ОСКОЛОЧНЫЙ БОЕПРИПАС С ОБЪЕМНЫМ ПОЛЕМ ПОРАЖЕНИЯ Российский патент 2017 года по МПК F42B12/20 C22C27/04 

Изобретение относится к боеприпасам, применяемым для оснащения ракетных комплексов и обладающим осколочным и запреградным фугасным и зажигательным действием. Изобретение может быть использовано в конструкциях боеприпасов дистанционного действия, предназначенных для формирования объемного поля поражения с использованием готовых поражающих элементов (ГПЭ).

Боеприпасы, совмещающие в себе разные функции, должны соответствовать требованиям, предъявляемым к осколочным, фугасным и зажигательным боеприпасам.

Усовершенствование боеприпасов осколочного действия в основном связано с улучшением могущества боеприпаса и дистанции поражения целей. Эффективность осколочного действия боеприпасов с большой скоростью движения (кинетического действия) обеспечивается ГПЭ, движущимися к цели за счет кинетической энергии, полученной ими при движении боеприпаса, в момент срабатывания которого скорость достаточно высокая, при этом скорость разлета ГПЭ - низкая. Применение подрывного заряда взрывчатого вещества (ВВ) в этом случае необходимо для разведения (разлета) ГПЭ относительно оси боеприпаса, чтобы сформировать объемное осколочное поле с требуемыми характеристиками, зависящими от типа боеприпаса и цели (бронированные, легкобронированные).

Боеприпасы с зажигательным действием должны быть способны поражать цели с последующим поддержанием реакции горения.

Из описания к патенту RU 2332632 (описание опубликовано 27.02.2008) известна осколочно-фугасная зажигательная авиабомба, укомплектованная осколочно-фугасной и зажигательной секциями. Зажигательная секция состоит из цилиндрического корпуса, выполненного из сгораемого сплава «электрон», состоящего на 88-98% из магния и на 0,5-10% из алюминия, по внешней поверхности облицованного кожухом, выполненным из сгораемого материала, например из алюминия, и зажигательного состава, размещенного в полости корпуса.

В качестве недостатка этого аналога можно отметить большие габариты и то, что сгораемый корпус выполнен без насечек, а это затрудняет формирование горящих осколков требуемых размеров для эффективного поражающего действия.

Из описания к патенту US 6945175 (описание публиковано 20.09.2005) известен проникающий осколочный боеприпас зажигательного действия для уничтожения складов с оружием, бункеров, контейнеров, хранилищ с бензином, горючими составами и т.д., при этом зажигательный запреградный эффект достигается за счет введения в состав ВВ зажигательных компонент. Боеприпас состоит из отсека зажигательного действия, включающего несколько секций, снаряженных зажигательными элементами, и отсека с набором поражающих элементов, способных пробивать корпуса объектов поражения, тем самым обеспечивая доступ кислорода и поддержание реакции между зажигательным составом и заполнением контейнера. Зажигательные элементы состоят из металлического горючего (титан и бор) и окислителя (перхлорат лития или хлорат натрия), в который в качестве связующего введен полимер, образующий фтор в процессе реакции. Поражающие элементы выполнены в виде медной пластины, прилегающей к эластичной оболочке, заполненной ВВ, которое соединено с тепловым детонатором.

Недостатками этого аналога являются увеличенные массогабаритные показатели и то, что снаряжение корпуса боеприпаса зажигательным составом вызывает меньший разогрев содержимого контейнера по сравнению с тем, если бы в качестве снаряжения было использовано ВВ. Следует также отметить, что имеет место возможность разбрызгивания расплавленного материала зажигательного элемента в полете (после его выброса), что приведет к значительному снижению зажигательного действия по цели.

Известен другой фугасно-осколочный боеприпас с запреградным зажигательным действием (заявка РСТ WO 2009/065488, публик. 28.05.2009), который включает инертную оболочку с фугасным зарядом ВВ, установленную в корпусе, и установленную между ними осколочную оболочку, при этом инертная оболочка выполнена из пластмассы или легкого сплава, в котором размещены зажигательные компоненты.

Хотя данный боеприпас и имеет небольшие габариты, но осколочная оболочка выполнена без насечек, что затрудняет формирование осколков требуемых размеров для эффективного поражающего действия. Кроме того, следует отметить низкую эффективность зажигательного действия, так как оболочка с зажигательными компонентами при срабатывании заряда ВВ будет дробиться на мелкие частицы, которые не смогут воспламенить ряд материалов.

Для достижения требуемого разведения ГПЭ в существующих боеприпасах применяют так называемый эффект «скольжения», возникающий при высокой температуре взрыва ВВ, от расплава синтетических смол, которыми заливают пространство между ГПЭ. Так, например, из патента US 3718091 (публик. 27.02.1973) известен осколочный боеприпас, который включает корпус с зарядом ВВ и блок цилиндрической формы с ГПЭ в виде стальных шариков. Для обеспечения эффекта «скольжения» применяют полимерное связующее, в качестве которого используют полиамидную или другую синтетическую смолу, которой заливают в блоке ГПЭ пространство между шариками после их засыпки и виброуплотнения.

Боеприпас такой конструкции имеет большой вес, и для достижения максимальной энергии ГПЭ и их разлета при применении в боевых частях неуправляемых реактивных снарядов для поражения бронированной техники этих мер недостаточно. Кроме того, боеприпас не обладает запреградным зажигательным действием.

Известен осколочный боеприпас запреградного действия, формирующий одновременно осевое и круговое поля поражения (патент RU 2327948, публик. 27.06.2008). Боеприпас содержит корпус с монолитно выполненной головной частью и с зарядом взрывчатого вещества (ВВ), в котором установлен осколочный блок, в частности блок готовых поражающих элементов (ГПЭ), расположенный впереди заряда ВВ, и охватывает головную часть корпуса снаружи, детонатор, расположенный в средней части заряда ВВ, головной взрыватель дистанционно-контактного типа, электрически соединенный с детонатором. Блок ГПЭ выполнен в виде композитной конструкции, содержащей элементы, выполненные из стали или тяжелых сплавов на основе вольфрама, и связующего материала. ГПЭ по преимуществу выполнены в форме, обеспечивающей их плотную укладку в блоке, например в форме кубов, параллелепипедов, шестигранных призм. Компоновка с расположением блока ГПЭ снаружи корпуса позволяет обеспечить повышенную поражающую способность боеприпаса при проникновении в преграды. Еще одним преимуществом внешнего по отношению к корпусу расположения блока ГПЭ является возможность выполнения его взаимозаменяемым. Предусмотрено использование в процессе боевого применения съемных блоков ГПЭ с различным исполнением, в том числе с разной массой поражающих элементов (например, с массой 3-5 г для поражения небронированной техники или с массой 20-30 г для поражения легкобронированных целей), с различными углами разлета за счет формы блока, вставок в нем и т.п., с различными свойствами блока ГПЭ, например с усиленным зажигательным действием, при этом блок ГПЭ и корпус снабжены устройством, позволяющим производить замену блока в процессе эксплуатации.

Основным поражающим действием данного боеприпаса является запреградное действие, которое обеспечивается ГПЭ, направленными по оси и проникающими за преграду, при этом имеет место низкая плотность радиального потока, разлетающегося в радиальных направлениях и создающего незначительное дополнительное поражающее действие перед преградой.

Наиболее близким аналогом к заявляемому изобретению является конструкция осколочного боеприпаса с объемным полем поражения по патенту US 8176849 (публик. 15.05.2012). Данный боеприпас включает цилиндрический корпус, в котором размещен заряд ВВ с взрывателем и вкладыш в виде блока ГПЭ. Вкладыш размещен между корпусом и зарядом ВВ, и его элементы выполнены из псевдосплава на основе вольфрама, никеля и меди, размер и форму которых выбирают исходя из назначения боеприпаса (для бронированных или легкобронированных целей). Вкладыш формируют предварительно, при этом он может быть набран из отдельных элементов, каждый из которых представляет собой оболочку, в которую запрессован порошок из вольфрама, никеля и меди с последующим спеканием, либо выполняется общая матрица, в ячейки которой запрессовывают порошок с последующим спеканием всей матрицы. Вкладыш может включать элементы либо одного размера, либо разного, форма элементов также может широко варьироваться (сферы, эллипсоиды, цилиндры, пирамиды, кубики, параллелепипеды, изогнутые внешние формы, осколки, в форме ромба или усеченные версии любой из вышеперечисленных). В результате подрыва заряда ВВ между ГПЭ формируются высокоскоростные струи продуктов детонации, которые воздействуют на корпус и вызывают образование зон разрушения из-за неравномерного распределения внутренних напряжений. Производится выброс ГПЭ заданной формы и массы в радиальных относительно продольной оси боеприпаса направлениях. Выполнение ГПЭ в соответствии с данным патентом улучшает конструктивно-технологические характеристики боеприпаса, т.к. эффективность осколочного действия обеспечивается без снижения прочности корпуса, не требуется делать какие-либо насечки, надрезы в процессе изготовления боеприпаса. Кроме того, применение псевдосплава на основе вольфрама для изготовления ГПЭ и предварительное формирование ГПЭ требуемого размера с предварительно выбранным размещением их в корпусе боеприпаса обеспечивает повышение пробивной способности ГПЭ.

Однако недостатком данного боеприпаса является то, что в рамках предложенной конструкции запреградное действие боеприпаса могло быть большим.

Техническим результатом заявляемого изобретения является повышение эффективности запреградного действия.

Указанный технический результат достигается за счет того, что в осколочном боеприпасе с объемным полем поражения, включающем расположенные в корпусе заряд взрывчатого вещества (ВВ) со средством инициирования и блок ГПЭ, размещенный вдоль образующей боковой поверхности заряда ВВ, ГПЭ которого изготовлены из спрессованного порошкового композиционного состава на основе вольфрама, новым является то, что в качестве композиционного состава ГПЭ используют реакционный состав, спрессованный до плотности не менее 8,0 г/см³, реакционный состав имеет кристаллическую структуру, состоящую из крупной и мелкой фракций порошкообразного вольфрама, порошкообразного алюминия и полимерного связующего, в качестве которого использован фторопласт, при следующем соотношении компонентов, вес.%:

вольфрам 85-90 алюминий 2,5-5 фторопласт 7,5-10

Выполнение ГПЭ из реакционного состава позволяет повысить эффективность запреградного действия боеприпаса за счет повышения механического воздействия ГПЭ при диспергировании и сгорании. Повышение поражающего действия ГПЭ из реакционного состава обеспечивается за счет дополнительного энерговыделения при взаимодействии с поражаемой целью. Дополнительное энерговыделение является результатом химических реакций между компонентами реакционного состава (горючим и окислителем), а также кислородом воздуха. Химические реакции возникают от разогрева и диспергирования, возникающего при ударе о цель.

Выполнение ГПЭ в виде спрессованной смеси порошков плотностью не менее 8,0 г/см³ позволяет обеспечить необходимую прочность и изотропию материала, выполнить требуемой пористости с повышенными физико-механическими свойствами, позволяющими сохранить требуемую пробивную способность. Было установлено, что при меньшей плотности реакционного состава падает эффективность осколочного действия из-за недостаточной массы ГПЭ для получения необходимой пробивной способности.

Включение в смесь порошка вольфрама крупной и мелкой фракций позволяет повысить плотность упаковки частиц материала, а поскольку для запасенной кинетической энергии существенным является плотность материала, то в совокупности, и кинетическая энергия, и энергия взрывчатого превращения реакционного состава позволяют существенно повысить поражающее действие отдельного элемента, следовательно, и боеприпаса в целом.

Применение полимерного связующего, выполненного на основе фторопласта, позволяет повысить прочность ГПЭ и обеспечить дополнительное энерговыделение при взаимодействии с целью за счет протекания окислительно-восстановительных реакций в материале ГПЭ.

Выбор вышеуказанного соотношения компонентов смеси связан с необходимостью придания ГПЭ определенных энергетических характеристик, которые позволяют обеспечить им требуемую пробивную способность и эффективность запреградного действия, при этом ГПЭ стойки к сильному ударно-волновому воздействию, возникающему от разрывного заряда, и сохраняют целостность значительное время. Кроме того, ГПЭ интенсивно реагируют в момент удара в цель и при пробитии цели. Указанное соотношение компонентов является оптимальным и было подобрано экспериментально-теоретическими исследованиями.

На чертеже изображен осколочно-фугасный боеприпас, который можно рассматривать в качестве примера конкретного выполнения, поясняющего заявляемое изобретение, где: 1 - корпус; 2 - блок ГПЭ; 3 - заряд ВВ в корпусе; 4 - посадочное место под взрыватель.

Осколочно-фугасный боеприпас, схематично представленный на чертеже, является боеприпасом кинетического действия для ракетного комплекса. Воздействие на цель производится за счет кинетической энергии боеприпаса, кинетической энергии, сообщаемой ГПЭ ВВ заряда, и дополнительного энерговыделения в материале ГПЭ.

Боеприпас обеспечивает формирование объемного осколочного поля и включает корпус, в котором размещен заряд ВВ с дистанционно-контактным взрывателем и блок ГПЭ. Заряд ВВ представляет собой пластиковую втулку, сряженную взрывчатым составом. Блок ГПЭ расположен вдоль образующей боковой поверхности заряда ВВ и представляет собой набор из элементов, уложенных в кольцевом зазоре между внешней поверхностью втулки и внутренней поверхностью корпуса боеприпаса, что позволяет задавать радиальное по отношению к оси боеприпаса направление разлета ГПЭ, массу и размер которых выбирают в зависимости от типа цели. Каждый элемент блока ГПЭ выполнен в форме параллелепипеда, спрессованного из смеси порошков, массой 8 г, плотностью 8,5 г/см². Спрессованный материал ГПЭ имеет поликристаллическую структуру, состоящую из крупной и мелкой фракций порошкообразного вольфрама, порошкообразного алюминия и термопласта при следующем соотношении компонентов, % вес: вольфрам - 85; алюминий - 5; фторопласт - 10.

Рассмотрим дистанционный подрыв боеприпаса с поражением круговым полем осколков. При подлете боеприпаса в расчетную точку взрыватель 4 выдает сигнал на подрыв заряда ВВ 3. Нагружение корпуса 1 детонационной волной приводит к его разрушению, приводящему к выбросу ГПЭ, размещенных в блоке 2. Разлет ГПЭ осуществляется в радиальных относительно продольной оси боеприпаса направлениях, с формированием объемного поля поражения. Выполнение ГПЭ из спрессованной смеси порошков вышеуказанного состава позволяет обеспечить прочность элементам и предотвратить их разрушение при взрывном нагружении, возникающем при детонации заряда ВВ 3. Кроме того, материал ГПЭ, масса и плотность обеспечивают требуемую пробивную способность. Несмотря на низкую скорость разлета ГПЭ (максимальная скорость около 250 м/с) поражение происходит за счет собственной скорости ракеты (около 1300 м/с), и сформированное объемное поле ГПЭ является эффективным в отношении пробития. После проникания в цель реакционный состав ГПЭ обеспечивает дополнительное энерговыделение, при взаимодействии с целью и диспергировании, за счет протекания в нем окислительно-восстановительных реакций. Выбранное определенное соотношение компонентов реакционного состава позволяет обеспечить эффективность пробивного и запреградного действия боеприпаса.

Практическая реализация предложенной конструкции боеприпаса доступна специалисту отрасли в условиях серийного производства.

Осколочный боеприпас с объемным полем поражения относится к боеприпасам осколочного действия, применяемым для оснащения боевых частей ракетных комплексов, и может быть использован в конструкциях боевых частей, предназначенных для поражения целей готовыми поражающим элементами (ГПЭ) с запреградным фугасным и зажигательным действием. Боеприпас включает расположенный в корпусе заряд взрывчатого вещества с взрывателем и расположенный вдоль образующей боковой поверхности заряда блок готовых поражающих элементов, поражающие элементы которого выполнены в виде спрессованной смеси порошков из композиционного реакционного состава плотностью не менее 8,0 г/см², имеющих кристаллическую структуру, состоящую из крупной и мелкой фракций порошкообразного вольфрама, порошкообразного алюминия и полимерного связующего, выполненного на основе фторопласта, при следующем соотношении компонентов, вес.%: вольфрам - 85-90; алюминий - 2,5-5; фторопласт - 7,5-10. Техническим результатом заявляемого изобретения является повышение эффективности запреградного действия. 1 ил.

Осколочный боеприпас с объемным полем поражения, включающий расположенные в корпусе заряд взрывчатого вещества (ВВ) со средством инициирования и блок готовых поражающих элементов (ГПЭ), размещенный вдоль образующей боковой поверхности заряда ВВ, поражающие элементы которого изготовлены из спрессованного порошкового композиционного состава на основе вольфрама, отличающийся тем, что в качестве композиционного состава для поражающих элементов используют реакционный состав, из которого элементы спрессованы до плотности не менее 8,0 г/см², имеют кристаллическую структуру, состоящую из крупной и мелкой фракций порошкообразного вольфрама, порошкообразного алюминия и полимерного связующего, в качестве которого использован фторопласт, при следующем соотношении компонентов, вес.%:

вольфрам 85-90 алюминий 2,5-5 фторопласт 7,5-10