Снарядоформирующее устройство Российский патент 2020 года по МПК F42D1/02 F42B1/28 F42B1/32 C22C38/12 

Изобретение относится к оборонной технике и может быть использовано для взрывного формирования методом выворачивания облицовки удлиненного поражающего элемента, пробивающего бронированную технику.

Для достижения необходимого уровня пробития и точности попадания в цель на больших расстояниях, а также для обеспечения сплошности удлиненного поражающего элемента на траектории движения, в снарядоформирующих устройствах облицовки должны быть выполнены малого прогиба (Боеприпасы, т.1 под общей редакцией В.В. Селиванова, М.: Издательство МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2016. 506с).

Известно снарядоформирующее устройство, состоящее из корпуса, заряда взрывчатого вещества, облицовки и взрывателя, работающее по принципу выворачивания облицовки (патент RU 2355996). Облицовка выполняется в виде сферического сегмента с соотношением высоты сегмента к его диаметру в пределах 0,13-0,23. Облицовки с такими геометрическими параметрами выполняются из пластичных сталей, например, из стали 11ЮА.

Недостаток известного технического решения заключается в том, что в процессе взрывного формирования из стали 11ЮА удлиненного поражающего элемента, у которого отношение длины к диаметру больше 5-ти, происходит образование шейки на удлиненном поражающем элементе, ее локализация и прогрессирующее развитие. Развитие шейки происходит вследствие разности скоростей головной и кормовой частей удлиненного поражающего элемента, что приводит к преждевременному его разрушению и последующему снижению пробивного действия.

Наиболее близким техническим решением является выбранное нами в качестве прототипа снарядоформирующее устройство, состоящее из корпуса, заряда взрывчатого вещества, облицовки малого прогиба и взрывателя, работающее по принципу выворачивания облицовки, в котором облицовка выполняется из тантала (патент RU 2440548).

В известном техническом решение облицовка выполнена из материала, у которого динамический предел текучести не возрастает в процессе пластического деформирования, а плотность выше чем у стали, в частности, как видно из описания к патенту, облицовка выполнена из тантала. Плотность тантала выше плотности стали примерно в два раза (плотность стали 7,85 , плотность тантала 16,5 ). Выбор тантала в качестве материала облицовки обусловлен следующими причинами. Замена стали на тантал при сохранении массы облицовки позволяет уменьшить ее толщину и, следовательно, уменьшить диаметр формируемого при выворачивании облицовки удлиненного поражающего элемента при сохранении его массы. В свою очередь, уменьшение диаметра удлиненного поражающего элемента снижает силу сопротивления воздуха при полете элемента к преграде и обеспечивает повышение скорости его взаимодействия с преградой. Одновременное повышения скорости взаимодействия с преградой удлиненного поражающего элемента и снижение его диаметра при сохранении его массы приводит к повышению его удельной кинетической энергии, приходящейся на единицу площади его поперечного сечения в момент взаимодействия с преградой, что в совокупности с увеличением плотности материала элемента повышает его пробивное действие.

Однако, как показали эксперименты по формированию удлиненного поражающего элемента с длиной порядка 5-ти и более диаметров удлиненного элемента из пластичного тантала методом выворачивания облицовки, происходит также локализация шейки, как и на удлиненном поражающем элементе, выполненном из пластичной, стали 11ЮА, и его разрушение (фиг. 1), что снижает его пробивное действие.

Для решения задачи формирования удлиненного поражающего элемента с длиной порядка 5-ти и более диаметров удлиненного элемента в снарядоформирующем устройстве, состоящем из корпуса, заряда взрывчатого вещества, сегментной сферической облицовки и взрывателя, работающем по принципу выворачивания облицовки, облицовка выполняется из тантала, легированного вольфрамом, причем содержание вольфрама в тантале находится в пределах 1,4-4%, а прогиб поверхности облицовки h/d, обращенной к заряду находится в пределах 0,09-0,11, где d - диаметр облицовки, h – высота облицовки.

Предложенное техническое решение позволяет повысить пробивное действие удлиненного поражающего элемента.

Согласно предложенному техническому решению снарядоформирующее устройство состоит из (фиг. 2) корпуса 1, заряда взрывчатого вещества 2, взрывателя 3 и облицовки малого прогиба 4, выпуклая поверхность которой обращена к заряду взрывчатого вещества. Сегментная облицовка малого прогиба 4 выполнена из тантала, легированного вольфрамом, содержание которого находится в пределах 1,5-4%. Кроме того, прогиб поверхности облицовки h/d, обращенной к заряду взрывчатого вещества, находится в пределах 0,09-0,11, где d - диаметр облицовки, h – высота облицовки.

Выбор тантала, легированного вольфрамом, в качестве материала облицовки 4, обусловлено тем, что плотность материала облицовки 4 в результате легирования практически не изменяется, что не ухудшает пробивное действие. Тантал с вольфрамом образует твердый раствор с неограниченной растворимостью. Это обеспечивается одинаковостью кристаллического строения, близостью атомных размеров и температур плавления этих металлов (Гуляев А.П. Металловедение. М.: Металлургия, 1986г., с.445). Плотность вольфрама по сравнению с другими элементами, с помощью которых возможно легирование тантала, близка к плотности чистого тантала, следовательно, плотность образованного сплава не снижается. Формирование удлиненного поражающего элемента с длиной порядка 5 и более диаметров удлиненного элемента из пластичного тантала методом выворачивания облицовки приводит к образованию шейки, ее локализации и последующему разрушению элемента. Поэтому в предложенном устройстве облицовку необходимо выполнять из тантала с добавлением вольфрама, который способствует небольшому деформационному упрочнению материала в процессе формирования удлиненного поражающего элемента, что, в свою очередь, тормозит процесс локализации образующейся шейки и не позволяет разрушится поражающему элементу. Как показали эксперименты, массовая доля вольфрама, легирующего тантал, находится в узком диапазоне в пределах 1,5-4%. Легирование вольфрамом тантала на величину меньше 1,5% не предотвращает процесс образования шейки и ее локализации. В результате особенности разрушения удлиненного поражающего элемента из легированного тантала и чистого тантала аналогичны. Легирование тантала вольфрамом на величину большею 4% приводит к охрупчиванию тантала, что в процессе формирования удлиненного поражающего элемента вызывает его разрушение. Это можно видеть на рентгенограмме, показанной на фиг. 3. Легирование тантала вольфрамом в предлагаемом диапазоне легирования 1,5-4% позволяет сформировать удлиненный поражающий элемент с длиной порядка 5-ти и более диаметров удлиненного элемента без разрушения и сохранить его конфигурацию до момента взаимодействия с преградой (фиг.4).

Как показали эксперименты, немаловажное влияние на формирование удлиненного поражающего элемента из облицовки малого прогиба, выполненной из тантала, легированного вольфрамом, оказывает величина прогиба поверхности облицовки 4, обращенной к заряду взрывчатого вещества 2. Установлено, что величина прогиба поверхности облицовки 4, обращенной к заряду взрывчатого вещества 2, находится в пределах h/d= 0,09…0,110. Как показали эксперименты, облицовка малого прогиба 4 с прогибом поверхности, обращенной к заряду 2, меньшим h/d=0,09, не позволяет сформировать удлиненный поражающий элемент, длина которого равна 5-ти и более диаметрам удлиненного элемента, образованного выворачиванием облицовки 4. При формировании удлиненного поражающего элемента из облицовки 4 с прогибом поверхности, обращенной к заряду 2, большим h/d=0,11, образуется неравномерность скоростей полета его головной и кормовой частей, что способствует разрушению удлиненного поражающего элемента. Облицовка с прогибом поверхности, обращенной к заряду и находящимся в диапазоне h/d=0,09-0,11 позволяет сформировать удлиненный поражающий элемент выворачиванием, стабилизировать его форму и обеспечить его целостность в процессе полета к преграде, что можно видеть на рентгенограмме, показанной на фиг.4.

Таким образом, предложенное техническое решение снарядоформирующего устройства за счет применения облицовки малого прогиба, выполненной из тантала в легированного вольфрамом с величиной легирования, находящимся в пределах 1,5-4%, у которой прогиб поверхности, обращенной к заряду, находится в пределах h/d= 0,09-0,11, позволяет сформировать выворачиванием удлиненный поражающий элемент, ликвидировать локализацию образования шейки на удлиненном поражающем элементе, обеспечить его динамическое деформирование без разрушения и повысить в итоге, его пробивное действие.

Изобретение относится к боеприпасам, в частности к снарядам бронебойного типа с формируемым методом взрывного выворачивания облицовки в удлиненный поражающий элемент. Снарядоформирующее устройство, состоящее из корпуса, заряда взрывчатого вещества, облицовки малого прогиба, выполненной из тантала, легированного вольфрамом, и взрывателя, работающее по принципу выворачивания облицовки, отличающееся тем, что содержание вольфрама в тантале облицовки находится в пределах 1,5-4%, а величина прогиба поверхности облицовки малого прогиба, обращенной к заряду взрывчатого вещества, находится в пределах h/d=0,09-0,11, где d - диаметр облицовки, h - высота облицовки. Изобретение позволяет сформировать путем выворачивания удлиненный поражающий элемент без локализации образования шейки на нем, обеспечить его динамическое деформирование без разрушения и повысить в итоге указанную характеристику. 4 ил.

Снарядоформирующее устройство, состоящее из корпуса, заряда взрывчатого вещества, облицовки малого прогиба, выполненной из тантала, легированного вольфрамом, и взрывателя, работающее по принципу выворачивания облицовки, отличающееся тем, что содержание вольфрама в тантале облицовки находится в пределах 1,5-4%, а величина прогиба поверхности облицовки малого прогиба, обращенной к заряду взрывчатого вещества, находится в пределах

h/d=0,09-0,11,

где d - диаметр облицовки,

h - высота облицовки.