Способ оценки стойкости боеприпаса к опасным внешним воздействиям Российский патент 2021 года по МПК F42B35/00 F42B35/02 

Изобретение относится к оружию и боеприпасам (БП), а именно к испытаниям БП на стойкость к опасным внешним воздействиям (ОВВ).

Способ оценки стойкости БП к ОВВ заключается в получении матрицы соответствия видов испытаний БП типам реакции БП.

Эксплуатация БП осуществляется в войсках, включает их хранение, а также при необходимости и боевое применение. Важнейшим элементом эксплуатации БП является обращение с БП в особых случаях - отказ, случайное падение, повреждения и другие нарушения установленных норм и правил обращения с БП, а также возможные случаи несанкционированного внешнего воздействия на БП, в том числе и террористические действия (ударно-волновое воздействие пули, осколками, кумулятивной струей, ударной волной, тепловое воздействие, климатическое воздействие).

В процессе производства, транспортировки, хранения, обслуживания, применения, ремонта или утилизации БП испытывают различные воздействия. Эти воздействия относятся к опасным, если их энергия или сила (электрический ток, напряжение, механический удар, трение или какое-либо другое физическое явление - пожар, нагрев, молния, давление и др.) способны прямым или косвенным способом вызвать взрывное событие.

Воздействия санкционированы, если их возникновение связано с применением БП по целевому назначению. Воздействия не санкционированы, если они появляются в результате действий противника, террористических операций, природных явлений, неправильного поведения персонала и т.п.

Некоторые несанкционированные воздействия являются общими для всех видов вооружения, другие возникают при нахождении БП в специфических производственных условиях или в условиях транспортировки и хранения. К общим несанкционированным воздействиям относят:

1. Пожар в хранилище или в носителе БП. Воздействие характеризуется как быстрый нагрев. Средняя температура пламени составляет 550…850°С. Температура 550°С достигается в течение 30 с после воспламенения. Безопасное время нагрева энергонасыщенных материалов (ЭНМ) до критической температуры при тепловом поле 600°С составляет 6…8 мин, при тепловом поле 800°С - 5…7 мин. Время до взрыва составляет для ряда штатных ВВ и ВС 10…13 мин.

В условиях быстрого нагрева БП, стойкие к опасным внешним воздействиям (БПСВВ), не должны взорваться в течение времени, достаточного для ликвидации источника интенсивного тепла. Так, современный железнодорожный вагон сгорит в течение 15…16 мин. Если БП в вагоне в упакованном виде выдержит 20 мин и более, он не причинит вреда окружающей обстановке. Время выдержки до 20 мин позволяет прибыть пожарным частям и принять меры для ликвидации источника нагрева.

2. Пожар в соседнем хранилище или носителе характеризуется как медленный нагрев. Скорость такого нагрева составляет 1…30 град/ч. Режим медленного нагрева характеризуется низкими градиентами температуры в БП, но продолжается длительное время и может создать в объеме объекта относительно однородную высокую температуру с возникновением экзотермических самоподдерживающихся реакций.

3. Стрельба из стрелкового оружия (удар пули). Стрельба может вестись одиночными выстрелами или очередью пулями различного калибра со скоростью 400…850 м/с. Начальная скорость составляет при этом не менее 850±60 м/с.

4. Воздействие осколочных БП. Принято считать типовым поражением стальными осколками массой 15…20 г со скоростью свыше 2500 м/с и массой 65…252 г со скоростью свыше 2200 м/с.

5. Воздействие кумулятивного боеприпаса (удар струей кумулятивного заряда) калибром 40…85 мм.

6. Передача детонации от одного БП к другому БП в хранилище, носителе. Это так называемая симпатическая реакция - одна из наиболее серьезных угроз, вызывающая цепь взрывов как внутри хранилища, так и между хранилищами.

7. Удары при падении с высоты 10…12 м на стальные или бетонные плиты, штыри, рельсы при погрузо-разгрузочных операциях; ударные и вибрационные нагрузки при перевозке автомобильным, железнодорожным, морским или авиационным транспортом.

В соответствии с перечисленными внешними угрозами БП должны подвергаться следующим испытаниям на стойкость к ОВВ: стойкость к быстрому и медленному нагреву, стойкость к удару пули, осколка, веера осколков, кумулятивной струи, передаче детонации и сбросу с высоты.

Разработчики разрывных зарядов БП должны обеспечить наиболее сильный тип реакции БП при планируемом применении и наиболее слабый - при несанкционированном внешнем воздействии.

В настоящее время классифицируют шесть типов реакций БП на ОВВ [1]:

1. Детонация (тип I). Это наиболее сильный тип взрывного события. Детонация протекает в ЭНМ с образованием интенсивной УВ в окружающей среде. Происходит очень быстрая пластическая деформация металлических оболочек и пластин-свидетелей, сопровождаемая значительной их фрагментацией. Образуются воронки для БП, установленных на грунте. Наблюдаются значительные взрывные повреждения близлежащих сооружений.

2. Частичная (неполная) детонация (тип II). Является вторым по силе типом взрывного события. Часть РЗ, но не весь ЭНМ, реагирует по типу 1. Формируется интенсивная УВ. Часть оболочки разбивается на мелкие осколки. Может происходить фрагментация оболочки на большие осколки. Может образоваться воронка в грунте. Могут быть повреждены близлежащие сооружения.

3. Взрывное горение (тип III). Загорание и быстрое горение ЭНМ в оболочке создает высокий местный подъем давления, приводящий к взрывному разрушению замкнутой в оболочке конструкции. Металлические оболочки фрагментируются на крупные куски, которые часто разбрасываются на большие расстояния. Непрореагировавший и(или) горящий ЭНМ также разбрасывается. Возникает воздушная ударная волна, которая может вызвать повреждения близлежащих сооружений. Существует опасность пожара и задымления. Могут образоваться небольшие воронки. Высокоскоростные осколки могут вызвать повреждения (разрушение, пробитие, выемки) металлических пластин-свидетелей. Давление взрыва ниже, чем в реакциях по типу 1 или 2.

4. Дефлаграция (тип IV). Наблюдается быстрое сгорание ЭНМ без детонации. Это четвертый по силе тип взрывного события. Загорание и горение ЭНМ в оболочке приводят к невзрывчатому сбросу давления в результате низкой прочности оболочки или вентилирования через стыки в оболочке (лидер взрывателя, очко под детонатор и т.д.). Оболочка может разрушиться, но не фрагментироваться. Крышки могут быть вытолкнуты. Несгоревший или горящий ЭНМ может быть разбросан и распространять огонь. Сброс давления может двигать незакрепленное испытуемое изделие, вызывая дополнительную опасность. Отсутствуют повреждения от ударной волны и значительные осколочные повреждения окружающей среды. Имеются только тепловые повреждения.

5. Горение (тип V). Это последний сильный тип события. ЭНМ загорается и горит. Оболочка (БП) может потерять целостность (дать трещину), расплавиться или значительно ослабнуть с нерезким выбросом газообразных продуктов горения. Стыки оболочки могут быть смещены внутренним давлением. Обломки остаются в зоне горения, хотя крышки могут быть отброшены на расстояние до 15 м. Предполагается, что эти события не представляют смертельной опасности для персонала.

6. Перемещение (тип VI). Это тип реакции, вследствие которой возникает сила, перемещающая испытуемое изделие.

В результате анализа результатов испытаний БП на стойкость к ОВВ для каждого БП составляется соответствующая матрица (таблица 1), в которой отражены виды реакций БП на ОВВ, и выявляются те ОВВ, которые вызывают наибольшую уязвимость БП и вызывают реакцию БП на ОВВ, не отвечающую современным требованиям. Пример такой матрицы (таблицы) для БП №1 представлен ниже.

В соответствии с полученной в результате испытаний БП матрицы данный БП не отвечает требованиям по стойкости к ОВВ. В частности, БП, характеристики стойкости которого представлены в таблице 1, наиболее уязвим по отношению к воздействию удара пули (тип III), ударам осколка (тип III) и веера осколков (тип III), удару кумулятивной струи (тип II) и симпатической детонации (тип 1).

В таблице 2 представлены результаты испытаний БП №2.

В соответствии с результатами оценки стойкости БП к ОВВ изделие не выдерживает требований по стойкости к быстрому и медленному нагреву.

Предлагаемый способ позволяет не только характеризовать технологическую и эксплуатационную безопасность БП, но и выявить наиболее уязвимые места БП и определить направления совершенствования БП с точки зрения снижения уровня реакции на конкретные ОВВ.

В частности, БП №1 по результатам испытаний показал низкую стойкость по отношению к воздействиям в виде ударно-волнового нагружения, поэтому основным направлением совершенствования БП в данном случае будут работы по повышению критического давления инициирования детонации взрывчатых составов БП.

Для БП №2 наиболее слабым местом является невысокая термическая стойкость взрывчатых составов, поэтому основным направлением совершенствования БП в данном случае следует считать повышение температуры вспышки снаряжения БП.

Алгоритм способа оценки стойкости БП к ОВВ представлен на рисунке 1.

Список использованных источников

1. Боеприпасы повышенной стойкости к опасным внешним воздействиям: особенности конструирования, испытаний и эксплуатации / Б.В. Мацеевич [и др.]. - Красноармейск: ОАО «КНИИМ», 2014. - 168 с.

Изобретение относится к оружию и боеприпасам, а именно к испытаниям боеприпасов на стойкость к опасным внешним воздействиям. Техническим результатом является выявление наиболее уязвимые места боеприпасов. Технический результат достигается тем, что способ оценки стойкости боеприпаса к опасным внешним воздействиям включает в себя проведение комплекса испытаний боеприпасов одной номенклатуры на стойкость к быстрому и медленному нагреву, удару пули, осколка, веера осколков, кумулятивной струи, симпатической детонации и сбросу с высоты, при этом каждому из перечисленных испытаний подвергаются различные боеприпасы данной номенклатуры с определением соответствия вида опасного внешнего воздействия типу реакции боеприпаса - детонации (тип I), частичной детонации (II), взрывному горению (III), дефлаграции (IV), горению (V), перемещению (VI) или отсутствию реакции, и позволяет по результатам испытаний определить уровень технологической и эксплуатационной безопасности боеприпаса, а также выработать направления совершенствования боеприпаса по повышению стойкости к опасным внешним воздействиям. 2 табл., 1 ил.

Способ оценки стойкости боеприпаса к опасным внешним воздействиям, отличающийся проведением комплекса испытаний боеприпасов одной номенклатуры на стойкость к быстрому и медленному нагреву, удару пули, осколка, веера осколков, кумулятивной струи, симпатической детонации и сбросу с высоты, при этом каждому из перечисленных испытаний подвергаются различные боеприпасы данной номенклатуры с определением соответствия вида опасного внешнего воздействия типу реакции боеприпаса - детонации (тип I), частичной детонации (II), взрывному горению (III), дефлаграции (IV), горению (V), перемещению (VI) или отсутствию реакции, и позволяющий по результатам испытаний определить уровень технологической и эксплуатационной безопасности боеприпаса, а также выработать направления совершенствования боеприпаса по повышению стойкости к опасным внешним воздействиям.