СПОСОБ ПЕРЕКЛЮЧЕНИЯ РЕЖИМА СРАБАТЫВАНИЯ БОЕВОЙ ЧАСТИ УПРАВЛЯЕМОЙ РАКЕТЫ И БОЕВАЯ ЧАСТЬ Российский патент 2008 года по МПК F42B15/01 F42B12/02 

Изобретение относится к оборонной технике и может быть использовано при создании боеприпасов, в частности высокоточных управляемых снарядов или ракет малого и среднего калибра, предназначенных для поражения искусственных и естественных укрытий с расположенной в них живой силой.

Известно, что поражающее действие снарядов или ракет по целям различного типа зависит от режима срабатывания их боевых частей. Например, путем переключения взрывателя осколочно-фугасного снаряда с контактного мгновенного срабатывания на контактное замедленное можно увеличить эффективность поражения заглубленных целей. Поражающее действие кумулятивной боевой части тандемного типа по целям, снабженным встроенной динамической защитой, также во многом зависит от режима срабатывания, реализуемого ее взрывателем.

Так, например, при действии по бронированным целям, защищенным долгодействующей динамической защитой, время активного действия которой по кумулятивной струе составляет 1000-2000 мкс (см., например: Физика взрыва. / Под. Ред. Л.П.Орленко. - Изд. 3-е переработанное. - В 2 т. Т.2 - М.: ФИЗМАТЛИТ, 2002. - С.350), неконтактный режим срабатывания позволяет реализовать требуемое для преодоления ДЗ время задержки подрыва основного заряда кумулятивной БЧ тандемного типа, а также обеспечить в момент его подрыва оптимальное (с точки зрения влияния на глубину бронепробивного действия) удаление от поверхности брони. В частности, в патенте ФРГ №4102772С1, МКИ⁶ F42В 12/18, 12/10 от 31.01.91 описана конструкция головной части управляемой ракеты, содержащей боевую часть тандемного типа предконтактного действия. Взрыватель этой боевой части снабжен оптическим неконтактным датчиком цели, который после обнаружения цели в заданном диапазоне расстояний перед ракетой выдает сигнал на срабатывание устройства подрыва.

Применение режима неконтактного подрыва для осколочно-фугасной БЧ управляемой ракеты, снаряда или мины также позволяет значительно, в несколько раз по сравнению с режимом контактного подрыва увеличить приведенную площадь поражения целей, рассосредоточенных по поверхности земли. В частности, известна (см. Патент РФ №2247928 по заявке 2003118765 от 23.06.2003, МКИ⁷ F42B 12/20) осколочно-фугасная боевая часть (ОФБЧ), содержащая обтекатель, разрывной заряд и взрыватель, на боковой поверхности корпуса которого по окружности равномерно размещены неконтактные датчики цели, диаграмма направленности которых ориентирована перпендикулярно оси боевой части, а на торцевой поверхности корпуса взрывателя установлены контактные датчики цели, диаграмма направленности которых ориентирована по оси боевой части. Неконтактный режим срабатывания такой ОФБЧ в составе управляемой ракеты, подходящей к поверхности земли под малыми углами, позволяет значительно увеличить площадь осколочного действия, по сравнению с контактным режимом срабатывания. При подходе к поверхности цели (бронетранспортеру, ДОТу или другому компактному объекту больших размеров) под углами, близкими к 90°, такая ОФБЧ будет работать в контактном режиме по сигналу контактного датчика.

При использовании известных осколочно-фугасных БЧ в боеприпасах, предназначенных для ведения боевых действий в городских условиях, указанные технические решения обладают недостатком, так как энергия, выделяемая при взрыве БЧ и определяющая величину ее поражающего действия, не зависит от режима срабатывания (контактного или неконтактного). В ряде случаев, например при применении известных БЧ в городских условиях, когда одновременно с противником в зоне ведения боевых действий находится мирное население, указанное свойство отсутствия возможности изменения режима срабатывания, обеспечивающего управление величиной энергии, выделяемой при взрыве БЧ, является недостатком. Так, например, в случае промаха взрыв БЧ с полным выделением энергии ВВ разрывного заряда может привести к повышенным разрушениям и жертвам среди мирного населения.

Однако передать на борт ракеты команду о требуемом режиме срабатывания до ее пуска невозможно, так как современные управляемые ракеты снабжаются батарейными источниками электропитания, активируемыми только в момент пуска, и не имеющие электропитания электронные блоки ракеты не могут запомнить поданную команду. Кроме того, ракеты размещаются в герметично закрытых транспортно-пусковых контейнерах, не имеющих с носителем электромеханической или другой связи, по которой до пуска можно было бы установить необходимый для выполнения задачи режим срабатывания БЧ. Передать же команду о режиме срабатывания на борт летящей ракеты по ряду причин не всегда представляется возможным. В случае же когда подача такой команды возможна, оператор, управляющий пуском, зачастую не имеет возможности такой выбор осуществить, например, при промахе.

Известен способ, обеспечивающий повышение точности попадания в цель управляемых ракет и корректируемых снарядов, например таких как «Копперхед» или «Сантиметр» (см., например, В.А. Одинцов. Конструкции осколочных боеприпасов. Часть II. Артиллерийские снаряды. Учебное пособие МГТУ им. Н.Э.Баумана, 2002. - С.21...23), заключающийся в подсветке цели оптическим (лазерным) целеуказателем. При этом система наведения (коррекции) осуществляет в момент подхода к цели переориентацию траектории движения ракеты или снаряда на центр пятна подсветки. Этот способ может быть также использован при стрельбе по групповой цели для выбора среди нескольких элементарной цели одной. Однако он не обеспечивает передачи на борт ракеты информации о необходимости переключения режима срабатывания БЧ.

Известен способ переключения и ряд конструкции БЧ с управляемой мощностью взрыва, заключающиеся в приведении в момент срабатывания БЧ части взрывчатого вещества разрывного заряда посредством химических, механических, термических или термомеханических устройств «нейтрализации» в состояние, не способное к распространению детонации. Оставшаяся детонационно-способная часть заряда подрывается в нормальном режиме от дополнительного детонатора инициирующего устройства основного заряда, расположенного с противоположной от устройства «нейтрализации» стороны заряда. При этом граница процесса (горение, разрушение, термическая или химическая сенсибилизация), приводящего заряд ВВ в состояние, не способное к распространению детонации, движется в направлении инициирующего устройства основного заряда. В результате величина детонационно-способной части заряда и, соответственно, энергия, выделяемая при взрыве, определяются разностью времени подачи сигналов на срабатывание устройства нейтрализации и инициирующего устройства основного заряда (см., например, доклад W.Arnold "Tunable Charge" в сборнике докладов 20 международного симпозиума по баллистике, 23-27 сентября 2002 г, Орландо, Флорида, США). Часть приведенных в указанном докладе конструкций БЧ имеет патентную защиту в ФРГ и Франции.

Так, например, в патенте ФРГ №DE 10008914, МКИ F42B 12/20 от 06.09.2001 "Explosive charge for warhead is reduced in effect destroyed with the aid of one or more detonative arrangements or hollow charges in opposition to initiation of detonative ignition" описана конструкция БЧ с управляемой энергией взрыва, содержащая основной заряд ВВ в корпусе с осколочной оболочкой, а также расположенные с противоположных, свободных от осколочных оболочек торцов заряда, инициирующее устройство основного заряда и дополнительный заряд ВВ с устройством инициирования.

Управление величиной энергии, выделяющейся при взрыве этой БЧ, осуществляется путем разрушения части основного заряда ВВ посредством метания дополнительным зарядом поражающих элементов заданных размеров, массы и скорости, либо воздействием осевого диспергирующего заряда или детонационного шнура. Размеры, масса и скорость поражающих элементов, метаемых дополнительным зарядом, размеры и масса диспергирующего заряда или детонационного шнура выбираются так, чтобы при разрушении основного заряда возбуждения детонационного процесса в нем не происходило. При этом процесс разрушения должен быть способен передвигаться вдоль заряда с известной скоростью, а также иметь возможность распространения на всю длину основного заряда.

Детонационно-способная часть основного заряда подрывается от инициирующего устройства основного заряда в нормальном режиме. При этом величина детонационно-способной части основного заряда, а следовательно, величина энергии, выделяющейся при взрыве, определяется блоком управления путем установления требуемой разновременности подачи сигналов на срабатывание дополнительного заряда и инициирующего устройства основного заряда. Величина разновременности рассчитывается исходя из известной скорости движения процесса разрушения основного заряда, осуществляемого посредством устройства нейтрализации, и требуемой величины энергии взрыва, которая диктуется ситуацией. Скорость движения процесса разрушения основного заряда будет зависеть от конструкции нейтрализующего заряда. Ее величина будет лежать в диапазоне от значений скорости детонации (˜6...8 км/с) для дополнительного заряда в виде осевого диспергирующего заряда или детонационного шнура, до значений скорости звука (˜2.2...2.8 км/с) для дополнительного заряда в виде кумулятивного заряда или заряда, метающего группу осколков. Указанные скорости движения процесса разрушения по основному заряду приводят к тому, что в случае обеспечения режима срабатывания с частичным выделением энергии основного заряда, задержку подрыва инициирующего устройства основного заряда по отношению к моменту подрыва устройства инициирования дополнительного заряда необходимо отрабатывать с разновременностью на уровне микросекунды. Требуемый режим срабатывания (величина времени задержки подрыва) должен устанавливаться до момента пуска ракеты, или, по крайней мере, в процессе ее полета к цели через систему управления и наведения.

Описанное в патенте DE №10008914 техническое решение, как наиболее близкое к заявляемым по технической сущности и достигаемым техническим результатам, выбрано за прототип.

Признаки прототипа, общие с заявляемым способом переключения режима срабатывания боевой части управляемой ракеты:

- определение требуемого режима срабатывания;

- выдача команды на срабатывание боевой части управляемой ракеты в требуемом режиме.

Признаки прототипа, общие с заявляемой конструкцией БЧ: взрывательное устройство, основной заряд взрывчатого вещества и расположенные с его противоположных сторон система инициирования основного заряда и дополнительный заряд с устройством его инициирования.

Указанный прототип имеет ряд недостатков.

Основными недостатками известного технического решения, рассматриваемого как с точки зрения способа, так и конструкции, являются:

- отсутствие возможности передачи на борт ракеты информации о необходимости изменения режима срабатывания БЧ при реализовавшемся в процессе ее наведения промахе;

- отсутствие в составе БЧ устройства, обеспечивающего получение информации о необходимости переключения режима срабатывания при промахе, событии, реализовавшемся в момент подхода к цели.

Существенным недостатком конструкции прототипа, особенно при обеспечении режима срабатывания с частичным выделением энергии основного заряда, является необходимость точной, на уровне единиц микросекунд отработки времени задержки срабатывания инициирующего устройства основного заряда и устройства инициирования дополнительного заряда. Это ведет к необходимости применения в указанных устройствах инициирования высоковольтных электродетонаторов, у которых разброс времени срабатывания лежит в указанном диапазоне. Требуемые для работы высоковольтных электродетонаторов устройства электропитания, например, на основе высоковольтных конденсаторов, должны быть снабжены системами повышения напряжения от обычно применяемого на борту управляемых ракет напряжения питания 10...20 В до ˜1000 В, в связи с чем они громоздки и имеют большую массу. Кроме этого система электропитания должна обеспечивать высокие требования по электроизоляционным характеристикам и малому волновому сопротивлению электрожгутов, технические меры по реализации которых также ведут к росту массы устройства электропитания.

В отличие от известного способа переключения режимов срабатывания боевой части управляемой ракеты, реализуемого при использовании БЧ по патенту DE №10008914, включающего наведение ракеты на цель и установление разницы времени подрыва основного и дополнительного зарядов, предлагаемый способ включает определение в момент подхода к цели наличия на ее поверхности сигнала электромагнитной подсветки и выдачу команды на срабатывание в требуемом режиме по наличию или отсутствию сигнала электромагнитной подсветки на поверхности

В отличие от известной конструкции боевой части управляемой ракеты с переключением режимов срабатывания, предлагаемая боевая часть содержит взрывательное устройство, основной заряд взрывчатого вещества и расположенные с его противоположных сторон систему инициирования основного заряда и дополнительный заряд с устройством его инициирования, при этом взрывательное устройство для обнаружения на поверхности цели сигнала электромагнитной подсветки снабжено неконтактным датчиком, а дополнительный заряд отделен от основного заряда демпфером, препятствующим передаче детонации к основному заряду.

Дополнительный заряд может быть размещен внутри основного заряда.

Технические решения, содержащие признаки, отличающие заявляемые способ и устройство от прототипа, не известны и явным образом из уровня техники не следуют. Это позволяет считать, что заявляемые решения являются новыми, причем каждый из них обладает достаточным изобретательским уровнем.

Сущность предлагаемых технических решений поясняется графическими изображениями, приведенными на Фиг.1-4, где иллюстрируются особенности предлагаемого способа в случае реализации промаха по цели (Фиг.1), а также показаны возможные, реализующие предлагаемый способ конструктивные схемы боевой части (Фиг.2-4).

Предлагаемый способ переключения режимов срабатывания БЧ иллюстрируется Фиг.1. При этом на Фиг.1А) показано срабатывание БЧ в режиме полномасштабного выделения энергии взрыва, определяемого суммарной массой основного и дополнительного зарядов, а на Фиг.1Б) - срабатывание БЧ в режиме минимального выделения энергии взрыва, определяемое массой только дополнительного заряда. При этом позициями 1-6 обозначены, соответственно: 1 - устройство электромагнитной подсветки, 2 - цель, 3 - пятно подсветки, 4 - область разрушения цели, 5 - соседний с целью объект, 6 - траектория ракеты.

Боевая часть, реализующая предлагаемый способ переключения режимов срабатывания (Фиг.2), содержит основной заряд ВВ (7) и расположенные с противоположных сторон основного заряда систему инициирования основного заряда (8) и дополнительный заряд ВВ (9) с устройством его инициирования (10), а также демпфер (11), предотвращающий передачу детонации от дополнительного заряда (9) к основному заряду (7). В состав взрывательного устройства также входит соединенный электрической связью с устройствами инициирования основного (8) и дополнительного зарядов (10) неконтактный датчик (12), работающий в оптическом или радиодиапазоне.

На Фиг.3 показан возможный пример исполнения, отличающийся от приведенной на Фиг.2 конструктивной схемы БЧ направлением максимума чувствительности неконтактного датчика (12).

На Фиг.4 показан пример исполнения, отличающийся от Фиг.2 размещением дополнительного заряда (9) во внутренней полости основного заряда (7).

Реализация способа и работа предлагаемого технического решения осуществляется следующим образом.

После подачи команды на пуск внутренний источник электропитания ракеты активируется, в результате чего производится подача электропитания на взрывательное устройство, которое входящими в его состав неконтактным датчиком (12) начинает выполнять осмотр пространства вокруг ракеты. При этом осмотр осуществляется в направлении траектории движения ракеты или под углом к ней.

Устройством, входящим в систему управления и наведения ракеты, или дополнительным остронаправленным внешним источником электромагнитного излучения (1) производится подсветка цели (2), которую необходимо поразить.

По наличию или отсутствию на поверхности цели электромагнитной подсветки, взрывательное устройство при помощи неконтактного датчика (12) определяет, в каком режиме должно произойти срабатывание БЧ.

При наличии сигнала, который информирует о необходимости срабатывания в основном режиме, взрывательное устройство дает команду на срабатывание системы инициирования основного заряда. При отсутствии отраженного от цели сигнала, что означает необходимость срабатывания в дополнительном режиме, взрывательное устройство дает команду на срабатывание устройства инициирования дополнительного заряда.

Предложенная для реализации переключения режимов срабатывания конструкция БЧ обеспечивает изменение величины энергии, выделяемой при взрыве БЧ. При срабатывании в основном режиме осуществляется максимально возможное выделение энергии взрыва БЧ, а при срабатывании в дополнительном режиме - минимально возможное. Для этого дополнительный заряд, реализующий условия выделения минимального количества энергии взрыва, снабжен демпфером, препятствующим передаче детонации от дополнительного к основному заряду. И, наоборот, для увеличения поражающего действия материал и параметры демпфера выбираются так, чтобы при подрыве основного заряда процесс детонации передавался к дополнительному заряду, что позволяет обеспечить максимальное выделение энергии взрыва.

В частности, в качестве материала демпфера может быть использован взрывчатый состав с высоким критическим значением давления инициирования, например на основе низкочувствительного ВВ или его смеси с инертным веществом. Пример БЧ такой конструкции показан на Фиг.3, где за счет размещения устройства подрыва дополнительного заряда со стороны демпфера нагружение демпфера производится «уходящей» детонационной волной. Этим обеспечивается снижение амплитуды давления ударной волны до значений меньше, чем критические давления инициирования взрывчатого вещества основного заряда, и в случае, если демпфер изготовлен из материала на основе низкочувствительного ВВ, материала демпфера.

При срабатывании БЧ в основном режиме ударно-волновое нагружение демпфера осуществляется «падающей» детонационной волной, создающей в материале демпфера давления, превосходящие критические давления инициирования ВВ дополнительного заряда и материала демпфера.

Роль демпфера могут выполнять электронные блоки взрывателя или системы наведения ракеты, при этом команда на срабатывание БЧ в основном режиме также может формироваться и передаваться на взрывательное устройство от системы наведения.

Таким образом, применение предлагаемого способа переключения режима срабатывания боевой части управляемой ракеты позволяет в случае промаха ракеты по цели изменить режим срабатывания БЧ.

Варианты применений предлагаемых конструкций боевых частей, реализующих предлагаемый способ переключения режима срабатывания, позволяют управлять величиной энергии, выделяемой при подрыве БЧ, что, в случае реализации промаха или недолета ракеты до цели, уменьшит величину разрушений, производимых в окружающем пространстве.

Предложенный способ переключения режимов срабатывания может быть также использован для других БЧ, например, для БЧ проникающего типа или БЧ с управляемым уровнем летальности.

При этом для БЧ проникающего типа в качестве основного режима срабатывания может быть выбран подрыв БЧ с временной задержкой, после проникновения ее в преграду на требуемую глубину, а в качестве дополнительного режима - мгновенное срабатывание по сигналу контактного датчика цели. А для БЧ с управляемым уровнем летальности, содержащей два заряда летального и нелетального действия, срабатывание в основном режиме может быть использовано при подрыве блока, обеспечивающего, например, осколочно-фугасное действие (летальный режим), а срабатывании в дополнительном режиме - при подрыве блока, формирующего, например, слезоточиво-раздражающее действие (нелетальный режим).

Изобретение относится к области высокоточных управляемых ракет, действующих по наземным, надводным и воздушным целям. Способ переключения режимов срабатывания боевой части управляемой ракеты включает определение в момент подхода ракеты к цели наличия на ее поверхности сигнала электромагнитной подсветки и выдачу команды на срабатывание боевой части в требуемом режиме по наличию или отсутствию сигнала электромагнитной подсветки на поверхности цели. Боевая часть содержит взрывательное устройство, основной заряд взрывчатого вещества и расположенные с его противоположных сторон систему инициирования основного заряда и дополнительный заряд с устройством его инициирования, при этом взрывательное устройство для обнаружения на поверхности цели сигнала электромагнитной подсветки снабжено неконтактным датчиком, а дополнительный заряд отделен от основного заряда демпфером, препятствующим передаче детонации к основному заряду. Обеспечивается возможность переключения режима срабатывания боевой части ракеты при простоте ее конструкции. 2 н. и 1 з.п. ф-лы, 4 ил.

1. Способ переключения режимов срабатывания боевой части управляемой ракеты, включающий определение в момент подхода ракеты к цели наличия на ее поверхности сигнала электромагнитной подсветки и выдачу команды на срабатывание боевой части в требуемом режиме по наличию или отсутствию сигнала электромагнитной подсветки на поверхности цели.2. Боевая часть управляемой ракеты с переключением режимов срабатывания, содержащая взрывательное устройство, основной заряд взрывчатого вещества и расположенные с его противоположных сторон систему инициирования основного заряда и дополнительный заряд с устройством его инициирования, при этом взрывательное устройство для обнаружения на поверхности цели сигнала электромагнитной подсветки снабжено неконтактным датчиком, а дополнительный заряд отделен от основного заряда демпфером, препятствующим передаче детонации к основному заряду.3. Боевая часть по п.2, дополнительный заряд которой расположен внутри основного заряда.