БОЕВАЯ ЧАСТЬ РЕАКТИВНОЙ ШТУРМОВОЙ ГРАНАТЫ Российский патент 2024 года по МПК F42B12/20 F42B12/22 

Область техники

Группа изобретений относится к осколочно-фугасным штурмовым гранатам (ШГ) для реактивных противотанковых гранатометов (РПГ) большого и малого калибров, которые предназначены для поражения различных целей на поле боя и пробивания стен зданий с образованием отверстий.

Уровень техники

В современных условиях военные действия происходят преимущественно на урбанизированной местности [1].

Опыт свидетельствует, что в боевых действиях на улицах и площадях современных городов наиболее эффективно обычное стрелковое оружие - как индивидуальное, так и групповое, а также гранатометы и огнеметы.

В условиях городского боя пробивание преград, в частности, стен из бетона, кирпича, плит или строительных блоков (далее, преграда) с образованием отверстия, достаточного для прохода человека, сопряжено со значительными трудностями.

Обычно первый (и основной) способ пробивания преград заключается в использовании фугасной боевой части (БЧ), доставляемой инженерными подразделениями, которая оказывается эффективной лишь в том случае, если она содержит значительную массу взрывчатого вещества (ВВ) порядка 10 кг, располагаемого непосредственно на преграде. Такие большие заряды не могут использоваться в реактивных гранатах к переносным РПГ.

Следующий способ состоит в использовании сплющивающихся боеприпасов (БП) [2], содержащих пластичные заряды ВВ, которыми стреляют в преграду. Расплющивание головной части БП увеличивает поверхность контакта с преградой, тем самым повышая эффективность передачи ей повышенного взрывного импульса. Возможно дополнение эффекта сплющивания БП каким-либо направленным в преграду действием, например, кумулятивным, как это предлагается в [3].

В [4, 5] описаны близкие по конструкции стенобойные боеголовки для пробивания отверстий большого диаметра, которые после детонации заряда ВВ обеспечивают высокоскоростное метание металлических лайнера [4] или пояска [5], осуществляющих пробитие преграды вместе с продуктами взрыва (ПВ). Конструкции этих боеголовок имеют приемлемые значения масс зарядов ВВ в диапазоне 2…3 кг, но большой диаметр, и не могут использоваться для поражения других целей, поскольку узко специализированы.

В основу группы изобретений поставлена задача создания достаточно легких осколочно-фугасных БЧ для реактивных ШГ большого и малого калибров, которые были бы способны эффективно пробивать преграды и поражать различные цели, при соблюдении максимальной унификации их конструкций.

Для этого предлагается принять в качестве границы между большим и малым калибрами величину 100 мм. Понятно, что гранатой большого калибра проще решать задачу по пробитию преград, поскольку масса заряда ВВ в ней больше. В силу этого ШГ разных калибров могут состоять из одних и тех же конструктивных элементов, из которых некоторые могут отличаться по форме, или даже присутствовать дополнительные новые элементы (например, кумулятивная воронка в гранатах малого калибра для увеличения осевого воздействия на преграду, необходимого из-за уменьшенной массы ВВ в гранате).

Известны БЧ для осколочно-фугасных гранат, содержащих корпус с зарядом ВВ, осколочный блок из готовых поражающих элементов (ПЭ), в качестве которого может выступать сам корпус с осколками естественного дробления, и взрыватель.

Так, например, известен РГТГ-29 большого калибра (105 мм) вместе с выстрелом ТБГ-29 В, содержащим осколочно-фугасную гранату ПГ-29 В [6], БЧ которой состоит из корпуса естественного дробления, термобарического заряда ВВ и взрывателя, рассматриваемая в качестве прототипа для гранат большого калибра.

Основными недостатками БЧ являются - уменьшенная площадь контакта с преградой, что приводит к передаче меньшего по величине взрывного импульса преграде, и осколки естественного дробления разного размера, образующиеся из корпуса случайным образом.

В [7] приведена конструкция БЧ неуправляемой авиационной ракеты с тандемным кумулятивным зарядом калибра 80 мм, передняя часть которой принята за прототип для гранат малого калибра.

Здесь передняя часть БЧ содержит корпус с расположенным в нем кумулятивным зарядом ВВ, осколочный блок, собранный из отдельных колец и размещенный на внешней стороне хвостовой части корпуса уменьшенного диаметра, аэродинамический обтекатель с внутренней конической вставкой, головной пьезоэлектрический чувствительный элемент, центральный проводник, расположенный по оси заряда ВВ и связывающий кумулятивную облицовку с донным инициирующим зарядом, линзу в средней части заряда ВВ.

При общей «заточенности» на кумулятивное действие, основными недостатками данной конструкции в отношение осколочно-фугасного действия являются - использование бризантного ВВ, которое обычно применяется в кумулятивных БП для сообщения высокой скорости метаемой кумулятивной облицовке, при этом само ВВ обладает относительно невысокой фугасностью, а ПВ таких ВВ разлетаются на расстояние порядка 30 радиусов (полукалибров) БЧ, что недостаточно для организации импульсного воздействия на преграду по большой площади, поскольку основную работу по организации пролома в преграде, достаточного для прохода человека, совершают именно ПВ, разворачивая в стороны отверстие, образованное в преграде кумулятивной струей. Что касается осколочного действия, то про него вообще ничего не сказано в описании [7], и можно только гадать о том, как организованы осколочные кольца, исходя из общей логики разработки осколочных БП.

Раскрытие изобретения

Заявляемая группа изобретений направлена на устранение отмеченных выше недостатков.

В одном аспекте настоящее изобретение представляет собой БЧ большого калибра, содержащую корпус с калиберной передней крышкой, заряд ВВ, находящийся внутри корпуса, донный взрыватель с переходной шашкой и внешний осколочный блок, образованный плотно прилегающими друг к другу кольцами с полуготовыми ПЭ, чередующимися в противоположных направлениях, имеющих лицевую, тыльную и плоские боковые поверхности, причем промежутки между однонаправленными ПЭ соответствуют ПЭ противоположного направления, соседние противоположно направленные элементы соединены между собой вдоль их смежных плоских боковых поверхностей, при этом лицевые и тыльные поверхности ПЭ образуют соответственно лицевую и тыльную поверхности внешнего осколочного блока, а сами ПЭ в кольцах расположены так, что любая нормаль к тыльной поверхности каждого ПЭ, пересекающая линию пересечения любой из его боковых поверхностей с указанной тыльной поверхностью, принадлежит указанной любой плоской боковой поверхности, кроме того передняя крышка выполнена плоской и в центре ее установлен деформируемый полый наконечник.

Возможна боевая часть реактивной штурмовой гранаты большого калибра, в которой на торцевых поверхностях ПЭ сформированы соответствующие по форме выступы и впадины.

Возможна БЧ большого калибра, дополнительно содержащая тонкий полимерный диск, прикрепленного к внутренней поверхности передней крышки.

Возможна БЧ большого калибра, дополнительно содержащая внутри заряда ВВ параллельно его оси промежуточный полый заряд ВВ с высокой скоростью детонации.

В другом аспекте настоящее изобретение представляет собой БЧ малого калибра, содержащую корпус с калиберной передней крышкой, заряд взрывчатого вещества, находящийся внутри корпуса, донный взрыватель с переходной шашкой, кумулятивную облицовку и внешний осколочный блок, образованный плотно прилегающими друг к другу кольцами с полуготовыми ПЭ, чередующимися в противоположных направлениях, имеющих лицевую, тыльную и плоские боковые поверхности, причем промежутки между однонаправленными ПЭ соответствуют ПЭ противоположного направления, соседние противоположно направленные элементы соединены между собой вдоль их смежных плоских боковых поверхностей, при этом лицевые и тыльные поверхности ПЭ образуют соответственно лицевую и тыльную поверхности внешнего осколочного блока, а сами ПЭ расположены так, что любая нормаль к тыльной поверхности каждого ПЭ, пересекающая линию пересечения любой из его боковых поверхностей с указанной тыльной поверхностью, принадлежит указанной любой плоской боковой поверхности, кроме того передняя крышка выполнена конической, в вершине которой установлен деформируемый полый наконечник.

Перечень чертежей

Фиг. 1 - Конструкция БЧ гранаты большого калибра;

Фиг. 2 - Конструкция БЧ гранаты малого калибра;

Фиг. 3 - Кольцо с ПЭ;

Фиг. 4 - Вариант формы впадин и выступов на торцевых поверхностях ПЭ;

Фиг. 5 - Конструкция БЧ гранаты большого калибра с тонким полимерным диском и промежуточным полым зарядом ВВ с высокой скоростью детонации;

Фиг. 6 - Ударно-волновая картина в заряде ВВ при наличии промежуточного полого заряда с высокой скоростью детонации;

Фиг. 7 - Результаты стрельбы гранатой малого калибра по преграде, состоящей из двух разнесенных броневых листов.

Осуществление изобретения

Здесь цифрами обозначены:

1 - передняя крышка с наконечником;

2 - корпус;

3 - заряд ВВ;

4 - шайба;

5 - кольца, составляющие осколочный блок;

6 - гайка;

7 - стакан;

8 - переходная шашка;

9 - кольцо с ПЭ;

10 - взрыватель;

11 - задняя крышка;

12 - полимерный диск;

13 - промежуточный полый заряд ВВ;

14 - кумулятивная облицовка.

Сравнивая конструкции гранат (Фиг. 1 и Фиг. 2) можно отметить, что поэлементно в них совпадают позиции с 1 по 11, при этом передние крышки с наконечниками отличаются только формой - плоская (Фиг. 1) и коническая (Фиг. 2).

Основные отличия предлагаемой конструкции (Фиг. 1) и ее преимущества заключаются в следующем:

1. Поскольку начальная скорость полета гранаты предполагается дозвуковой, то ее головную часть (переднюю крышку 1) можно выполнить калиберной, что обеспечит увеличенную площадь контакта с преградой при ударе и последующем взрыве.

2. Предлагается переднюю крышку 1 выполнить с полым наконечником, деформируемым в процессе взаимодействия с преградой. Тогда, если в гранате используется взрыватель 10 контактно-инерционного типа, то ее деформируемый полый наконечник обеспечит сохранность БЧ до контакта передней крышки с преградой в течение некоторого промежутка времени, достаточного для срабатывания взрывателя 10 и прохождения детонационной волны (ДВ) от взрывателя 10 до переднего торца заряда 3. Кроме того, на наконечнике возможно размещение дополнительных элементов (например, тонкого диска) с целью уменьшения сопротивления в воздухе при полете.

3. Предлагается внешний осколочный блок выполнить из плотно вставленных друг в друга колец 5 с полуготовыми ПЭ, чередующимися в противоположных направлениях, подобно [8], но в отличие от него, ПЭ выполнены прямыми (без поворота), поэтому любая нормаль к тыльной поверхности каждого ПЭ, пересекающая линию пересечения любой из его боковых поверхностей с указанной тыльной поверхностью, принадлежит указанной любой плоской боковой поверхности (Фиг. 3). Здесь любые нормали n₂ и n₃, проведенные от любой линии пересечения боковой и тыльной поверхностей к центру кольца, всегда направлены по радиусу кольца и, следовательно, эти нормали будут принадлежать любой плоской боковой поверхности, поскольку боковые поверхности выполняются плоскими радиальными при штамповке колец.

4. Дополнительно предлагается выполнить каждый ПЭ прямоугольной формы с одинаковыми по размерам впадиной на верхней и выпуклостью на нижних плоскостях. В качестве примера, на Фиг. 4 упрощенно показан один из вариантов ПЭ, который имеет квадратную форму в сечении с пирамидальной впадиной на верхней плоскости и такой же выпуклостью на нижней плоскости. Впадины предназначены для размещения верхнего кольца ПЭ, а выпуклости - для размещения во впадинах нижнего кольца ПЭ. Подобная связка соседних колец повышает жесткость всей осколочной оболочки в целом. Возможны и другие варианты форм выпуклостей и впадин.

5. Предлагается дополнительно разместить (например, приклеить, Фиг. 5) на внутренней поверхности передней крышки 1 тонкий (толщиной до нескольких мм) диск 12 из полимерного материала, например, фторопласта, который защитит передний торец заряда 3 от возможного прогиба передней крышки при ударе. Кроме того, диск 12 обеспечит поступление активного окислителя (фтора) при термическом разложении фторопласта [9] вследствие воздействия высоких давления и температуры от детонации заряда 3.

6. предлагается дополнительно разместить внутри заряда 3 параллельно его оси промежуточный полый заряд 13 с высокой скоростью детонации, например, как это показано на Фиг. 5. В этом случае заряд 13 делит заряд 3 на две части - центральную, в виде цилиндрического заряда, и периферийную, прилегающую к корпусу 2. Предназначение заряда 13 заключается в принудительном ведении процесса детонации по заряду 3 вследствие его более высокой скорости детонации, чем у заряда 3. Тогда в обоих зарядах (центральном и периферийном) под влиянием детонации заряда 13 организуется своя система ДВ (Фиг. 6):

- в центральном заряде образуется коническая ДВ, сходящаяся к оси БЧ, в результате чего на оси БЧ на некотором расстоянии от переходной шашки 8 образуется маховская ДВ с повышенными параметрами на фронте. Распространяясь по центральному заряду, маховская ДВ увеличивается в размерах, и при выходе на торец заряда ВВ 3 обеспечивает направленное, первичное и повышенное воздействие на преграду по площади контакта, определяемой диаметром центрального заряда;

- в периферийном заряде также образуется коническая ДВ, которая является более развернутой в сторону осколочного блока, по сравнению со скользящей ДВ вдоль колец 5 в случае отсутствия промежуточного полого заряда 13. Тогда, вследствие более нормальных углов падения ДВ, образовавшиеся осколки из колец 5 будут разлетаться в радиальном направлении от оси БЧ с повышенными скоростями. Кроме того, после выхода на торцевую поверхность заряда 3, коническая ДВ в периферийном заряде обеспечивает направленное вторичное (поскольку более позднее по сравнению с центральным зарядом) воздействие на преграду, что приведет к ее большему разрушению.

7. При уменьшении калибра гранаты, например, со 105 мм до 72.5 мм уменьшаются площадь контакта между БЧ и преградой и масса заряда 3, по этим причинам, резко падает величина взрывного импульса, передаваемого преграде. Следовательно, для БЧ малого калибра (Фиг. 2) необходимо увеличение взрывного воздействия на преграду за счет дополнительного направленного в сторону преграды действия, например, кумулятивного. Для этой цели в заряде 3 выполнена кумулятивная выемка с металлической облицовкой 14, тогда передняя крышка 1 должна изменить свою форму на коническую для обеспечения необходимого объема, в котором может свободно формироваться кумулятивная струя. Таким образом, по сравнению с БЧ большого калибра в конструкции БЧ малого калибра появился один новый элемент - кумулятивная облицовка 14, а передняя крышка 1 изменила свою форму. Этим заканчиваются отличия в конструкциях гранат.

8. Для снаряжения гранат лучше выбрать ВВ, обладающее термобарическим эффектом, поскольку ПВ таких ВВ разлетаются на большие расстояния (~ 100 полукалибров БЧ) и, следовательно, могут воздействовать по большей площади на преграду. В БЧ гранат малого калибра это приведет к некоторому ухудшению параметров кумулятивного действия (у термобарических ВВ меньше скорость детонации), но зато увеличатся параметры фугасного действия, а требования к кумулятивной облицовке заметно ослабнут - можно будет выбрать произвольную форму облицовки (лишь бы она удовлетворяла требованиям по поражению необходимых целей), поскольку облицовка все равно метается в сторону преграды и участвует в ее разрушении.

Предлагаемые БЧ работают следующим образом.

При касании цели наконечником передней крышки 1 БЧ большого калибра происходит торможение всей гранаты вследствие деформации наконечника в течение определенного промежутка времени, достаточного для обеспечения сохранности БЧ от ударного разрушения и срабатывания контактно-инерционного взрывателя 10, расположенного в хвостовой части БЧ, фиксируемого кольцом 9 и задней крышкой 11. В результате этого инициируется переходная шашка 8, находящаяся в стакане 7, которая, в свою очередь, инициирует заряд 3. По заряду 3 начинает распространяться ДВ. При выходе на внутреннюю поверхность колец 5 осколочного блока в форме скользящей ДВ, происходит последовательное разрушение корпуса 2, гайки 6, колец 5 и шайбы 4 на отдельные осколки, и их метание в радиальном направлении. При выходе ДВ на торец заряда 3 к моменту окончания процесса деформации наконечника, происходит направленное воздействие ПВ заряда 3 на преграду по площади контакта, определяемому калибром гранаты, что обеспечивает увеличение размера отверстия в преграде.

При выходе ДВ в заряде 3 на поверхность кумулятивной облицовки 14 в БЧ малого калибра происходит ее последовательное обжатие к оси симметрии с образованием движущейся в сторону преграды высокоскоростной кумулятивной струи во внутреннем объеме конической передней крышки 1. Взаимодействие с преградой приводит к прониканию струи с образованием каверны, от которой по преграде распространяются радиальные трещины. Последующее воздействие набегающего потока ПВ приводит к дополнительному разрушению преграды по этим трещинам с образованием сквозного пролома, если преграда типа кирпичной или бетонной стены.

Для примера на Фиг. 7 приведены результаты стрельбы гранатой малого калибра по преграде, состоящей из двух разнесенных броневых листов. Здесь отметим сквозное отверстие в обоих листах и развороченный ПВ первый лист с развитыми радиальными трещинами.

После окончания детонации заряда 3 в окружающем пространстве происходит формирование и распространение мощной воздушной ударной волны, которая обеспечивает высокое фугасное действие предлагаемых БЧ.

Источники информации:

1. Попов И. Бой в городе: характер и особенности боевых действий // http://www.milresource.ru/Urban.html

2. Патент RU 2492414 Сплющивающийся боеприпас / Кореньков В.В., Меньшаков С.С., Охитин В.Н. // Заявка 2011153884/11, 29.12.2011. Опубл. 10.09.2013.

3. Патент US 3129665 Shell with plastic explosive and hollow liner / John O. Evans Jr. // 21.04.1964. Cl. 102-56.

4. Патент RU 2268456 Стенобойная боеголовка / Ритман Зеев, Авитан Мордечан // Заявка: 2001105180/02, 23.02.2001. Опубл. 20.01.2006. Бюл. №2.

5. Патент RU 2276769 Боеголовка / Ритман Зеев, Климинц Гершон, Авитан Мордечан // Заявка: 2001131720/02, 16.02.2001. Опубл. 20.05.2006 Бюл. №14.

6. Выстрел ТБГ-29В // Рособоронэкспорт. Каталог. // http://roe.ru/catalog/sukhoputnye-vosyka/strelkovoe-oruzhie/granatomety/tbg-29v/

7. Патент RU 2371667 Неуправляемая авиационная ракета с тандемным кумулятивным зарядом / Ашурков А.А., Ступаков P.P., Батуев В.А. // Заявка 2008104246/02, 04.02.2008. Опубл. 27.10.2009.

8. Патент RU 2651653 Осколочный модуль, осколочная облицовка и средство поражения осколочным действием / Кореньков В.В., Лежнин С.И., Галимшин Э.В., Сергиенко С.В., Степин Н.В. // Заявка: 2017106757, 01.03.2017. Опубл. 23.04.2018. Бюл. №12.

9. Долгобородов А.Ю., Махов М.Н., Колбанев И.В., Стрелецкий А.Н., Фортов В.Е. Детонация в смеси алюминий-фторопласт // Письма в ЖЭТФ. 2005. Т. 81. Вып. 7-8. С. 395-398.

Группа изобретений относится к боеприпасам, а именно к боевой части реактивной штурмовой гранаты большого калибра и к боевой части реактивной штурмовой гранаты малого калибра. Боевая часть реактивной штурмовой гранаты большого калибра содержит корпус с калиберной передней крышкой, заряд взрывчатого вещества, находящийся внутри корпуса, донный взрыватель с переходной шашкой и внешний осколочный блок, образованный прилегающими друг к другу кольцами из полуготовых поражающих элементов, чередующихся в противоположных направлениях, имеющих лицевую, тыльную и плоские боковые поверхности. Промежутки между однонаправленными поражающими элементами соответствуют поражающим элементам противоположного направления. Соседние противоположно направленные элементы соединены между собой вдоль их смежных плоских боковых поверхностей. Лицевые и тыльные поверхности поражающих элементов образуют соответственно лицевую и тыльную поверхности внешнего осколочного блока. В кольцах поражающие элементы расположены так, что любая нормаль к тыльной поверхности каждого поражающего элемента, пересекающая линию пересечения любой из его боковых поверхностей с указанной тыльной поверхностью, принадлежит указанной любой плоской боковой поверхности. Передняя крышка выполнена плоской и в центре ее установлен деформируемый полый наконечник. Технический результат заключается в обеспечении эффективного пробития преграды и поражения различных целей. 2 н. и 3 з.п. ф-лы, 7 ил.

1. Боевая часть реактивной штурмовой гранаты большого калибра, содержащая корпус с калиберной передней крышкой, заряд взрывчатого вещества, находящийся внутри корпуса, донный взрыватель с переходной шашкой и внешний осколочный блок, образованный прилегающими друг к другу кольцами из полуготовых поражающих элементов, чередующихся в противоположных направлениях, имеющих лицевую, тыльную и плоские боковые поверхности, причем промежутки между однонаправленными поражающими элементами соответствуют поражающим элементам противоположного направления, соседние противоположно направленные элементы соединены между собой вдоль их смежных плоских боковых поверхностей, при этом лицевые и тыльные поверхности поражающих элементов образуют соответственно лицевую и тыльную поверхности внешнего осколочного блока, отличающаяся тем, что в кольцах поражающие элементы расположены так, что любая нормаль к тыльной поверхности каждого поражающего элемента, пересекающая линию пересечения любой из его боковых поверхностей с указанной тыльной поверхностью, принадлежит указанной любой плоской боковой поверхности, а передняя крышка выполнена плоской и в центре ее установлен деформируемый полый наконечник.

2. Боевая часть реактивной штурмовой гранаты большого калибра по п. 1, отличающаяся тем, что на торцевых поверхностях поражающих элементов сформированы соответствующие по форме выступы и впадины.

3. Боевая часть реактивной штурмовой гранаты большого калибра по п. 1, отличающаяся тем, что дополнительно содержит диск из полимерного материала, прикрепленного к внутренней поверхности передней крышки.

4. Боевая часть реактивной штурмовой гранаты большого калибра по п. 1, отличающаяся тем, что дополнительно содержит внутри заряда взрывчатого вещества параллельно его оси промежуточный полый заряд взрывчатого вещества с более высокой скоростью детонации, чем у заряда взрывчатого вещества.

5. Боевая часть реактивной штурмовой гранаты малого калибра, содержащая корпус с калиберной передней крышкой, заряд взрывчатого вещества, находящийся внутри корпуса, донный взрыватель с переходной шашкой, кумулятивную облицовку и внешний осколочный блок, образованный прилегающими друг к другу кольцами из полуготовых поражающих элементов, чередующихся в противоположных направлениях, имеющих лицевую, тыльную и плоские боковые поверхности, причем промежутки между однонаправленными поражающими элементами соответствуют поражающим элементам противоположного направления, соседние противоположно направленные элементы соединены между собой вдоль их смежных плоских боковых поверхностей, при этом лицевые и тыльные поверхности поражающих элементов образуют соответственно лицевую и тыльную поверхности внешнего осколочного блока, отличающаяся тем, что в кольцах поражающие элементы расположены так, что любая нормаль к тыльной поверхности каждого поражающего элемента, пересекающая линию пересечения любой из его боковых поверхностей с указанной тыльной поверхностью, принадлежит указанной любой плоской боковой поверхности, а передняя крышка выполнена конической, в вершине которой установлен деформируемый полый наконечник.