БОЕПРИПАС Российский патент 2010 года по МПК F42B12/20 

Изобретение относится к боеприпасам с жидкотекучим наполнением и может быть использовано для снарядов реактивных систем залпового огня, в том числе осколочно-фугасного действия.

Уровень развития данной области техники характеризует боеприпас, описанный в патентах RU №2156953 и №2219481, оба по классу F42B 12/20, которые содержат корпус с жидкотекучим наполнением в форме детонационноспособной взвеси металлического порошка (алюминий, магний) в горючей жидкости и центральную глухую оболочку с детонатором, выполняющим функции метательного заряда, инициируемым головным взрывателем.

В этом боеприпасе оптимизированы геометрические соотношения метательного заряда и осколочного корпуса, а также плотность диспергируемой при взрыве горючей смеси наполнения для максимальной эффективности объемной детонации формируемого аэрозольного облака топливно-воздушной смеси.

Горючая жидкость функционального наполнения боеприпаса образует прочную пленку на мелкодисперсных частичках металла за счет адгезионной связи, предотвращая их слипание между собой при хранении и импульсном нагружении при взрыве.

Внутренняя поверхность корпуса боеприпаса выполнена рифленой, в форме сетки полуготовых осколков, при дроблении образующих поражающие элементы заданных массо-геометрических параметров.

Недостатком описанной конструкции боеприпаса является неудовлетворительная эффективность термобарического поражения из-за практически мгновенной детонации горючей смеси наполнения при дроблении корпуса энергией метательного заряда из центра, горячие диспергированные частички которого быстро охлаждаются на воздухе, поэтому объемная детонация характеризуется неполнотой сгорания детонационноспособной смеси на периферии облака.

Кроме того, консольное крепление детонатора ограничивает использование описанной конструкции в удлиненных боевых частях из-за неудовлетворительной прочности при динамических поперечных нагрузках транспортировки, в частности, в составе реактивных снарядов системы залпового огня.

Отмеченные недостатки устранены в более совершенном боеприпасе по патенту RU 2286531, F42B 12/24, 12/52, 2005 г., который по технической сущности и числу совпадающих признаков выбран в качестве наиболее близкого аналога предложенному боеприпасу.

Известный боеприпас имеет удлиненную боевую часть с головным взрывателем, установленным в рифленом оживальной формы корпусе, в котором содержится взвесь алюминиевого порошка в горючей жидкости, образующая жидкотекучее детонационноспособное наполнение.

Оживальный профиль рифленого изнутри корпуса боевой части улучшает аэродинамические характеристики изделия, способствующие повышению дальности полета при формировании заданного осколочного поля с оптимальным углом склонения разлета поражающих элементов.

Крепление осевого детонатора на поперечной диафрагме повышает жесткость конструкции и надежность изделия в служебном обращении и при функционировании по назначению.

Жесткое фиксированное положение осевого детонатора на поперечной диафрагме относительно структурных элементов боеприпаса обеспечивает формирование симметричного осколочного поля и облака топливно-воздушной смеси правильной формы, в котором равномерно распределены продуктами детонации фрагменты пиротехнического воспламенительного заряда - инициаторы объемной детонации диспергированного наполнения.

Коаксиальное размещение внутри детонатора воспламенительного пиротехнического заряда обеспечивает его диспергирование в виде многочисленных локализованных очагов инициирования объемной детонации топливно-воздушной смеси формируемого аэрозольного облака, превышающего калибр боеприпаса в 80-150 раз.

При этом автоматически обеспечивает детонационное диспергирование пиротехнического осевого заряда и сопутствующее мгновенное воспламенение жидкотекучего наполнения в объеме формируемого при подрыве боеприпаса облака топливно-воздушной смеси, которая более динамично детонирует.

Сгорая в дефлаграционном режиме при детонации метательного заряда, жидкая компонента наполнения разогревает диспергируемый при этом металлический порошок, что обеспечивает полноту сгорания наполнения и повышает чувствительность детонационноспособного аэрозоля.

Объемная детонация топливно-воздушной смеси облака аэрозоля формирует резкий скачок уплотнения, который оказывает большое фугасное действие, осуществляя термобарическое поражение цели.

Недостатком известного боеприпаса является неудовлетворительная эффективность фугасного и осколочного поражения, потому что при симметричном разлете жидкотекучего наполнителя и фрагментов дробления центральной оболочки и корпуса на поражение цели направлена только часть энергии.

Часть функционального наполнения на краях боеприпаса находится в «мертвой» зоне распространения ударных и детонационных волн от подрыва осевого метательного заряда и не вовлекается в формирование детонационноспособной топливно-воздушной смеси.

Кроме того, при одновременном по протяженности воспламененительном воздействии на диспергирование жидкотекучего наполнения, центральная часть формируемого аэрозольного облака является недоступной для кислорода инжектируемого атмосферного воздуха из-за экранирования по периферии.

Это препятствует автоматическому достижению ситехиометрического соотношения компонентов топливно-воздушной смеси для ее детонационного превращения.

Масса воспламенительного пиротехнического заряда не оптимизирована относительно содержания в боеприпасе жидкотекучего наполнения для максимально полного его локального воспламенения в объеме детонационного диспергирования формируемой структуры топливно-воздушного аэрозольного облака, чтобы гарантированно использовать по назначению поражающий потенциал

Таким образом, часть жидкотекучего наполнения не создает термобарического поражающего эффекта от объемной детонации топливно-воздушной смеси, являясь балластной, что снижает могущество боеприпаса.

Задачей, на решение которой направлено настоящее изобретение, является повышение эффективности поражающего действия боеприпаса.

Требуемый технический результат достигается тем, что в известном боеприпасе, содержащем цилиндрический корпус с жидкотекучим наполнением в форме детонационноспособной взвеси металлического порошка в горючей жидкости, и закрепленную на поперечной диафрагме центральную оболочку с детонатором, несущим осевую шашку воспламенительного пиротехнического состава, согласно изобретению центральная оболочка по краям выполнена с раструбом, образующим кольцевые зазоры относительно примыкающего детонатора, а шашка воспламенительного пиротехнического состава массой 2-4% от массы жидкотекучего наполнения распределена на два автономных заряда, смещенных от середины детонатора.

Отличительные признаки обеспечили повышение эффективности поражающего фугасного действия боеприпаса за счет формирования более компактного облака топливно-воздушной смеси, объемное инициирование которого происходит за счет диспергирования дополнительного воспламенительного пиротехнического заряда, и плотного осколочного поля в сжатом угле разлета осколков.

Воздушные кольцевые зазоры, сформированные раструбами по краям центральной оболочки относительно примыкающего детонатора, обеспечивают беспрепятственное распространение ударных волн, которые образуют угловой поворот раструбов оболочки, перемещая жидкотекучий наполнитель с краев к середине радиально метаемого снаряжения.

При этом облако топливно-воздушной смеси формируется более протяженным в радиальном направлении и поперечно сплющенным, нормально движению боеприпаса (эллипсоидным), что увеличивает приведенную площадь фугасного и осколочного поражения и способствует перераспределению энергии ударных волн в сторону движения боеприпаса к цели.

Этим же сужается угол разлета осколков оболочки и корпуса, что в результате повышает их плотность в зоне поражения.

Назначение двух локализованных отстоящих от середины детонатора, шашек из медленно горящего пиротехнического состава - инициирование горения и разогрев в первую очередь диспергируемого в атмосферу жидкотекучего наполнения с краев аэрозольного облака, куда динамично инжектируется атмосферный воздух, обеспечивая стехиометрическое соотношение компонентов топливно-воздушной смеси, при котором происходит объемная детонация.

Затем с некоторой задержкой, достаточной для дополнительного радиального перемещения центрального участка метаемого наполнения под действием двухстороннего сжимающего воздействия ударных волн с краев аэрозольного облака, воздух проникает в центральную часть диспергированного наполнения, где происходит объемное детонирование.

Инициирование подрыва топливно-воздушной смеси во всем повышенном объеме аэрозольного облака осуществляется от горячих продуктов мелкодисперсного дробления разнесенных по оси зарядов воспламенительной пиротехнической шашки, что заметно повышает фугасное действие.

В результате вся масса жидкотекучего наполнения используется для формирования термобарического поражающего действия, увеличивая могущество боеприпаса.

Соотношение массы пиротехнического воспламенителя (m) к массе жидкотекучего наполнения (M) в диапазоне 2-4% оптимизировано эффективностью полного взаимодействия для максимального использования снаряжения по назначению.

При соотношении m/M меньше 2% детонация формируемого аэрозольного облака топливно-воздушной смеси происходит не во всем объеме из-за неудовлетворительного разогрева диспергирванных фрагментов наполнения.

При соотношении m/M больше 4% эффективность боеприпаса снижается от уменьшения количества его детонационноспособного наполнения - источника термобарического поражения.

Предложенная конструкция боеприпаса обеспечивает более эффективное метание осколков и формирование из диспергированного жидкотекучего наполнения аэрозольного детонационноспособного облака практически прямоугольного в сечении эллипсоида, что увеличивает площадь фронта ударной волны в направлении поражаемой цели.

Следовательно, каждый существенный признак необходим, а их совокупность в устойчивом единстве являются достаточными для достижения новизны качества, неприсущей признакам в разобщенности, то есть поставленная техническая задача решается не суммой эффектов, а эффектом суммы признаков.

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 на действующем производстве описанных боеприпасов можно сделать вывод о соответствии критериям патентоспособности.

Сущность изобретения поясняется чертежами, которые имеют чисто иллюстративную цель и не ограничивают объема притязаний совокупности существенных признаков формулы. На чертежах схематично изображено:

на фиг.1 - боеприпас, продольный разрез;

на фиг.2 - вид A на фиг.1.

В цилиндрическом корпусе 1, с внутренней стороны которого выполнена посредством многозаходных пересекающихся рифлей 2 (фиг.2) сетка полу готовых поражающих элементов 3, размещено жидкотекучее наполнение 4, которое занимает объем между центральной оболочкой 5 детонатора 6 и торцовыми монтажными перегородками 7 и 8 головной и донной соответственно.

В головной перегородке 7 установлен взрыватель 9 боеприпаса, а донная перегородка 8 служит разделительной с твердотопливным двигателем реактивного снаряда системы залпового огня (условно не показано).

Наполнение 4 представляет собой взвесь металлического порошка (алюминия и/или магния) в горючей жидкости, которая, будучи распыленной в разогретом состоянии в воздухе, представляет собой детонационноспособную топливно-воздушную смесь, инициируемую автоматически при достижении стехиометрического соотношения компонентов.

Детонатор 6 выполнен в виде запрессовки в центральную оболочку 5 взрывчатого вещества и служит в качестве метательного заряда функционального снаряжения 4. В случае необходимости, для обеспечения регулируемого дробления на заданные осколки, оболочку 5 выполняют рифленой аналогично поверхности корпуса 1.

Центральная оболочка 5 по краям выполнена с раструбами 9, которые закреплены на головной перегородке 7 и несущей диафрагме 10, проницаемой для наполнения 4 при его заливке в корпус 1.

Между раструбами 9 и примыкающим к оболочке 5 детонатором 6 сформированы кольцевые воздушные зазоры 11.

Между несущей диафрагмой 10 и торцом детонатора 6 установлен демпфер 12 из набора пластин.

Внутри детонатора помещены две осевые воспламенительные шашки 13 из пиротехнического состава.

На перемычке 7 установлен головной взрыватель 9, примыкающий к детонатору 6.

Функционирует предложенный боеприпас следующим образом.

При срабатывании головного взрывателя 9 инициируется детонатор 6, метательно-зажигательный заряд которого разрушает его оболочку 5: ударной и детонационной волнами подрыва сжимается пиротехнический состав шашек 13, дробится на осколки оболочка 5 и наполнение 4 упруго сжимается на корпусе 1.

Ударный импульс и детонационный фронт беспрепятственно преодолевают воздушные зазоры 11 и активно воздействуют на раструбы 9 центральной оболочки 5, которые поворачиваются к ее середине, вовлекая в опережающее движение наполнение 4 по краям.

Ударный фронт обеспечивает прогрев компонентов смеси наполнения 4 при сгорании жидкой топливной компоненты и возникновение кавитационных процессов на смоченной поверхности частичек металлического порошка, который химически активизируется.

Ударный фронт обуславливает уплотнение наполнения 4 и раздувание корпуса 1 и формирование поражающих элементов 3 охрупчиванием по рифлям 2.

Ударный фронт распространяется по наполнению 4, проникает через диафрагму 10 и распространяется в донную технологическую часть боеприпаса, а в пластинах демпфера 12 он упруго амортизируется, что предотвращает преждевременное разрушение диафрагмы 10.

В первый момент детонации топливная смесь наполнения 4 сжимается, уплотняясь на корпусе 4 боеприпаса. При этом твердые частички металлического порошка не слипаются между собой, потому что их поверхности адгезионно прочно крепится вязкая горючая жидкость.

На внутренней поверхности корпуса 1 формируется композитная газопроницаемая оболочка уплотненного наполнения 4, которая при дроблении корпуса 1 по рифлям 2 ослабленного поперечного сечения энергией взрыва метательного заряда детонатора динамично диспергируется в атмосферу в виде облака многочисленных твердых металлических частичек порошка, разогретых сгоревшей жидкой компонентой наполнения 1.

Пройдя радиально через газопроницаемый слой наполнения 4, детонационный импульс от детонатора 6 разрушает корпус 1 по рифлям 2, формируя поражающие элементы 3, которые разлетаются на расстояние, значительно превышающее зону термобарического поражения.

Пиротехнические шашки 13 в первую очередь инициируют локальное горение и разогрев жидкотекучего наполнения 4 по краям, которое с опережением формирует торцовые радиальные потоки топливно-воздушной смеси.

При достижении стехиометрического соотношения компонентов топливно-воздушной смеси автоматически происходит объемная детонация, при которой двухсторонними детонационными импульсами центральная часть наполнения 4 динамично выдавливается в атмосферу, где активно инжектируется воздух и происходит их перемешивание до детонирования.

Этот двухступенчатый процесс объемной детонации позволяет более эффективно использовать все наполнение 4 по назначению и сформировать детонационный импульс большей протяженности с практически равно энергией по фронту, что нашло подтверждение в опытных подрывах экспериментальных образцов макетов штатных боеприпасов, модернизированных по изобретению.

Изобретение относится к боеприпасам. Боеприпас содержит цилиндрический корпус с жидкотекучим наполнением, центральную оболочку и детонатор. Цилиндрический корпус с жидкотекучим наполнением выполнен в форме детонационноспособной взвеси металлического порошка в горючей жидкости. Центральная оболочка закреплена на поперечной диафрагме. Детонатор представляет собой осевую шашку воспламенительного пиротехнического состава. Центральная оболочка по краям выполнена с раструбом, образующим кольцевые зазоры относительно примыкающего детонатора. Шашка воспламенительного пиротехнического состава, массой 2-4% от массы жидкотекучего наполнения, распределена на два автономных заряда. Автономные заряды смещены от середины детонатора. Достигается повышение эффективности поражающего действия боеприпаса. 2 ил.

Боеприпас, содержащий цилиндрический корпус с жидкотекучим наполнением в форме детонационноспособной взвеси металлического порошка в горючей жидкости, и закрепленную на поперечной диафрагме центральную оболочку с детонатором, несущим осевую шашку воспламенительного пиротехнического состава, отличающийся тем, что центральная оболочка по краям выполнена с раструбом, образующим кольцевые зазоры относительно примыкающего детонатора, а шашка воспламенительного пиротехнического состава массой 2-4% от массы жидкотекучего наполнения распределена на два автономных заряда, смещенных от середины детонатора.