемой трубчатой заготовки корпуса 7 на последовательных операциях встречного редуцирования происходит без заметных усилий, потому что этому способствует оптимизированный угол 60 градусов наклона выступов инструментальной оправки, соответственно с формируемых рифлей 11, которые образуют кинематическую пару ходового винта.

При пластической деформации редуцированием металл корпуса 7 вдоль рифлей 11 нагартовывается, то есть повышает прочность поражающих элементов 12 по периферии. Рифли 11 служат концентраторами напряжений в оболочке осколочного корпуса 7 и выполняют функции так называемого газового клина продуктов детонации взрывчатого вещества 8 наполнения, обеспечивая трещинообразование заданной конфигурации, в результате чего образуются компактные осколки аэродинамической формы.

Завершающей операцией формообразования корпуса 7 является обжим головной части штамповым пуансоном в сборной матрице, имеющей оживальный профиль готового изделия.

Внутри оболочки 9 фугасной секции 6 закреплена поперечная массивная диафрагма 13 с периферийными окнами 14.

На обечайке 4 и диафрагме 13 смонтирован центральный детонатор 15, в метательном заряде 16 которого со стороны обечайки 4 установлена инертная (полимерная, металлическая и т.п.) кольцевая линза 17.

Объем оболочки 9 наполнен жидкотекучей детонационноспособной смесью 18 алюминиевого порошка с горючей жидкостью, которую снаряжают через технологическое окно переходника 10 в вертикальном положении оболочки 9, в сборе закрытое ввинтной крышкой 19.

Длина «L» линзы 17 (фиг.1) выбрана сопоставимой с расстоянием между диафрагмой 13 и крышкой 19, перекрывающей заливочное окно переходника 10, то есть массивным дном тонкостенной оболочки фугасной секции 6 снаряда.

Функционирует боеголовка следующим образом. Импульсом взрывателя 3 инициируется взрывчатое вещество 8, энергией детонации которого корпус 7 дробится на заданные осколки, формируя компактные поражающие элементы 12, которые со скоростью 2,0-2,5 км/с радиально разлетаются при минимальном склонении, определяемом оживальным профилем корпуса 7.

Детонационный импульс через влияние передается на метательный заряд 16 детонатора 15, инициирующий наполнение 18.

При срабатывании метательного заряда 16 в наполнении 18 формируется ударный импульс и последующий детонационный фронт.

Ударная волна уплотняет смесь 18 к раздувающейся оболочке 9 и обеспечивает прогрев алюминиевого порошка сгорающей в дефлаграционном режиме жидкой компоненты, предотвращающей слипание металлических частичек. Ударный фронт свободно через окна 14 проникает в придонный объем оболочки за диафрагму 13, от которой отраженный ударный фронт направляется обратно по наполнению 18 и оболочке 9, охрупчивая ее материал, что способствует дроблению оболочки детонационным фронтом.

Замедление выхода фронтов в головную часть наполнения 18, которое обеспечивается инертной линзой 17, адекватно времени инициирования придонного объема наполнения 18 за диафрагмой 13, что способствует симметричному разлету частичек алюминиевого порошка наполнения 18 в атмосферу, где, перемешиваясь с воздухом, диспергируемый алюминиевый порошок образует облако аэрозоля, взрывчатой топливно-воздушной смеси.

Разлет диспергированного алюминиевого порошка наполнения 18 осуществляется со скоростью 700-800 м/с, при этом облако аэрозоля превышает калибр снаряда в 10-12 раз, когда происходит его объемная детонация, следствием чего является термобарический эффект поражения. При этом следует иметь в виду, что масса снаряжения фугасной секции 6 в 3,5 раза превышает массу взрывчатого вещества 8 осколочной секции 5.

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 не известно, а с учетом возможности промышленного серийного изготовления осколочно-фугасных боевых частей реактивных снарядов можно сделать вывод о соответствии критериям патентоспособности.

Изобретение относится к осколочно-фугасным боеприпасам. Боевая часть содержит головной взрыватель, корпус, детонационноспособное наполнение, центральный детонатор и поперечную диафрагму, выполняющую функцию отражателя ударной волны. Корпус состоит из головной осколочной секции оживальной формы и фугасной секции, смонтированных на несущей обечайке. Осколочная секция заполнена конденсированным взрывчатым веществом, имеет внутри сетку из спиральных рифлей, наклоненных к продольной оси под углом 30-45°, образуя полуготовые поражающие элементы, материал которых по периметру упрочнен формообразующей пластической деформацией. Фугасная секция состоит из трубчатой оболочки с донным заливочным узлом, наполненной детонационноспособным наполнением, выполненным жидкотекучим, при этом детонатор опирается на поперечную диафрагму, которая отстоит от донного заливочного узла на расстоянии, сопоставимом с длиной инертной кольцевой линзы детонатора, смонтированной на несущей обечайке. Повышается могущество реактивного снаряда за счет раздельного формирования высокоскоростных поражающих осколочных элементов головной секции и термобарического поражающего фактора фугасной секции. 1 з.п. ф-лы, 3 ил.

1. Осколочно-фугасная боевая часть реактивного снаряда, содержащая головной взрыватель, корпус, детонационноспособное наполнение, центральный детонатор и поперечную диафрагму, выполняющую функцию отражателя ударной волны, отличающаяся тем, что корпус состоит из головной осколочный секции оживальной формы и фугасной секции, смонтированных на несущей обечайке, при этом осколочная секция заполнена конденсированным взрывчатым веществом и имеет внутри сетку из спиральных рифлей, наклоненных к продольной оси под углом 30-45°, образуя полуготовые поражающие элементы, материал которых по периметру упрочнен формообразующей пластической деформацией, а фугасная секция состоит из трубчатой оболочки с донным заливочным узлом, наполненной детонационноспособным наполнением, выполненным жидкотекучим, при этом детонатор опирается на поперечную диафрагму, которая отстоит от донного заливочного узла на расстоянии, сопоставимом с длиной инертной кольцевой линзы детонатора, смонтированной на несущей обечайке.2. Боевая часть по п.1, отличающаяся тем, что рифли осколочной секции имеют треугольный профиль с углом при вершине 60° и выполнены на 1/4-1/3 толщины ее стенки.