ОСКОЛОЧНО-ФУГАСНЫЙ БОЕПРИПАС НАПРАВЛЕННОГО ДЕЙСТВИЯ Российский патент 2011 года по МПК F42B1/02 F42B12/20 

Область техники

Изобретение относится к оборонной технике и может быть использовано в различных осколочно-фугасных боеприпасах (ОФ БП), предназначенных для поражения целей осколками и фугасным действием.

Уровень техники

Известны различные конструкции ОФ БП (см., например, каталог «Оружие России», т.7. - М.: АОЗТ «Военный Парад», 1997). Основными элементами этих конструкций являются корпус, взрыватель, как правило, центральный стакан с дополнительным разрывным зарядом взрывчатого вещества (ВВ), выполняющего функции передачи и усиления инициирующего импульса от взрывателя к снаряжению (основному заряду) БП.

Известно близкое техническое решение [1] для ОФ БП, содержащее корпус, взрыватель, основной заряд ВВ и центральный стакан с дополнительным разрывным зарядом, основной заряд выполнен из вязкопластичного металлизированного взрывчатого вещества со скоростью детонации, составляющей 60…85% скорости детонации дополнительного разрывного заряда, при этом масса дополнительного разрывного заряда составляет 3…20% массы основного заряда. Боеприпас может содержать одну или несколько секций с готовыми поражающими элементами (ГПЭ), при этом секции выполнены различной геометрической формы и могут быть расположены в разных частях боеприпаса. Пространство между ГПЭ заполнено органической горючей жидкостью. Устройство обеспечивает повышение скорости осевого и радиального метания осколков, снижение выхода осколков корпуса неэффективной массы.

Общими признаками с предлагаемым ОФ БП является наличие разрушаемого корпуса, взрывателя, двух зарядов с различными скоростями детонации и секций ГПЭ. Говорить о преимуществе действия такого БП по какому-либо направлению не приходится, поскольку разлет продуктов взрыва (ПВ) и ГПЭ происходит, хотя и с повышенными скоростями, но по всем направлениям от центрального разрывного заряда.

В другом известном техническом решении [2] предлагается ОФ БП, содержащий корпус, взрыватель, основной заряд высокоэнергетического взрывчатого вещества с пониженной скоростью детонации и дополнительный заряд мощного взрывчатого вещества с высокой скоростью детонации. На боковой поверхности дополнительного заряда по всей его длине выполнены кумулятивные выемки (KB), образуемые радиальными лучами с толщиной лучей больше критического диаметра детонации, при этом основной заряд размещен в объеме KB, а число KB N≥4. При срабатывании устройства в KB возбуждается детонация основного заряда в пересжатом режиме с образованием маховских детонационных волн и высокоскоростных струй продуктов детонации (ПД), разлетающихся в воздух после разрушения корпуса.

Общими признаками с предлагаемым ОФ БП является наличие разрушаемого корпуса, взрывателя, основного и дополнительного зарядов с разными скоростями детонации.

Реализация этого технического решения приводит к ряду преимуществ, однако только в радиальном направлении и при небольшой толщине корпуса. В ОФ БП с толстым и прочным корпусом (например, снаряде) разрушение корпуса при выходе детонационной волны (ДВ) на внутреннюю поверхность корпуса по лучам может затянуться настолько, что давление в ПД основного и дополнительного зарядов успеет выровняться, и тогда струйный разлет высокоскоростных ПВ (основное преимущество) становится проблематичным. Что касается осевого направления, то, для повышения эффективности действия ОФ БП в этом направлении необходимы специальные конструкторские решения.

Известно близкое техническое решение [3], принятое за прототип, для взрывного трубчатого ускорителя, состоящего из полого цилиндрического заряда мощного взрывчатого вещества (МВВ), в котором размещен составной заряд, содержащий легкое взрывчатое вещество (ЛВВ) с содержанием водорода не ниже 5% по весу и тяжелое взрывчатое вещество (ТВВ) с плотностью 3,13 г/см³. На торце размещен капсюль-детонатор с линзой. Метаемый металлический диск разгоняется в коротком стальном стволе. Отношение скоростей детонации МВВ и составного заряда равно 1:(0,7…0,8). Диаметры составного заряда, МВВ и длина ускорителя равны соответственно (1,5…3,0)d, (5…7)d и (7…9)d, где d - диаметр метаемого диска. Весь ускоритель может быть помещен в металлическую оболочку. Метаемый диск может быть расположен внутри ЛВВ на глубине, при которой не начинается разрушение "Маховского диска" в центральной части заряда.

Общими признаками с предлагаемым ОФ БП является наличие разрушаемого корпуса, взрывателя, полого цилиндрического (внешнего) заряда мощного ВВ с высокой скоростью детонации и составного (внутреннего) заряда с меньшей скоростью детонации, скорости детонации которых относятся как 1:(0,7…0,8).

Хотя предлагаемое техническое устройство не является конструкцией ОФ БП, но заложенные в нем конструктивные решения при дальнейшем развитии позволяют разработать эффективный ОФ БП направленного действия.

Раскрытие изобретения

Решаемой задачей настоящего изобретения является повышение эффективности фугасного и осколочного действия в осевом направлении.

Указанная задача решается тем, что в известном техническом устройстве, содержащем корпус, систему инициирования, внешний полый цилиндрический заряд взрывчатого вещества с высокой скоростью детонации и внутренний заряд взрывчатого вещества с меньшей скоростью детонации, скорости детонации которых относятся как 1:(0,7…0,8), внутренний заряд выполнен из термобарического состава, при этом в основании внутреннего заряда размещена KB в форме усеченного конуса с углом при основании 37°…45° и диаметром верхнего основания (0,3…0,5)d, где d - диаметр внутреннего заряда.

Система инициирования в предлагаемом техническом решении выполнена в виде инертной взрывонепроводящей линзы, на внешнем торце которой размещен передаточный листовой заряд, контактирующий с торцом внешнего полого цилиндрического заряда, а внутренний торец линзы - плоский или в форме конуса, на котором размещен дополнительный передаточный листовой заряд с высокой скоростью детонации.

Для усиления осколочного действия в полости KB дополнительно размещен блок ГПЭ.

Перечень чертежей

Фиг.1 - сечение ОФ БП.

Фиг.2 - положения фронтов детонационных волн (ДВ) в зарядах в некоторый момент времени.

Фиг.3 - схема расчета параметров KB.

Фиг.4 - вариант ОФ БП с дополнительным передаточным листовым зарядом и блоком ГПЭ.

Осуществление изобретения

На чертежах цифрами обозначены:

1 - корпус БП;

2 - взрыватель;

3 - передаточный листовой заряд ВВ;

4 - инертная взрывонепроводящая линза;

5 - внешний полый цилиндрический заряд ВВ;

6 - внутренний заряд ВВ;

7 - KB;

8 - ПВ внешнего полого цилиндрического заряда;

9 - ПВ внутреннего заряда;

10 - положение фронта ДВ во внешнем полом цилиндрическом заряде;

11 - положение фронта ДВ во внутреннем заряде;

12 - положение фронта маховской детонационной волны;

13 - положения фронтов ДВ в зарядах на стационарном участке;

14 - дополнительный передаточный листовой заряд;

15 - блок ГПЭ.

Выполнение ОФ БП по предлагаемому техническому решению (Фиг.1) позволяет повысить эффективность фугасного и осколочного действий, в том числе и по осевому направлению.

Действительно, в этом случае процесс функционирования ОФ БП по предлагаемому техническому решению осуществляется как бы в два этапа.

На первом этапе происходит срабатывание системы инициирования от взрывателя 2, которая обеспечивает передачу инициирующего импульса от взрывателя 2 к торцу внешнего полого цилиндрического заряда 5 посредством детонации передаточного листового заряда 3, расположенного на внешнем торце инертной взрывонепроводящей линзы 4.

На втором этапе (Фиг.2) происходит образование ДВ в зарядах 5 и 6 (показаны ПВ за фронтом ДВ 8 и 9), фронты 10 и 11 которых распространяются вдоль корпуса 1 в заряде 5 и к оси симметрии ОФ БП в заряде 6 со своим скоростями детонации D₁ и D₂ соответственно. При схождении к оси симметрии параметры на фронте конической ДВ 11 начинают увеличиваться и достигают максимума в момент схлопывания на оси. Следствием этого является образование вторичной ДВ, распространяющейся в осевом направлении - маховской ДВ 12. По мере распространения комплекса взаимодействующих ДВ 11 и 12 по зарядам происходит увеличение диаметра маховского диска до определенной величины, после чего его рост прекращается, и образованный детонационно-волновой комплекс 13 распространяется в стационарном режиме со скоростью детонации заряда 5 по оставшейся части ОФ БП. Поскольку в этом случае скорость движения фронта маховской ДВ 12 (D₂) существенно выше нормальной скорости детонации заряда 6 (D₁), то происходит увеличение параметров детонации (давления, плотности, массовой скорости, и т.д.) на фронте ДВ 11 (соответственно, за фронтом), которая распространяется по заряду 6 в пересжатом режиме.

Если в заряде 6 образована KB, совпадающая по форме со стационарным детонационно-волновым комплексом 11-12, то в этом случае будет обеспечен выход ДВ в нормаль в любой точке на поверхности КВ. Тем самым будут реализованы максимально возможные параметры нагружения KB, и, следовательно, сразу после выхода ДВ на поверхность KB начнется истечение ПВ заряда 6 в направлении оси симметрии с образованием высокоскоростной струи. Поскольку заряд 6 выполнен из термобарического состава, то высокоскоростная струя будет содержать большое количество дисперсного горючего металла, который догорает при смешивании с воздухом. В результате этого выделяется большое количество энергии, приводящее к увеличению параметров на фронте воздушной ударной волны, распространяющейся впереди высокоскоростной струи, что, в конечном счете, приводит к увеличению фугасного действия в осевом направлении.

Параметры KB можно определить по известным скоростям детонации зарядов D₁ и D₂ (Фиг.3). Пусть в некоторый момент времени t ДВ в заряде 5 пройдет путь ВА=D₁t, а в заряде 6 - ВС=D₂t. Тогда из треугольника АВС угол , который совпадает с углом в основании КВ. Поскольку , то окончательно имеем β=arccos(0,7…0,8), что дает для β диапазон изменения угла 37°…45°.

Диаметр верхнего основания KB равен 2·КО и должен совпадать с диаметром маховского диска на стационарном участке движения детонационно-волнового комплекса. Размер маховского диска можно оценить по [4], в результате чего для диаметра верхнего основания KB будем иметь (0,3…0,5)d (Фиг.3).

На Фиг.4 представлен вариант ОФ БП с дополнительным передаточным листовым зарядом 14 с высокой скоростью детонации, который размещен на внутреннем торце инертной взрывонепроводящей линзы 4. Кроме того, сам внутренний торец инертной линзы может быть выполнен в виде конуса (внешнего или внутреннего по отношению к линзе). Такая реализация устройства позволит начать детонационно-волновое взаимодействие гораздо раньше, т.е. не на оси боеприпаса, а в углу, где контактируют заряды 5 и 14. Соответственно, в результате этого взаимодействия, образование маховской ДВ начнется также в углу, и на оси боеприпаса будут взаимодействовать не сходящаяся ДВ 11 (Фиг.2), а сходящаяся маховская ДВ, параметры на фронте которой гораздо выше.

Выполнение внутреннего торца инертной взрывонепроводящей линзы в виде конуса позволит изменять величину угла взаимодействия ДВ и, тем самым, управлять процессом образования маховской ДВ.

При размещении в полости KB блока ГПЭ дополнительно усиливается осколочное действие в осевом направлении, поскольку по оси ОФ БП будет распространяться достаточно узкий высокоскоростной поток ГПЭ.

Предлагаемый ОФ БП работает следующим образом.

По команде с взрывателя 2 инициируется передаточный листовой заряд 3, находящийся на внешнем торце инертной взрывонепроводящей линзы 4. В результате этого происходит передача детонационного импульса к внешнему полому цилиндрическому заряду 5 и внутреннему заряду 6 с образованием в них ДВ 11, движущихся в зарядах со своими скоростями детонации. Схлопывание ДВ 11 на оси симметрии приводит к образованию маховской ДВ 12, распространяющейся по оси симметрии боеприпаса в направлении KB 7. При выходе на поверхность KB в нормаль реализуются условия максимально возможных параметров истечения металлосодержащих ПВ в виде высокоскоростной струи с образованием перед струей интенсивной воздушной УВ. При дальнейшем распространении струи происходит смещение ПВ с воздухом и догорание дисперсных частиц металла с выделением большого количества энергии, идущей на повышение параметров лидирующей воздушной УВ, что, в конечном счете, приводит к увеличению фугасного действия в этом направлении.

При размещении в KB блока с ГПЭ происходит взрывное метание блока с максимально возможной скоростью в виде узкого пучка высокоскоростных ГПЭ, что приводит к увеличению осколочного действия в данном направлении.

Источники информации

1. Патент RU 2236667 от 28.03.2003, F42B 12/20.

2. Патент RU 2341760 от 29.03.2006, F42B 12/20.

3. Патент RU 2072501 от 16.02.1994, F42B 1/02.

4. Воскобойников И.М., Гогуля М.Ф., Долгобородов А.Ю. Детонация жидких ВВ в оболочках из более мощных составов // Физика горения и взрыва. 1981. №5. С.133-135.

Изобретение относится к оборонной технике и может быть использовано в различных осколочно-фугасных боеприпасах. Осколочно-фугасный боеприпас содержит корпус, систему инициирования, внешний полый цилиндрический заряд взрывчатого вещества с высокой скоростью детонации и внутренний заряд взрывчатого вещества с меньшей скоростью детонации. Скорости детонации внешнего и внутреннего зарядов относятся как 1:(0,7…0,8). Внутренний заряд выполнен из термобарического состава. В основании внутреннего заряда размещена кумулятивная выемка в форме усеченного конуса с углом при основании 37°…45° и диаметром верхнего основания 0,3…0,5 диаметра внутреннего заряда. Достигается повышение эффективности фугасного и осколочного действия боеприпаса. 3 з.п. ф-лы, 4 ил.

1. Осколочно-фугасный боеприпас направленного действия, содержащий корпус, систему инициирования, внешний полый цилиндрический заряд взрывчатого вещества с высокой скоростью детонации и внутренний заряд взрывчатого вещества с меньшей скоростью детонации, скорости детонации которых относятся как 1:(0,7-0,8), отличающийся тем, что внутренний заряд выполнен из термобарического состава, при этом в основании внутреннего заряда размещена кумулятивная выемка в форме усеченного конуса с углом при основании 37-45° и диаметром верхнего основания (0,3-0,5)d, где d - диаметр внутреннего заряда.

2. Боеприпас по п.1, отличающийся тем, что система инициирования выполнена в виде инертной взрывонепроводящей линзы, на внешнем торце которой размещен передаточный листовой заряд, контактирующий с торцом внешнего полого цилиндрического заряда.

3. Боеприпас по пп.1 или 2, отличающийся тем, что внутренний торец взрывонепроводящей линзы выполнен в форме конуса, на котором размещен дополнительный передаточный листовой заряд с высокой скоростью детонации.

4. Боеприпас по п.1, отличающийся тем, что в нем в полости кумулятивной выемки размещен блок готовых поражающих элементов.