СНАРЯДОФОРМИРУЮЩИЙ ЗАРЯД Российский патент 2017 года по МПК F42B12/10 F42B1/02 

Изобретение относится к устройствам формирования поражающих элементов и может быть использовано в различных боеприпасах, предназначенных для поражения целей высокоскоростными поражающими элементами (ПЭ).

Существует множество конструкций боеприпасов, формирующих при взрыве высокоскоростные ПЭ. Основными частями этих конструкций являются корпус, заряд взрывчатого вещества (ВВ) с системой инициирования и снарядоформирующая облицовка. Несмотря на высокую исходную скорость ПЭ, ему необходимо придать хорошие баллистические свойства, так как в противном случае эффект замедления от сопротивления воздуха значительно снизит эффективность ПЭ.

В связи с этим одна из основных задач, которую приходится решать при разработке конструкций таких боеприпасов, связана с управлением процессом формирования ПЭ для повышения устойчивости его полета до цели. Основные пути решения данной задачи, известные из предшествующего уровня техники, это: смещение центра масс в направлении головной части ПЭ, а также смещение центра сопротивления в хвостовую часть путем формирования у ПЭ в хвостовой части стабилизирующего элемента с большей площадью сечения в виде «юбки».

Из предшествующего уровня техники (патент RU 2262059, опубл. 10.10.2005) известен снарядоформирующий заряд (СФЗ), содержащий помещенный в корпус заряд ВВ, систему его инициирования и разгоняемую взрывом облицовку, выполненную биметаллической из материалов с разной плотностью, при этом слой материала с большей плотностью расположен перед слоем примыкающего к ВВ материала с меньшей плотностью, при этом геометрические размеры, материал слоев облицовки и размещение точек системы инициирования выбраны из условия обеспечения внедрения при взрыве ВВ материала с большей плотностью в головную часть формируемого поражающего элемента и возможности управления процессом формирования ПЭ за счет асимметрии выхода детонационной волны на поверхность облицовки. При такой облицовке материал с большей удельной плотностью, осаждаясь на материал с меньшей удельной плотностью, взаимодействует с ним (турбулентно перемешиваясь по линии раздела), образуя цельный биметаллический элемент. Внесение материала с большей удельной плотностью в головную часть является стабилизирующим фактором, улучшающим аэродинамические характеристики ПЭ.

Недостатком такой конструкции является то, что не были приняты меры для формирования хвостовой части ПЭ юбки, что приводит к отсутствию гарантии полной аэродинамической устойчивости ПЭ в полете.

В другом известном СФЗ (патент US 6250229 от 26.06.2001), содержащем корпус, заряд ВВ, систему инициирования, облицовку, размещенную на одном из торцов корпуса и приводимую в движение взрывом заряда ВВ, облицовка выполнена из материала с динамическим пределом текучести, не возрастающим в процессе пластического деформирования. Кроме того, дополнительно между зарядом ВВ и облицовкой помещена пластина, материал которой имеет плотность, меньшую или равную плотности материала облицовки, и модуль объемного сжатия, больший или равный 100 ГПа, при этом толщина ее в центральной области больше или равна толщине облицовки в этой области, чтобы обеспечить при взрыве диаметр центральной области, больший или равный 75% от диаметра облицовки. Толщина этой пластины, как и облицовки, может быть постоянной или возрастать от периферии к центру, при этом материал облицовки выбирается из группы металлов, состоящей из тантала, молибдена, никеля или меди, а для пластины выбирается алюминий или магний. В одном из вариантов плотность материала облицовки меньше, чем пластины.

Недостатком известного СФЗ является то, что хвостовая юбка при указанных выше условиях выполнения конструкции не всегда образуется или образуется в неявно выраженном виде, поэтому не всегда обеспечивается аэродинамическая устойчивость ПЭ в полете, кроме того, сформированные из облицовки и пластины два ПЭ в полете расходятся друг с другом.

Известен еще один СФЗ (патент US 5744747, опубл. 28.04.98), выбранный в качестве ближайшего аналога по наибольшему количеству сходных признаков и решаемой задаче. Этот СФЗ состоит из заряда ВВ, помещенного в корпус, металлической облицовки, приводимой в движение при детонации взрывчатого вещества и деформируемой в ПЭ, и системы инициирования заряда ВВ. Металлическая облицовка выполнена разнотолщинной, с уменьшением толщины от центральной области к периферийной и находится в контакте с корпусом по периметру облицовки. Облицовка и торец заряда ВВ отделены металлической пластиной, имеющей диаметр, равный внутреннему диаметру корпуса. Эта металлическая пластина находится в контакте, по крайней мере, с утоненной периферийной областью облицовки. Согласно одному из вариантов осуществления изобретения, пластина может быть кольцевой формы. Материал и геометрические параметры этой пластины выбирают из условия уменьшения скорости, сообщаемой взрывчатым веществом при его детонации, периферийной области облицовки, относительно ее центральной области. Практически, материал пластины имеет плотность, меньшую или равную плотности материала, из которого изготовлена облицовка, и преимущественно пластина имеет толщину, которая увеличивается от ее периферийной области к центральной области. Такое уменьшение предотвращает от сворачивания хвост ПЭ, формируемого из периферийной области облицовки. После подрыва металлическая пластина отделяется от облицовки.

Недостатком указанного снарядоформирующего заряда является потеря кинетической энергии ПЭ, вызванная тем, что дополнительная масса в виде металлической пластины, отделяющаяся при метании, не является составной частью поражающего элемента, а участвует только в формировании его геометрии, не обеспечивая устойчивого положения ПЭ в процессе полета.

Техническим результатом заявляемого изобретения является повышение аэродинамической устойчивости в процессе полета сформированного из облицовки ПЭ.

Указанный технический результат достигается за счет того, что в СФЗ, содержащем помещенный в корпус заряд ВВ с торцевой системой инициирования и разгоняемую взрывом ВВ разнотолщинную облицовку, из которой формируют ПЭ, и в котором облицовка выполнена с уменьшением толщины от центра к периферии, а на поверхности ее периферийной области со стороны заряда ВВ размещена вставка, выполненная из материала, плотность которого соответствует плотности материала облицовки, согласно изобретению внутренняя и наружная поверхности облицовки выполнены разными радиусами со смещением их центров вдоль оси облицовки на величину, выбор которой зависит от формы ПЭ, требуемой для поражения конкретной цели, причем вставка выполнена из фольги и состоит из равномерно распределенных по поверхности облицовки отдельных клиновидных элементов, вершины которых направлены к оси заряда, при этом геометрические параметры клиновидных элементов выбирают, исходя из геометрических параметров облицовки и требуемой формы поражающего элемента.

Выполнение внутренней поверхности облицовки одним радиусом, а наружной поверхности - другим, позволяет повысить аэродинамическую устойчивость сформированного ПЭ вследствие смещения центра масс в направлении его головной части при технологичности изготовления облицовки.

Смещение центров этих радиусов вдоль оси облицовки на величину, выбор которой зависит от формы ПЭ, требуемой для поражения конкретной цели, позволяет варьировать формой ПЭ, которая будет наиболее оптимальна для конкретной цели при хороших баллистических характеристиках ПЭ.

Выполнение облицовки со вставкой в виде радиально распределенных по поверхности отдельных клиновидных элементов с вершинами, направленными к оси заряда, позволяет создать условия для быстрого формирования улучшенной баллистической формы ПЭ. Наличие вставки формирует в периферийной области облицовки неоднородности в виде участков с различной толщиной, которым присуще различное поведение при деформации облицовки, что и вызывает изменение формы ПЭ в соответствующих его зонах и позволяет сформировать хвостовую юбку оптимальной формы. При этом осуществляется передача облицовки практически всей кинетической энергии, отобранной от заряда ВВ из-за перевода практически всей ее массы в состав ПЭ, формируя цельный элемент, что обеспечивает аэродинамическую устойчивость ПЭ в полете.

Клиновидная форма элементов вставки из фольги позволяет осуществить плавный переход между центральной областью облицовки и периферийной, а также сформировать в хвостовой части линии сгиба без повреждения формы ПЭ. Кроме того, клиновидная форма позволяет в широких пределах изменять конструктивные параметры вставки в зависимости от требуемой формы ПЭ для поражения конкретной цели.

Выбор геометрических параметров клиновидных элементов в зависимости от геометрических параметров заряда и требуемой формы ПЭ связан с оптимизацией формы ПЭ при конкретных геометрических параметрах заряда путем формирования участков различной толщины, из которых формируется юбка, определенных размеров, соответствующих геометрическим размерам облицовки и СФЗ

На фиг. 1, 2 изображен схематично боеприпас, который можно рассматривать в качестве примера конкретного выполнения, поясняющего заявляемое изобретение, где: 1 - корпус; 2 - заряд ВВ; 3 - облицовка; 4 - устройство формирования взрывной волны в заряде ВВ; 5 - вставка между облицовкой и зарядом ВВ.

Примером конкретного выполнения заявляемого изобретения может служить СФЗ, который включает заряд ВВ, сформированный путем снаряжения цилиндрического корпуса литьевым взрывчатым составом. С одного из торцов заряда ВВ установлена система инициирования, включающая детонатор с устройством формирования взрывной волны, с другой стороны расположена снарядоформирующая облицовка, выполненная из меди М0б. Устройство формирования взрывной волны включает распределитель, который выполнен из инертного материала ABC 2020 с каналами, заполненными взрывчатым составом. Каналы выполнены с общим приемным участком и концевыми участками, выходящими к поверхности заряда ВВ в точках, равномерно распределенных по поверхности. Облицовка выполнена диаметром 132 мм с уменьшением толщины от центра к периферии, при этом внутренняя и наружная поверхности облицовки выполнены разными радиусами (124 мм и 116 мм соответственно) со смещением их центров по оси на 8 мм. На периферийной части облицовки со стороны заряда ВВ размещена вставка, выполненная из медной фольги М0б, толщиной 0,2 мм, которая представляет собой равномерно распределенные клиновидные элементы с вершинами, обращенными к оси заряда, в количестве восемь штук (может быть 6 и 7). Клиновидные элементы располагают симметрично относительно оси. Геометрические параметры этих элементов выбирают, исходя из геометрических параметров заряда и требуемой формы поражающего элемента. В данном случае их размеры составляют 30×30×15 мм.

Формирование ПЭ происходит следующим образом. После срабатывания электродетонатора (на рис. не показан) инициирующий импульс по каналам устройства формирования в заряде ВВ детонационной волны 4 подходит к его концевым участкам и осуществляется инициирование заряда ВВ 2, расположенного в корпусе 1, где происходит формирование детонационной волны, которая выходит на облицовку 3. В результате воздействия детонационной волны на облицовку 3 происходит ее разгон. При этом детонационная волна от устройства формирования 4 передается на разные участки облицовки 3 в разное время. На головную часть ПЭ идет материал центральной (наиболее толстой) области облицовки 3. При этом разнотолщинность облицовки 3 позволяет сместить при формировании ПЭ центр масс в направлении его головной части. Клиновидные вставки 5, формирующие на поверхности периферийной области облицовки 3 неоднородности, приводят к тому, что зоны с меньшей толщиной и массой деформируются с большим ускорением, чем зоны, лежащие между ними и имеющие большую толщину. Клиновидные элементы 5 также выполняют функцию направляющих элементов, определяющих форму и количество складок хвостовой части ПЭ, путем придания направления сгибов, вдоль которых образуются складки и формируется «юбка» поражающего элемента. Из облицовки с соответствующим количеством симметрично расположенных вставок может получиться шесть, семь или восемь складок. В результате деформации облицовки 3 формируется удлиненный ПЭ, масса которого примерно равна массе облицовки 3 с клиновидными вставками 5. «Юбка» в хвостовой части ПЭ имеет расширения. Такая форма является аэродинамически более устойчивой.

Проведенные расчетные исследования описанного устройства и моделирование процесса формирования поражающего элемента показали, что предложенная конструкция боеприпаса обеспечивает формирование поражающего элемента оптимальной баллистической формы, что позволяет придать ему стабильную траекторию полета, соответствующую его продольной оси, и тем самым обеспечить более высокий проникающий эффект, даже после прохождения относительно больших расстояний до цели.

Таким образом, заявляемое устройство позволяет оптимизировать форму ПЭ при технологичности и простоте конструкции.

Снарядоформирующий заряд (СФЗ) относится к устройствам формирования поражающих элементов и может быть использован в различных боеприпасах, предназначенных для поражения целей высокоскоростными поражающими элементами (ПЭ). СФЗ содержит помещенный в корпус заряд взрывчатого вещества (ВВ) с торцевой системой инициирования и разгоняемую взрывом ВВ разнотолщинную облицовку, из которой формируют ПЭ, при этом облицовка выполнена с уменьшением толщины от центра к периферии и на поверхности ее периферийной области со стороны заряда ВВ размещена вставка, выполненная из материала, плотность которого соответствует плотности материала облицовки, причем внутренняя и наружная поверхности облицовки выполнены разными радиусами со смещением их центров вдоль оси облицовки на величину, выбор которой зависит от формы ПЭ, требуемой для поражения конкретной цели, при этом вставка выполнена из фольги и состоит из равномерно распределенных по поверхности облицовки отдельных клиновидных элементов, вершины которых направлены к оси заряда, геометрические параметры клиновидных элементов выбирают, исходя из геометрических параметров облицовки и требуемой формы поражающего элемента. Изобретение позволяет повысить аэродинамическую устойчивость в процессе полета поражающего элемента, сформированного из облицовки. 2 ил.

Снарядоформирующий заряд, содержащий помещенный в корпус заряд взрывчатого вещества с торцевой системой инициирования и разгоняемую взрывом разнотолщинную облицовку, из которой формируют поражающий элемент, при этом облицовка выполнена с уменьшением толщины от центра к периферии и на поверхности ее периферийной области со стороны заряда взрывчатого вещества размещена вставка, выполненная из материала, плотность которого соответствует плотности материала облицовки, отличающийся тем, что внутренняя и наружная поверхности облицовки выполнены разными радиусами со смещением их центров вдоль оси облицовки на величину, выбор которой зависит от формы поражающего элемента, требуемой для поражения конкретной цели, причем вставка выполнена из фольги и состоит из равномерно распределенных по поверхности облицовки отдельных клиновидных элементов, вершины которых направлены к оси заряда, при этом геометрические параметры клиновидных элементов выбирают, исходя из геометрических параметров облицовки и требуемой формы поражающего элемента.