КИНЕТИЧЕСКИЙ ПУЧКОВЫЙ СНАРЯД "КИМРЫ" Российский патент 2011 года по МПК F42B12/20 F42B12/32 

Изобретение относится к боеприпасам, более конкретно к кинетическим пучковым снарядам. К ним относят снаряды, содержащие блок готовых поражающих элементов (ГПЭ), заряд которых (пороховой или бризантный) не сообщает блоку дополнительной осевой скорости, а выполняет по существу только функцию рассеивания ГПЭ [1]. В зарубежной литературе такие снаряды обозначаются как АВМ KETF (Air Burst Munition Kinetic Energy Time Fuze - боеприпас воздушного разрыва - кинетическая энергия - временной взрыватель) или просто KETF. Известен снаряд AHEAD швейцарской фирмы «Эрликон-Контравес», содержащий корпус, расположенный в нем набор ГПЭ, траекторный взрыватель и заряд разрушения корпуса [2]. Снаряд поражает цель осевым потоком ГПЭ и предназначен в основном для борьбы с зенитными целями (самолетами и управляемыми ракетами). Основными недостатками снаряда являются большая инертная масса корпуса, не участвующего в поражении цели, а выполняющего по существу только функцию контейнера для ГПЭ, и относительно низкая скорость снаряда (~1000 м/с), приводящая к большому полетному времени и, как следствие, к значительному отклонению снаряда от расчетной траектории.

Настоящее изобретение направлено на устранение указанных недостатков.

Техническое решение состоит в том, что снаряд выполняется подкалиберным, снабженным разъемным поддоном, заряд разрушения расположен по всей длине корпуса, а с внешней стороны корпус снабжен кольцевыми ребрами, между которыми расположены кольцевые блоки ГПЭ, в задней части корпуса расположен жесткий перьевой стабилизатор, а в состав снаряда включен ведущий разъемный поддон, на внутренней поверхности которого нанесены кольцевые канавки, находящиеся в сцеплении с кольцевыми ребрами корпуса.

На фиг.1 показан снаряд в сборке с поддоном; фиг.2 - подкалиберный снаряд после отделения поддона; фиг.3 - снаряд с корпусом-каркасом ступенчатой формы, фиг.4, 5 - варианты исполнения сопряжения корпуса-каркаса с поддоном; фиг.6 - схема формирования осевого поля типа «диск».

Снаряд по фиг.1 содержит корпус-каркас с зарядом ВВ 2, расположенным во внутренней полости корпуса. Внешняя поверхность корпуса-каркаса снабжена кольцевыми ребрами 3, между которыми расположены кольцевые блоки ГПЭ 4. Кольцевые блоки изготовлены напрессовкой на корпус-каркас ГПЭ в смеси со связующим материалом, например фенольной смолой горячего отверждения или эпоксидным компаундом холодного отверждения. Для увеличения прочности блока поверх его может быть намотана бандажная лента или нить, например, из стеклоткани, пропитанная этим же связующим материалом. ГПЭ могут быть выполнены из стали или тяжелых сплавов на основе вольфрама или тантала. Предусмотрена возможность изготовления ГПЭ в форме, допускающей их плотную укладку в сборке. В передней части корпуса-каркаса установлен головной траекторный взрыватель 5 с приемником команд 6. В задней части корпуса-каркаса установлен жесткий перьевой стабилизатор 7.

На корпусе-каркасе установлен ведущий разъемный поддон 8, имеющий внешний диаметр, равный калибру орудия.

Поддон состоит из двух-трех секторов, скрепленных медным пояском 9, выполняющим одновременно роль обтюратора. Внутренний диаметр поддона выполнен со скользящей посадкой относительно внешнего диаметра кольцевых блоков ГПЭ. На внутренней поверхности поддона нанесены кольцевые канавки 10, в которые входят выступающие края кольцевых ребер. Предусмотрено изготовление поддона и корпуса-каркаса из легких сплавов, в том числе на основе титана, алюминия, магния. На поддоне могут быть нанесены косопоставленные каналы 11. Устройства передачи вращательного момента от поддона на корпус-каркас на фиг.1 не показаны.

На фиг.2 показан подкалиберный снаряд на полете (после отделения от поддона). Отношение массы ГПЭ к массе подкалиберного снаряда должно составлять не менее 0,7.

На фиг.3 представлено исполнение снаряда, предназначенного для создания расширенного осевого поля ГПЭ. Корпус-каркас имеет ступенчатую форму, что обеспечивает для различных кольцевых блоков разные величины соотношения С/М (С - масса заряда ВВ, М - масса блока) и, следовательно, разные значения радиальной скорости ГПЭ:

,

где D - скорость детонации ВВ.

Кольцевые блоки имеют различную длину, при этом длина блока увеличивается с увеличением его внутреннего диаметра. Соотношение длин блоков выбирается из условия оптимального распределения ГПЭ по кольцевым зонам поля типа «диск». Этот же эффект может быть достигнут тем, что различные кольцевые блоки изготовлены из ГПЭ различных масс и различных материалов, например стали и тяжелого сплава. Как правило, с увеличением внутреннего диаметра блока масса ГПЭ уменьшается.

Корпус-каркас может быть также выполнен в виде оребренного конуса, обращенного большим основанием к голове снаряда, а в более общем случае - в виде оребренного тела вращения с заданным профилем образующей.

На фиг.4, 5 показаны варианты исполнения сопряжения кольцевых ребер с поддоном без выступания краев ребер над поверхностью кольцевых блоков. Такие схемы обеспечивают снижение сопротивления воздуха полету снаряда.

Конструкция корпуса-каркаса может быть выполнена с продольными ребрами (шпангоутами), соединяющими кольцевые ребра.

Действие снаряда осуществляется следующим образом. Перед выстрелом по измеренной дальности до цели определяется полетное время до упрежденной точки разрыва. Это время контактным или бесконтактным способом вводится в траекторный взрыватель через приемник команд. При выстреле наседающая инерционная нагрузка от кольцевых блоков ГПЭ воспринимается кольцевыми ребрами и передается на корпус, а через края ребер и кольцевые канавки - на поддон. Таким образом, поддон выполняет не только функцию ведения снаряда по каналу ствола, но и функцию разгрузки корпуса снаряда от инерционной нагрузки блоков ГПЭ. Одновременно поддон препятствует радиальному расширению блоков вследствие бокового распора и обеспечивает их прочность в течение всего времени движения снаряда по каналу ствола. Кроме того, поддон защищает неметаллическую поверхность снаряда от воздействия пороховых газов.

Применение подкалиберной схемы позволит уменьшить массу снаряда в сборе с поддоном примерно в 2…2,5 раза по сравнению со штатным калиберным снарядом и, следовательно, при фиксированной дульной энергии орудия повысить дульную скорость в 1,4…1,6 раза. При движении снаряда по каналу ствола за счет истечения продуктов сгорания пороха через косопоставленные каналы 11 поддона происходит подкручивание снаряда, необходимое для создания центробежной силы, обеспечивающей отделение поддона, и для компенсации эксцентриситетов снаряда.

После вылета снаряда из канала ствола разрушается медный поясок 9 и сектора поддона под действием центробежных сил расходятся в стороны, при этом края кольцевых ребер корпуса выходят из кольцевых канавок поддона.

При подлете снаряда в расчетную точку взрыватель вызывает детонацию заряда ВВ, что приводит к расширению корпуса-каркаса и разрушению кольцевых блоков. В варианте конструкции, показанном на фиг.1, средняя радиальная скорость разлета ГПЭ блоков составляет 100…150 м/с, что при собственной скорости снаряда 800 м/с обеспечивает величину угла полураствора осевого пучка 7,1…10,6°. При среднем значении угла 9° значения радиусов поперечных сечений пучка ГПЭ на дальностях 10, 20 и 30 м соответственно составят 1,58, 3,16 и 4,74 м.

Действие снаряда, показанного на фиг.3, отличается тем, что кольцевые блоки получают различные радиальные скорости, что приводит к формированию поля ГПЭ типа «диск» (фиг.4) (ν_c - скорость снаряда, ν_R1…ν_R2 - радиальные скорости различных кольцевых блоков).

Ниже приводится пример исполнения 125 мм кинетического пучкового снаряда отечественных танков Т-72, Т-80, Т-90. Снаряд выполняется в двух модификациях - противопехотной с массой ГПЭ 0,5 г и противовертолетной/противотранспортной с массой ГПЭ 3 г (ГПЭ выполнены из тяжелого сплава на основе вольфрама).

Масса снаряда с поддоном 12 кг Дульная скорость 140 м/с Масса полдона (титан) 4 кг Масса подкалиберного снаряда 8 кг Диаметр подкалиберного снаряда 80 мм Суммарная масса ГПЭ 5,8 кг Количество ГПЭ массой 0,5 г 11600 Количество ГПЭ массой 3 г 1930 Отношение массы ГПЭ к массе подкалиберного снаряда 0,725 Относительная масса подкалиберного снаряда 15,6 кг/см³

Масса снаряда снижается почти в два раза по сравнению со штатным 125 мм осколочно-фугасным снарядом 3 ОФ 19, имеющим массу 23,2 кг [3]. Это позволяет значительно увеличить численность боекомплекта танка. При численности боекомплекта танка Т-90 43 выстрела, принимая, что боекомплект состоит только из выстрелов со штатным ОФ снарядом с массой выстрела 33,0 кг (масса гильзы с пороховым зарядом 9,8 кг), общая масса боекомплекта составит 1419 кг.

В то же время выстрел с предлагаемым снарядом при той же массе гильзы будет иметь массу 21,8 кг, а численность боекомплекта составит 65 выстрелов, т.е. в 1,5 раза больше.

Уменьшение относительной массы снаряда приобретает особую актуальность в связи с тенденцией увеличения калибра отечественного танкового орудия до 135 мм [4] (на Западе - до 140 мм). При геометрическом подобии относительное увеличение массы выстрела составит (135/125)=1,26, и следовательно, масса обычного выстрела с ОФ снарядом составит 41,6 кг, а численность боекомплекта - 34 выстрела, т.е. существенно ниже допустимого уровня для танков. В то же время масса 135 мм выстрела с предлагаемым снарядом составит 21,8×1,26=27,5 кг, т.е. численность боекомплекта составит 1419/27,5=51 выстрел, что значительно превышает штатную численность боекомплекта танка Т-90.

Техническим результатом изобретения является повышение эффективности боеприпасов по направлениям точности стрельбы и действия у цели. Очень важным результатом является также повышение безопасности снаряда благодаря тому, что заряд ВВ надежно защищен от воздействия пуль и осколков толстым слоем ГПЭ.

Следует отметить, что бескорпусные снаряды, к которым относится данный кинетический снаряд, рассматриваются в настоящее время как весьма перспективные, в первую очередь из-за появления новых материалов, в том числе наноматериалов.

При установке взрывателя на подрыв снаряда сразу после выхода из канала ствола снаряд функционирует как картечь и предназначен для самообороны танка на ближней дистанции. Необходимость включения картечного снаряда в боекомплект танка доказана опытом войны в Ираке. В 2004 г. в боекомплект танка «Абрамс», США, включен 120 мм картечный снаряд ХМ1028.

Литература

1. Одинцов В.А. Осколочно-пучковые снаряды - боеприпасы XXI века // Боеприпасы и высокоэнергетические конденсированные системы. - 2008. - Вып. №2.

2. Одинцов В.А. Возвращение шрапнели. // Техника и вооружение. - 1999. - №4, 7.

3. Одинцов В.А. Конструкции осколочных боеприпасов. Часть II. Артиллерийские снаряды. Издательство МГТУ им. Баумана. 2002.

4. Растопшин М.М. Машина для войн прошлого // Независимое военное обозрение, 15-21 мая 2009 г., №16 (567).

Изобретение относится к боеприпасам, более конкретно к кинетическим пучковым снарядам. Снаряд содержит корпус, набор готовых поражающих элементов, траекторный взрыватель, приемник команд, заряд разрушения корпуса и ведущий разъемный поддон. Заряд разрушения расположен по всей длине корпуса-каркаса. С внешней стороны корпус-каркас снабжен кольцевыми ребрами, между которыми расположены кольцевые блоки готовых поражающих элементов. В задней части корпуса расположен жесткий перьевой стабилизатор. На внутренней поверхности поддона нанесены кольцевые канавки, находящиеся в сцеплении с кольцевыми ребрами корпуса. Достигается увеличение точности попадания снаряда в цель. 10 з.п. ф-лы, 6 ил.

1. Кинетический пучковый снаряд, содержащий корпус с расположенным в нем набором готовых поражающих элементов, траекторный взрыватель с приемником команд и заряд разрушения корпуса, отличающийся тем, что корпус выполнен подкалиберным, заряд разрушения расположен по всей длине корпуса-каркаса, с внешней стороны корпус-каркас снабжен кольцевыми ребрами, между которыми расположены кольцевые блоки готовых поражающих элементов, в задней части корпуса расположен жесткий перьевой стабилизатор, а в состав снаряда включен ведущий разъемный поддон, на внутренней поверхности которого нанесены кольцевые канавки, находящиеся в сцеплении с кольцевыми ребрами корпуса.

2. Снаряд по п.1, отличающийся тем, что кольцевые блоки изготовлены напрессовкой на корпус-каркас готовых поражающих элементов в смеси со связующим материалом горячего или холодного отверждения.

3. Снаряд по любому из пп.1, 2, отличающийся тем, что на внешнюю поверхность кольцевого блока намотана бандажная лента или нить, пропитанная связующим материалом.

4. Снаряд по п.1, отличающийся тем, что внутренний диаметр поддона выполнен со скользящей посадкой относительно внешнего диаметра кольцевых блоков готовых поражающих элементов.

5. Снаряд по п.1, отличающийся тем, что корпус-каркас выполнен со ступенчатой формой.

6. Снаряд по п.5, отличающийся тем, что длина кольцевого блока увеличивается с увеличением его внутреннего диаметра.

7. Снаряд по п.5, отличающийся тем, что различные кольцевые блоки изготовлены из готовых поражающих элементов различной массы и различных материалов, при этом, как правило, с увеличением внутреннего диаметра кольцевого блока масса готового поражающего элемента уменьшается.

8. Снаряд по п.1, отличающийся тем, что его корпус-каркас выполнен с продольными ребрами, соединяющими кольцевые ребра.

9. Снаряд по п.1, отличающийся тем, что корпус-каркас выполнен в виде оребренного конуса, обращенного большим основанием к голове снаряда, а в более общем случае - в виде оребренного тела вращения с заданным профилем образующей.

10. Снаряд по п.1, отличающийся тем, что поддон и корпус-каркас выполнены из легкого сплава.

11. Снаряд по п.1, отличающийся тем, что отношение массы готовых поражающих элементов к массе подкалиберного снаряда должно составлять не менее 0,7.