Осколочно-фугасный боеприпас Российский патент 2022 года по МПК F42B12/20 

Изобретение относится к боеприпасам, а именно к осколочно-фугасным боеприпасам, предназначенным для поражения воздушных, наземных и надводных целей осколками естественного или заданного дробления корпуса, или готовыми поражающими элементами, в том числе заделанными в корпус, или их сочетанием, а также фугасным действием.

Из уровня техники известен осколочно-фугасный боеприпас по патенту РФ №2158408 (опубл. 27.10.2000 г.), содержащий корпус, основной и дополнительный заряды взрывчатого вещества, инициирующий узел.

Известное устройство обеспечивает недостаточную скорость движения блока поражающих элементов (менее 100 м/с) и, соответственно, низкую поражающую способность, что требует мероприятий по повышению собственной скорости боеприпаса или использование устройства в высокоскоростных гиперзвуковых ракетах или его использования при стрельбе по приближающимся с высокой скоростью целям. То есть обладает недостаточными эксплуатационными возможностями.

Известен принятый за прототип осколочно-фугасный боеприпас по патенту РФ №2236667 (опубл. 10.01.2005 г.), содержащий корпус, основной заряд взрывчатого вещества с металлическим горючим, центральный стакан с дополнительным зарядом взрывчатого вещества, один из торцов которого оснащен инициирующим узлом.

Прототип обладает недостаточно высокими метательной способностью и фугасным действием, что обусловлено соотношением между скоростями детонации основного и дополнительного зарядов и соотношением между массами указанных зарядов, приводящими к снижению вероятности поражения таких видов целей, как воздушные, наземные и надводные.

Кроме того, выполнение основного заряда исключительно из вязкопластичного взрывчатого вещества ограничивает возможность повышения осколочно-фугасного действия прототипа.

Задачей заявляемого технического решения является создание осколочно-фугасного беоприпаса с расширенными эксплуатационными возможностями, предназначенного для поражения воздушных, наземных и надводных целей с повышенной вероятностью за счет повышения метательной способности и фугасного действия путем создания пересжатой детонации в основном заряде, способствующей выделению увеличенного количества энергии.

Поставленная задача решается предлагаемым осколочно-фугасным боеприпасом, содержащим корпус, основной заряд взрывчатого вещества с металлическим горючим, центральный стакан с дополнительным зарядом взрывчатого вещества, один из торцов которого оснащен инициирующим узлом. Особенность заключается в том, что центральный стакан выполнен из алюминия, масса дополнительного заряда составляет 21-25% от общей массы зарядов, в качестве металлического горючего основного заряда используют алюминий с размером частиц 1-10 мкм, масса алюминия в основном заряде составляет 25-35% от массы заряда, при этом произведение плотности взрывчатого вешества и скорости детонации дополнительного заряда находится с произведением плотности взрывчатого вещества и скорости детонации основного заряда в следующем соотношении:

где ρ_доп. - плотность взрывчатого вещества дополнительного заряда;

D_доп. - скорость детонации дополнительного заряда;

ρ_осн. - плотность взрывчатого вещества основного заряда;

D_осн. - скорость детонации основного заряда.

В частности, дополнительный заряд содержит в качестве горючего алюминий с размером частиц 1-10 мкм, а масса алюминия в дополнительном заряде составляет 10-15% от массы заряда, что обеспечивает дополнительное увеличение энергии взрыва дополнительного заряда и, как следствие, увеличение параметров пересжатой детонации основного заряда.

В частности, внутри дополнительного заряда коаксиально размещена пустотелая алюминиевая трубка с глухими торцами, диаметр которой достаточен для инициирования детонации на противоположном инициирующему узлу конце дополнительного заряда.

В частности, каждый торец дополнительного заряда оснащен инициирующим узлом.

Наличие трубки дополнительно увеличивает параметры пересжатой детонации дополнительного и основного зарядов и обеспечивает достижение еще большего увеличения метательной способности и фугасного действия, позволяющего компенсировать отрицательное влияние возможной ошибки срабатывания инициирующего узла, за счет формирования кумулятивной струей высокоскоростной передачи детонационного импульса на противоположный инициирующему узлу конец дополнительного заряда, что обеспечивает повышение давления за счет столкновения прямой и встречной детонационных волн в дополнительном и основном зарядах.

Наличие двух инициирующих узлов (при отсутствии трубки) также дополнительно увеличивает параметры пересжатой детонации дополнительного и основного зарядов и обеспечивает достижение еще большего увеличения метательной способности и фугасного действия, позволяющего компенсировать отрицательное влияние возможной ошибки срабатывания инициирующего узла, за счет формирования движущихся навстречу друг другу двух детонационных волн, что обеспечивает повышение давления за счет столкновения прямой и встречной детонационных волн в дополнительном и основном зарядах.

Кроме того, варьирование двумя параметрами - плотностью взрывчатого вещества и скоростью детонации основного и дополнительного зарядов позволяет расширить номенклатуру используемых в боеприпасе взрывчатых веществ.

Заявляемые пределы массы дополнительного заряда от общей массы зарядов, пределы размеров частиц алюминия в основном заряде и пределы массы алюминия в основном заряде, а также пределы соотношения произведения плотности взрывчатого вещества и скорости детонации дополнительного заряда с произведением плотности взрывчатого вещества и скорости детонации основного заряда являются оптимальными.

При использовании массы дополнительного заряда ниже заявляемого предела пересжатая детонация не проходит по всему объему основного заряда.

При использовании массы дополнительного заряда выше заявляемого предела снижаются фугасное действие и метательная способность.

При использовании алюминия, размер частиц которого ниже заявляемого предела, из-за возрастания массы оксидной пленки фугасное действие и метательная способность уменьшаются.

При использовании алюминия, размер частиц которого выше заявляемого предела, из-за неполного окисления центральной области частиц, фугасное действие и метательная способность уменьшаются.

При использовании массы алюминия в основном заряде ниже заявляемого предела снижается теплота взрыва, что ведет к снижению фугасного действия и метательной способности.

При использовании массы алюминия в основном заряде выше заявляемого предела лишний алюминий играет роль балласта, т.к. не окисляется и уменьшает активную массу основного заряда, что снижает фугасное действие и метательную способность.

При соотношении произведения плотности взрывчатого вещества и скорости детонации дополнительного заряда с плотностью взрывчатого вещества и скоростью детонации основного заряда ниже заявляемого предела, из-за заниженных детонационных параметров основного заряда, снижается энергия взрыва.

При соотношении произведения плотности взрывчатого вещества и скорости детонации дополнительного заряда с плотностью взрывчатого вещества и скоростью детонации основного заряда выше заявляемого предела, из-за заниженных детонационных параметров дополнительного заряда, снижается энергия взрыва.

Диаметр алюминиевой трубки, устанавливаемой внутри дополнительного заряда, в каждом конкретном боеприпасе должен быть достаточен для инициирования детонации на противоположном инициирующему узлу конце дополнительного заряда.

Изготовление центрального стакана и трубки, устанавливаемой в дополнительном заряде, из алюминия способствует повышению теплоты взрыва при их сгорании.

В уровне техники отсутствует осколочно-фугасный боеприпас, в котором бы имело место предложенное сочетание существенных признаков, но именно такое сочетание обусловило решение поставленной задачи и достижение всего комплекса преимуществ.

Конструкция предлагаемого осколочно-фугасного боеприпаса иллюстрируется графическими изображениями.

На фиг. 1 представлены графики зависимости метательной способности (скорость метания осколков, поражающих элементов) V и теплоты взрыва Q, характеризующей фугасное действие, от массы m_доп. дополнительного заряда, выраженной в процентах от общей массы зарядов.

Из представленных графиков следует, что максимальные метательная способность (скорость метания осколков, поражающих элементов) и теплота взрыва достигаются при массе дополнительного заряда, составляющего 21-25% от общей массы зарядов.

На фиг. 2 представлен продольный разрез осколочно-фугасного боеприпаса с готовыми поражающими элементами (в качестве примера) при отсутствии алюминиевой трубки и с одним инициирующим узлом.

На фиг. 3. представлен продольный разрез осколочно-фугасного боеприпаса с готовыми поражающими элементами (в качестве примера) при наличии алюминиевой трубки и с одним инициирующим узлом.

На фиг. 4. представлен продольный разрез осколочно-фугасного боеприпаса с готовыми поражающими элементами (в качестве примера) при отсутствии алюминиевой трубки и с двумя инициирующими узлами.

Осколочно-фугасный боеприпас содержит корпус 1 с готовыми поражающими элементами (в качестве примера), основной заряд 2 взрывчатого вещества, центральный стакан 3 из алюминия с дополнительным зарядом 4 взрывчатого вещества, один из торцов которого оснащен инициирующим узлом 5 (например, в виде детонатора или взрывателя). Внутри дополнительного заряда 4 может быть коаксиально размещена пустотелая алюминиевая трубка 6 с глухими торцами или дополнительный заряд может быть оснащен вторым инициирующим узлом 7 (то есть каждый торец дополнительного заряда оснащен инициирующим узлом).

Предлагаемый осколочно-фугасный боеприпас работает следующим образом.

От задействования инициирующего узла 5 приводится в действие дополнительный заряд 4 взрывчатого вещества, расположенный в стакане 3. При выходе детонационного фронта на границу раздела центральный стакан - основной заряд в последнем формируется пересжатый детонационный фронт на всем протяжении основного заряда вследствие выбранных в заявляемой конструкции боеприпаса соотношений параметров основного заряда 2 и дополнительного заряда 4.

Детонационная волна, распространяясь по дополнительному 4 и основному 5 зарядам, обеспечивает прогрев мелкодисперсного алюминия взрывчатого вещества зарядов, центрального стакана 3 и алюминиевой трубки 6 (при ее наличии), что обеспечивает вступление металлического горючего (алюминия) в химическую реакцию, и, соответственно, более высокие уровни вклада энерговыделения в метательное и фугасное действия.

Детонационная волна обусловливает начальный этап движения корпуса, а также начало процесса вылета из корпуса, например, готовых поражающих элементов и/или начало процесса формирования осколков (в соответствии с конкретной конструктивной компоновкой боеприпаса в соответствии с существующей потребностью). Дальнейшая фаза разгона и разлета готовых поражающих элементов и/или осколков обусловлены воздействием газообразных продуктов детонации, разогретых теплом, выделившимся при сгорании мелкодисперсного алюминия.

Проведенные расчеты и подтверждающие их испытания боеприпаса в натуральную величину с образцами различных взрывчатых веществ, изготовленного в соответствии с данным изобретением, показали увеличение метательной способности (скорости метания осколков, поражающих элементов) на 15-20% и увеличение на 30-50% тротилового эквивалента взрыва боеприпаса по сравнению с традиционными конструкциями и на 5% и 10% соответственно по сравнению с прототипом.

Наличие алюминиевой трубки в дополнительном заряде или наличие в нем двух инициирующих узлов, расположенных на его противоположных торцах, дополнительно повышает метательную способность боеприпаса на 6% и 8% соответственно.

Характеристики и материалы корпуса боеприпаса, а также выбор позиционирования поражающих элементов в боеприпасе, составов взрывчатого вещества основного и дополнительного зарядов определяют при проектировании конкретного боеприпаса в соответствии с существующей потребностью.

Предлагаемое техническое решение практически реализуемо, является актуальным и перспективным, позволяет удовлетворить давно существующую потребность в решении поставленной задачи.

Изобретение относится к боеприпасам, а именно к осколочно-фугасным боеприпасам. Осколочно-фугасный боеприпас содержит корпус, основной заряд взрывчатого вещества с металлическим горючим, центральный стакан с дополнительным зарядом взрывчатого вещества, один из торцов которого оснащен инициирующим узлом. Центральный стакан выполнен из алюминия. Масса дополнительного заряда составляет 21-25% от общей массы зарядов. В качестве металлического горючего основного заряда используют алюминий с размером частиц 1-10 мкм. Масса алюминия в основном заряде составляет 25-35% от массы заряда. Произведение плотности взрывчатого вещества и скорости детонации дополнительного заряда находится с произведением плотности взрывчатого вещества и скорости детонации основного заряда в соотношении (0,70-0,85) ρ_доп. D_доп. > ρ_осн. D_осн., где ρ_доп. - плотность взрывчатого вещества дополнительного заряда, D_доп. - скорость детонации дополнительного заряда, ρ_осн. - плотность взрывчатого вещества основного заряда, D_осн. - скорость детонации основного заряда. Технический результат заключается в повышении метательной способности и фугасного действия путем создания пересжатой детонации. 3 з.п. ф-лы, 4 ил.

1. Осколочно-фугасный боеприпас, содержащий корпус, основной заряд взрывчатого вещества с металлическим горючим, центральный стакан с дополнительным зарядом взрывчатого вещества, один из торцов которого оснащен инициирующим узлом, отличающийся тем, что центральный стакан выполнен из алюминия, масса дополнительного заряда составляет 21-25% от общей массы зарядов, в качестве металлического горючего основного заряда используют алюминий с размером частиц 1-10 мкм, масса алюминия в основном заряде составляет 25-35% от массы заряда, при этом произведение плотности взрывчатого вещества и скорости детонации дополнительного заряда находится с произведением плотности взрывчатого вещества и скорости детонации основного заряда в следующем соотношении:

где ρ_доп. - плотность взрывчатого вещества дополнительного заряда;

D_доп. - скорость детонации дополнительного заряда;

ρ_осн. - плотность взрывчатого вещества основного заряда;

D_осн. - скорость детонации основного заряда.

2. Боеприпас по п. 1, отличающийся тем, что дополнительный заряд содержит в качестве горючего алюминий с размером частиц 1-10 мкм, а масса алюминия в дополнительном заряде составляет 10-15% от массы заряда.

3. Боеприпас по п. 1, отличающийся тем, что внутри дополнительного заряда коаксиально размещена пустотелая алюминиевая трубка с глухими торцами, диаметр которой достаточен для инициирования детонации на противоположном инициирующему узлу конце дополнительного заряда.

4. Боеприпас по п. 1, отличающийся тем, что каждый торец дополнительного заряда оснащен инициирующим узлом.