ОСКОЛОЧНО-ФУГАСНАЯ БОЕВАЯ ЧАСТЬ Российский патент 2022 года по МПК F42B12/00 F42B12/24 

Предлагаемое техническое решение относится к осколочно-фугасным боеприпасам и может быть использовано для изготовления осколочных боевых частей (БЧ) различного калибра - артиллерийских снарядов, боевых частей ракет, ручных и винтовочных гранат, мин и т.п.

Известно управляемое осколочное взрывное устройство, выполненное в виде цельного корпуса трубчатой формы с сеткой рифлений на наружной и внутренней поверхности, образованных кольцевыми канавками и продольными пазами треугольного профиля, создающими множество осколков, размер и форма которых определяется толщиной оболочки и шагом между канавками [US №5157225].

Недостатками такой конструкции являются сложность изготовления цельного корпуса с сеткой рифлений, наличие «мертвых» зон в радиусе поражения, обусловленных разлетом осколков по высоте осколочного элемента преимущественно в одном направлении, сформированном продольными пазами на его поверхности.

Известна конструкция осколочного элемента вспомогательного снаряда с полым зарядом, выполненная в виде навивки спирали из металлического пруткового или ленточного профиля, на котором выполнены с заданным шагом рифли, используемой в осколочно-фугасной БЧ [DE №3624330].

Недостатком этой конструкции является сложность сопряжения поражающего элемента с торцовыми деталями несущего корпуса, снижение размеров и массы осколков на последнем витке спирали на обоих концах, что снижает эффективность поражения. Кроме того, для комплектации осколочных боевых частей одного калибра, но разной длины и мощности приходится отрезать кусок спирали соответствующей длины, образуя неиспользуемые отходы.

В качестве прототипа выбрана конструкция БЧ с поражающими элементами заданного дробления, выполненными в виде стальных колец прямоугольного сечения, которые содержит на внутренней поверхности рифли, сформированные канавками, параллельными оси упомянутого кольца, причем кольца выполнены с гетерогенной структурой с плотностью и твердостью поверхностного слоя большей, чем плотность и твердость сердцевины и высотой не менее толщины колец [BY №22673].

Недостатком прототипа является недостаточная плотность разлета осколков и, соответственно, эффективность поражения, т.к. увеличение количества осколков за счет более частого нанесения формирующих рифлей приводит к уменьшению веса отдельных осколков и снижению их поражающего эффекта. Недостаточная пробивная способность образующихся осколков, невысокая эффективность применения.

Задачей предлагаемого изобретения является увеличение плотности поля образующихся осколков, их скорости, повышение дальности разлета.

Задача изобретения решается следующим образом. Известна осколочно-фугасная боевая часть (ОФБЧ), выполненная в виде набора стальных внутренних колец прямоугольного сечения, которые содержат на внутренней поверхности рифли, сформированные канавками, параллельными оси упомянутого кольца, а взрывчатое вещество размещено внутри набора колец. При этом она дополнительно содержит набор стальных внешних колец прямоугольного сечения, которые коаксиально установлены на внешней поверхности внутренних колец с зазором 0,05-1,25 мм; которые выполнены с гетерогенной структурой с плотностью и твердостью поверхностного слоя большей, чем плотность и твердость внутренних колец, и высотой не меньшей, чем толщина внутренних колец; при этом внешние кольца также содержат на внутренней поверхности рифли, сформированные канавками соизмеримыми канавкам внутреннего кольца, параллельными оси внешних колец, а толщина внешних колец соизмерима с толщиной внутренних колец.

Использование внешнего кольца позволяет увеличить количество образующихся осколков без потери их массы. Дополнительный слой внешних колец увеличивает кучность осколков в осколочном поле, тем самым - и эффективность поражения. Соразмерность габаритов, сечения колец, рифлей на них формирует осколки близких габаритов и массы сходных баллистных характеристик.

Частным случаем конструктивного исполнения является ОФБЧ которая дополнительно содержит трубчатый корпус, внутренняя полость которого заполнена взрывчатым веществом, на котором размещено не менее одного пакета внутренних колец, которые установлены на нем с зазором 0,05-1,25 мм, трубчатый корпус на внешней поверхности выполнен с кольцевыми канавками и продольными пазами, соизмеримого профиля и глубины с канавками на упомянутых кольцах, формирующими фрагменты, соизмеримые с рифлями на кольцах.

Дополнительно трубчатый корпус боевой части увеличивает безопасность сборки взрывчатым веществом боеприпаса и увеличивает плотность разлета образующихся осколков в осколочном поле. Соизмеримость фрагментов боевой части с рифлями на кольцах дает сходство их баллистных характер.

Частным случаем конструктивного исполнения является ОФБЧ кольца которой выполнены путем прессования и спекания композиционной шихты на основе порошка железа с добавками углерода и легирующих элементов с последующей калибровкой прессовки до плотности от 6,8 до 7,2 г/см³, причем внешнее кольцо имеет плотность на 5-15% выше, чем внутреннее. Задержка в разрушении внешнего кольца обеспечивает более высокую скорость разлета образующихся от него осколков, чем скорость разлета осколков внутреннего кольца. Это увеличивает дальности разлета, скорость и пробивную способность осколков внешнего кольца, а также плотность осколков в осколочном поле.

Частным случаем конструктивного исполнения является ОФБЧ канавки колец которой выполнены глубиной от 0,3 до 0,5 толщины соответствующего кольца, с углом раскрытия к внутренней поверхности кольца от 20 до 38° и углом между канавками от 10 до 20°. В случае угла раскрытия канавок меньше 20° - из-за повышенной концентрации напряжений при таком остром угле разлом кольца на осколки также произойдет при меньшем давлении детонации. Угол между канавками а, формирующими рифли 10-20°, при основных калибрах боеприпасов, определяет габариты и массу формируемых при разломе осколков, оптимизированных по этим параметрам, а также по скорости и дальности разлета к задачам конкретного применения. Если угол между канавками а будет меньше 10°, то габариты, масса, радиус поражения и пробивная способность сформированных осколков будут меньше расчетных из-за недостаточной площади поверхности, на которую воздействует давление детонации. Если угол между канавками а будет больше 20°, то габариты и масса сформированных осколков будут завышенными, что приведет к быстрому торможению их разлета, не достижению запланированного радиуса поражения и, тем более, пробивной способности.

Частным случаем конструктивного исполнения является ОФБЧ исходная композиционная шихта колец которой выполнена на основе порошка железа бидисперстным составом, при этом размер частиц мелкой фракции (dl) и крупной фракции (db) подбирают в следующей зависимости dl=0,2-0,225 db, при соотношении количества крупной и мелкой фракций шихты порошка железа (масс. %) 9-10:1, что позволит приблизить среднюю плотность колец и осколков от них к верхнему пределу - 7,2 г/см³, тем самым вырастут и прочность, и твердость. Повышение прочности и твердости колец позволяет увеличить пробивную способность образующихся осколков.

Частным случаем конструктивного исполнения является ОФБЧ кольца, которые дополнительно парооксидированы и имеют твердость от 150 до 260 НВ, причем внешние кольца имеют твердость на 15-20% выше, чем внутренние. Повышение прочности колец позволяет увеличить пробивную способность образующихся осколков. Так же увеличивается дальности разлета, скорость и пробивная способность осколков внешнего кольца. При этом повышается и коррозионная стойкость колец.

Частным случаем конструктивного исполнения является ОФБЧ высота колец которой одинакова и составляет от 1,1 до 1,9 их толщины. При высоте кольца менее его толщины площадь поверхности, на которую воздействует давление детонации может оказаться недостаточной для разлома кольца точно по канавкам. Следовательно, и габариты, и масса, и количество осколков будут отличаться от расчетных, ниже будет по меньшей мере у части осколков скорость и дальность разлета, ниже и пробивная способность.

Сущность технического решения поясняется чертежами. На фиг. 1 дан общий вид осколочных элементов в сборе (взрывчатое вещество находится внутри трубчатого корпуса, условно не показано). Где 1 - внутреннее кольцо, 2 - внешнее кольцо, 3 - трубчатый корпус.

Выполнение ОФБЧ из двух рядов колец разной прочности, но одинаковых по размеру осколков обеспечивает большее давлении детонации, с замедлением, что обеспечивает повышение скорости разлета и плотности в осколочном поле, радиуса поражения и пробивной способности, тем самым и эффективности применения.

Сами кольца имеют гетерогенную структуру - плотность и твердость поверхностного слоя выше, чем сердцевины, что однозначно повышает пробивную способность даже в стали, а за счет повышенной твердости поверхности удерживает кольцо от разрушения давлением детонации при его большем значении, чем в случае гомогенной мягкой микроструктуры кольца. При этом очевидно, что скорость разлета осколков, радиус поражения и пробивная способность вырастут по сравнению с аналогичным кольцом из гомогенного материала.

Внутренние и внешние кольца могут быть выполнены прессованием и спеканием композиционной шихты на основе порошка железа с добавками углерода и легирующих элементов с последующей калибровкой прессовки до плотности 6,8-7,2 г/см³. Такое исполнение позволяет упростить технологию производства, повысить производительность и сформировать сразу до термообработки или до химико-термической обработки гетерогенную структуру кольца со всеми его преимуществами, описанными выше.

Внутренние и внешние кольца могут быть подвергнуты парооксидированию и иметь твердость в диапазоне 150-260 НВ. Такое исполнение дополнительно повышает давление разрушения кольца на осколки при формировании гетерогенной структуры и еще больше повышает скорость разлета, радиус поражения, пробивную способность и т.п. Кроме того, обеспечивает и устойчивую защиту от коррозии.

Внутренние и внешние кольца могут быть выполнены таким образом, что их высота больше толщины и находится в пределах 1,1-1,9. Такое исполнение гарантировано обеспечивает разлом кольца при конструктивных отличительных признаках заявляемого изобретения. При этом делать соотношение более 1,9 нецелесообразно вследствие того, что габариты и масса сформированных осколков при планируемых калибрах применения будут завышенными, что приведет к быстрому торможению их разлета, не достижению запланированного радиуса поражения и, тем более, пробивной способности.

ОФБЧ снаряжают следующим образом.

Трубчатый корпус 3 ставят вертикально на горизонтальную твердую поверхность, затем последовательно одевают внутренние кольца 1. Установив набор внутренних колец 1 необходимой высоты, снаружи последовательно собирают набор внешних колец 2. Внутри трубчатого корпуса 3 помещают заряд взрывчатого вещества.

Были проведены натурные испытания ОФБЧ. Для сравнения был выбран серийный спиральный осколочный элемент ракеты С-8, внешне идентичный конструкции, и выполненный из низкоуглеродистой стали 10. Кроме того, был изготовлен набор колец, наружный и внутренний диаметр которых полностью идентичны предлагаемой конструкции, угол раскрытия канавок к внутренней поверхности колец составлял 15°, угол между канавками - 30°. Высота колец при этом - менее их толщины. Высота набора колец по прототипу соответствовала диаметру и высоте серийного спирального элемента. Испытания проводили и с использованием набора колец, изготовленных по предлагаемой конструкции, причем наружный диаметр внутренних колец и высота набора соответствовала диаметру и высоте серийного спирального элемента. Идентичен был и заряд, и тип взрывчатого вещества во всех троих случаях. Испытания были проведены в один день при идентичных погодных условиях и показали, что радиус сплошного поражения спирального осколочного элемента составил около 10 м, прототипа - 15 м, а ОФБЧ предлагаемой конструкции - 17-19 м. При этом осколки предлагаемой ОФБЧ обеспечили сквозное пробитие на дальности 17 м двух сосновых досок толщиной не менее 25 мм каждая и сохранили после пробития изначальную форму. Единичный осколок на дистанции 18 м обеспечил сквозное пробитие листа низкоуглеродистой горячекатаной стали толщиной 3 мм. Осколочный элемент по прототипу дал схожие результаты на дистанции 15 м. Осколочное поле в радиусе 15 м на 35% плотнее, чем у прототипа.

Изобретение относится к осколочным боеприпасам и может быть использовано для изготовления осколочных боевых частей различного калибра - артиллерийских снарядов, боевых частей ракет, ручных и винтовочных гранат, мин и т.п. Осколочно-фугасная боевая часть (ОФБЧ) выполнена в виде набора собранных по высоте стальных внутренних колец прямоугольного сечения, которые содержат на внутренней поверхности рифли, сформированные канавками, параллельными оси упомянутого кольца. Взрывчатое вещество размещено внутри набора собранных по высоте колец. ОФБЧ дополнительно содержит набор собранных по высоте стальных внешних колец прямоугольного сечения, которые коаксиально установлены на внешней поверхности внутренних колец с зазором 0,05-1,25 мм. Кольца выполнены с гетерогенной структурой. Плотность и твердость внешних колец больше, чем плотность и твердость внутренних колец. Высота колец не меньше, чем их толщина. Внешние кольца содержат на внутренней поверхности рифли, сформированные с канавками, соизмеримыми с канавками внутренних колец, параллельными оси внешних колец, а толщина внешних колец соизмерима с толщиной внутренних колец. В набор собранных по высоте внутренних колец установлен трубчатый корпус с размещением в нём взрывчатого вещества. При этом набор установлен на трубчатом корпусе с зазором 0,05-1,25 мм. Трубчатый корпус на внешней поверхности выполнен с кольцевыми канавками и продольными пазами соизмеримого профиля и глубины с канавками на внутренних кольцах, формирующими фрагменты, соизмеримые с рифлями на кольцах. Техническим результатом является увеличение плотности поля образующихся осколков и их скорости, повышение дальности разлета. 6 з.п. ф-лы, 1 ил.

1. Осколочно-фугасная боевая часть, выполненная в виде набора собранных по высоте стальных внутренних колец прямоугольного сечения, которые содержат на внутренней поверхности рифли, сформированные канавками, параллельными оси упомянутого кольца, а взрывчатое вещество размещено внутри набора собранных по высоте колец, отличающаяся тем, что дополнительно содержит набор собранных по высоте стальных внешних колец прямоугольного сечения, которые коаксиально установлены на внешней поверхности внутренних колец с зазором 0,05-1,25 мм, внутренние и внешние кольца выполнены с гетерогенной структурой с плотностью и твердостью внешних колец большей, чем плотность и твердость внутренних колец, внутренние и внешние кольца выполнены с высотой не меньшей, чем их толщина, при этом внешние кольца также содержат на внутренней поверхности рифли, сформированные канавками, соизмеримыми с канавками внутренних колец, параллельными оси внешних колец, а толщина внешних колец соизмерима с толщиной внутренних колец.

2. Осколочно-фугасная боевая часть по п. 1, отличающаяся тем, что в набор собранных по высоте внутренних колец установлен трубчатый корпус с размещением в нём взрывчатого вещества, при этом набор собранных по высоте внутренних колец установлен на трубчатом корпусе с зазором 0,05-1,25 мм, трубчатый корпус на внешней поверхности выполнен с кольцевыми канавками и продольными пазами соизмеримого профиля и глубины с канавками на внутренних кольцах, формирующими фрагменты, соизмеримые с рифлями на внутренних кольцах.

3. Осколочно-фугасная боевая часть по п. 1, отличающаяся тем, что кольца выполнены путем прессования и спекания композиционной шихты на основе порошка железа с добавками углерода и легирующих элементов с последующей калибровкой прессовки до плотности от 6,8 до 7,2 г/см³, причем внешние кольца имеют плотность на 5-15% выше, чем внутренние.

4. Осколочно-фугасная боевая часть по п. 1, отличающаяся тем, что канавки колец выполнены глубиной от 0,3 до 0,5 толщины соответствующего кольца с углом раскрытия к внутренней поверхности кольца от 20 до 38° и углом между канавками от 10 до 20°.

5. Осколочно-фугасная боевая часть по п. 3, отличающаяся тем, что исходная композиционная шихта на основе порошка железа представлена бидисперстным составом, при этом размер частиц мелкой фракции (dl) и крупной фракции (db) подбирают в следующей зависимости dl=0,2-0,225db при соотношении количества крупной и мелкой фракций шихты порошка железа (масс.%) 9-10:1.

6. Осколочно-фугасная боевая часть по любому из пп. 1 или 3, отличающаяся тем, что кольца дополнительно парооксидированы и имеют твердость от 150 до 260 НВ, причем внешние кольца имеют твердость на 15-20% выше, чем внутренние.

7. Осколочно-фугасная боевая часть по любому из пп. 1-5, отличающаяся тем, что высота колец одинакова и составляет от 1,1 до 1,9 их толщины.