КУМУЛЯТИВНЫЙ ЗАРЯД СТАРОВЕРОВА-6 /ВАРИАНТЫ/ Российский патент 2012 года по МПК F42B1/02 

Известны кумулятивные заряды, содержащие шашку взрывчатого вещества /далее ВВ/ с кумулятивной выемкой, см. пат. России №2062433. Боевые заряды, как правило, имеют обтекатель /наконечник/. Известны два типа кумулятивных зарядов - с облицовкой кумулятивной выемки и без облицовки. Первые имеют большую бронепробиваемость, а вторые имеют большее заброневое действие. Однако можно совместить преимущества тех и других. То есть, сохранив хорошую бронепробиваемость, усилить заброневое действие.

Изобретение 1. Суть его в том, что полость между облицовкой кумулятивной полости и обтекателем /наконечником/ герметична и заполнена газом под избыточным давлением. Облицовка в этом случае играет вспомогательную роль /герметизирующую/ и может быть выполнена из алюминия, магния или их сплавов.

Изобретение 2. Но лучше весь заряд поместить в герметичный корпус, заполненный газом под избыточным давлением. В этом случае облицовки может не быть.

Взрыватель в этом случае может иметь два конструктивных варианта: либо он расположен внутри герметичного корпуса, либо снаружи него. В последнем случае он должен представлять собой миниатюрный кумулятивный заряд, способный пробить стенку корпуса и воспламенить основной заряд. Взрыватель должен быть расположен позади и на продольной оси основного заряда и направлен на него.

Газы, которыми может быть заполнена кумулятивная выемка, можно условно разделить на две группы и три типа.

Первая группа - это газы, имеющие критическую температуру ниже эксплуатационной температуры заряда /допустим, -40 С°/. Они допускают неограниченное сжатие без образования жидкой фазы.

Вторая группа - это газы с более высокой критической температурой. Допустимое давление этих газов в полости выемки или в корпусе заряда ограничено, так как в кумулятивной полости может образоваться жидкая фаза, что недопустимо, так как помешает образованию правильной кумулятивной струи. То есть допустимое начальное давление таких газов определяется отсутствием жидкой фазы при эксплуатационной температуре. Это не относится к сжатию газа в процессе взрыва - в этом случае идет адиабатический процесс, и температура повышается вместе с давлением. То есть появления жидкой фазы в процессе взрыва не будет, так как газ перейдет сразу в сверхкритическое состояние.

Впрочем, при разделении зарядов на арктическую, зимнюю, летнюю и тропическую категории эксплуатационная температура может быть соответственно выбрана как -20, 0, и +20 С°. И это дает возможность применять в таких зарядах с соответственно большей критической температурой или сжимать их до большего начального давления.

В некоторых случаях, например в танках, самоходках и в авиации, имеется возможность хранить боеприпасы при постоянной температуре независимо от температуры окружающей среды.

Однако ограничение, накладываемое критической температурой, может быть и не очень существенным. Дело в том, что не имеет смысла закачивать в кумулятивную выемку как можно больше газа. Если его масса будет слишком велика, то кумулятивная струя образуется медленная и толстая, так как энергия заряда взрывчатки ограничена.

В первом приближении количество газа определяется так: берется за образец лучший заряд требуемого калибра с облицовкой. Определяется вес облицовки. Определяется объем кумулятивной выемки по границу действия эффекта кумуляции. По объему и весу определяется плотность сжатого газа. А по ней - требуемое давление. Пример: допустим вес облицовки 100 г, а объем выемки - 0,5 литра. То есть плотность газа в первом приближении должна быть 200 г/л. Для радона, плотность которого при нормальных условиях 9,73 г/л, потребуется давление 20,6 атм /2,06 МПа/, что значительно ниже критического давления 6,326 МПа.

Бронепробиваемость такого заряда будет очень высокой, так как плотность струи радона при имеющих место в кумулятивной струе условиях с учетом начального сжатия будет примерно равна плотности тяжелых металлов.

По типу газы могут быть:

1 тип - тяжелые газы. Например, радон /молекулярный вес 222, критическая температура 104,36 С°, т.е. допустимое давление примерно 20 атм/, ксенон /м. вес 131,3, крит. т. +16,6 С°/, криптон /м. вес 83,8, крит. т. -63,77 С°/, фторид бора /мол. вес 67,81, крит. т. -12,3 С°/, трифторид фосфора /м. вес 87,97 крит. т. -2,05 С°/.

2 тип - газы с окислительными, агрессивными по отношению к металлам брони свойствами. Например, кислород, фтор /если он не будет взаимодествовать с ВВ/, фторид кислорода /м.вес 54, крит. т. -58,0 С°/, монофторид хлора /мол. вес 54,45/. В эту же группу попадает трифторид фосфора из 1 типа /м. вес 87,97 крит. т. -2,05 С°/.

3 тип - горючие газы. Они окажут очень сильное термобарическое заброневое действие. Например, мышьяковистый водород /м. вес 77,95/, моногерман /м. вес 72,62/, моносилан /м. вес 32,12/, монофосфин /м. вес 34/, диборан /м. вес 27,67/, этилен /м. вес 28,05/, метан, водород.

Не стоит недооценивать метан и водород из-за их малой плотности. Современные композитные и наноматериалы позволяют сделать очень прочный корпус для заряда. И если для достижения нужной плотности 200 г/л /как в предыдущем примере/ для водорода потребуется давление 2000 атм, то это не недостаток заряда, а его достоинство - к энергии ВВ прибавляется потенциальная энергия сжатого газа, а плотность струи намного увеличится и может достичь плотности тяжелых металлов. Если даже плотность струи окажется ниже, чем у других газов, это компенсируется увеличением ее скорости. Кроме того, большое давление в корпусе заряда приведет к увеличению скорости его горения, что также положительно скажется на бронепробиваемости.

У водорода, правда, есть другой недостаток - он хорошо просачивается через все материалы, делая при этом металлы хрупкими. Метан от этого недостатка свободен.

Для газовых кумулятивных зарядов особенно целесообразно применение фокусирующих и запирающих линз.

Пример 1. Кумулятивная облицовка делается из магния небольшой толщины. Полость между ней и обтекателем герметизируется и заполняется радоном под давлением 20 атм /2 МПа/. При взрыве плотность газовой струи с учетом начальной плотности достигает плотности тяжелых металлов и надежно пробивает броню. Резко расширяясь в заброневом пространстве, газовая струя создает ударную волну, поражающую экипаж.

Пример 2. Весь заряд и взрыватель герметизирован и заполнен кислородом под давлением 140 атм /14 МПа/. Облицовка отсутствует. При взрыве образуется струя, плотность которой с учетом начального сжатия сравнима с плотностью тяжелых металлов. При ударе струи о броню кислород будет диссоциировать и экзотермически взаимодействовать с металлами брони, снижая ее ударную вязкость.

Пример 3. Весь заряд находится в герметичном корпусе, а взрыватель в виде миниатюрного кумулятивного заряда расположен снаружи. Корпус заполнен метаном под давлением 280 атм /28 МПа/. При взрыве образуется струя с плотностью тяжелых металлов, при этом потенциальная энергия сжатого газа складывается с энергией ВВ, увеличивает плотность струи, увеличивает скорость детонации. В заброневом пространстве метан взрывообразно смешивается с воздухом и сгорает, образуя термобарический эффект, поражающий экипаж.

Однако кинетика этого процесса не представляется до конца ясной. Метан при нагревании претерпевает термическое разложение на водород и углерод. Каков будет % этого превращения теоретически определить затруднительно. Может получиться так, что метановая струя на выходе из брони будет уже водородной. Что, впрочем, только усилит термобарический эффект.

Изобретения относятся к области кумулятивных зарядов. Кумулятивный заряд содержит шашку взрывчатого вещества с кумулятивной выемкой, имеющей облицовку, при этом полость между облицовкой и обтекателем герметична и заполнена газом под избыточным давлением. По второму варианту кумулятивный заряд содержит шашку взрывчатого вещества с кумулятивной выемкой, отличающийся тем, что заряд помещен в герметичный корпус, заполненный газом под давлением. 2 н. и 5 з.п. ф-лы.

1. Кумулятивный заряд, содержащий шашку взрывчатого вещества с кумулятивной выемкой, имеющей облицовку, отличающийся тем, что полость между облицовкой и обтекателем герметична и заполнена газом под избыточным давлением.

2. Кумулятивный заряд, содержащий шашку взрывчатого вещества с кумулятивной выемкой, отличающийся тем, что заряд помещен в герметичный корпус, заполненный газом под давлением.

3. Заряд по п.2, отличающийся тем, что взрыватель расположен внутри корпуса.

4. Заряд по п.2, отличающийся тем, что взрыватель расположен снаружи герметичного корпуса и представляет собой кумулятивный заряд, расположенный позади основного заряда по его продольной оси и направленный на него.

5. Заряд по п.2, отличающийся тем, что газом является тяжелый газ, например радон.

6. Заряд по п.2, отличающийся тем, что газом является агрессивный по отношению к металлу брони газ, например кислород.

7. Заряд по п.2, отличающийся тем, что газом является горючий газ, например метан.