Боевая часть гранаты для реактивного противотанкового гранатомета Российский патент 2024 года по МПК F42B12/20 F42B12/42 

Область техники

Изобретение относится к фугасным гранатам для реактивных противотанковых гранатометов (РПГ), которые при взрыве формируют поля поражения фугасного действия.

Уровень техники

Известны боевые части (БЧ) для фугасных гранат, содержащих корпус с зарядом взрывчатого вещества (ВВ), горючую смесь и взрыватель.

Так, известна граната для огнемета [1], БЧ которой состоит из тонкостенного корпуса с жидкой или пастообразной взрывчатой многокомпонентной смесью, осевым воспламенительно-разрывным зарядом ВВ и взрывателя, расположенного в хвосте БЧ. Такая компоновка БЧ полностью соответствует предлагаемому техническому решению.

В [1] предлагается провести некоторые операции, а именно, нагрев корпуса пороховыми газами метательного заряда, перемешивание и разделение компонентов смеси с осаждением тяжелых компонентов (порошка металла) на стенки корпуса при вращении гранаты на полете за счет косопоставленных стабилизаторов, диспергирование и инициирование смеси центральным зарядом от взрывателя при ударе о цель.

По сути дела, тем самым на горячем корпусе гранаты из смеси динамическим способом формируется оболочка из порошка металла, который дополнительно нагревается для увеличения его активности.

В качестве недостатка данного технического решения следует отметить, что для вращающегося боеприпаса (БП) необходимо иметь в любом его сечении полную симметрию относительно оси вращения, поскольку в ином случае появляется несимметричное вращение (биения), усугубляемое перетеканием внутри вращающегося корпуса жидкого или пастообразного снаряжения. Естественно, это должно отрицательно повлиять на точность попадания гранатой в цель.

Как известно, взрывчатая многокомпонентная смесь представляет собой смесь горючего (например, порошки металлов) с веществами-окислителями (например, перхлораты), ВВ (например, порошковый гексоген), и сверх того добавка других веществ в малых количествах.

Типичными представителями таких взрывчатых смесей являются термобарические (или пластизольные) составы [2], [3], процесс детонации которых определяется содержащейся в них взрывчатой компонентой и процессами распада и окисления горючих веществ. По всей видимости, в [1] подразумевались именно такие составы, в продуктах взрыва (ПВ) которых металлические частицы интенсивно горят, выделяя энергию в виде тепла и светового излучения в широком диапазоне частот. Если металлические частицы присутствуют в БП в виде оболочки, находящейся отдельно от ВВ, которая при окислении выделяет энергию, то в этом случае оболочка получила название активной оболочки (АО) в отличие от обычной инертной оболочки.

В [4] описан БП фугасно-осколочно-оптического действия, принятый за аналог, который содержит корпус, взрыватель, дополнительный заряд мощного ВВ с высокой скоростью детонации и основной заряд высокоэнергетического ВВ с пониженной скоростью детонации, содержащий одну или несколько секций в форме выемок, или воронок, или желобов различной геометрической формы, которые могут быть расположены в различных частях БП. Секции, расположенные в основном заряде, полностью заполнены горючими порошкообразными или жидкими веществами, или их смесями различной консистенции. Дополнительный разрывной заряд может располагаться в различных частях корпуса БП. Тем самым расширяется диапазон функциональных возможностей БП за счет включения в число объектов поражения оптических систем наведения и наблюдения.

В этой схеме основной заряд высокоэнергетического ВВ с пониженной скоростью детонации, вероятнее всего, есть термобарическое (или пластизольное) снаряжение, а в нем в одной или нескольких секциях в выемках, воронках или желобах различной геометрической формы находятся горючие порошкообразные или жидкие вещества, или их смеси различной консистенции, что, по сути дела, представляет собой схему БП с АО, расположенной в отдельных секциях.

Следовательно, если в БП основной заряд не содержит выемок, воронок или желобов различной геометрической формы, а горючие порошкообразные или жидкие вещества, или их смеси различной консистенции, находятся отдельно от основного заряда, и при этом отсутствуют ограничения по скоростям детонации основного и дополнительного зарядов, то такой БП не подпадает под действие формулы изобретения [4].

Наиболее близким по существу к предлагаемому техническому решению является [5], принятое за прототип, в котором конструкция устройства отсутствует, но описывается схема цилиндрического заряда ВВ с внешней АО, состоящей из металлического порошка (алюминий, бор, кремний или магний) и активного связующего (например, полибутадиен с концевыми гидроксильными группами). При этом среднее значение размеров частиц металлического порошка в так называемых одномодальных смесях составляет 4 мкм ± 10%, а в случае бимодальных смесей дополнительно содержит компонент более крупных частиц с размером в среднем 35 мкм ± 10% с отношением по массе крупной фракции к мелкой как 2:1. Изготавливаться АО может путем полимеризации связующего в смеси с металлическим порошком при массовом содержании последнего 70…30% (первый способ) или спеканием порошковой матрицы без добавления органических связующих материалов (второй способ). В результате получаются АО, обладающие достаточной прочностью, что позволяет конструкции БП выдерживать более высокие нагрузки.

Раскрытие изобретения

Решаемой задачей настоящего изобретения является увеличение поражающего действия гранаты.

Указанная задача решается тем, что БЧ реактивной гранаты, содержащая цилиндрический корпус с внутренней АО из частиц металлического порошка, в центральной полости которой расположен основной заряд высокоэнергетического ВВ, и взрыватель с промежуточным детонатором, АО выполнена из металлических частиц разного диаметра, меняющегося по длине активной оболочки в виде волновой последовательности - сначала по возрастанию от мелких к средним и далее к крупным, затем с уменьшением диаметра частиц до мелкого, и опять с возрастанием, и т.д., причем количество таких волн n должно быть размещено на длине L активной оболочки n=L/(d/2), где d - калибр гранаты, с округлением n до ближайшего целого, но не менее 1.

Возможна БЧ, в головной части которой установлен шток с фланцем.

Возможна БЧ, в которой АО выполнена из отдельных колец.

Возможна БЧ, в которой наполнение АО активировано.

Возможна БЧ, в которой в АО добавлен окислитель.

Возможна БЧ, в которой в АО добавлен полимер.

Возможна БЧ, в которой АО может содержать частицы разных горючих металлов.

Перечень чертежей

Фиг. 1 - Конструкция БЧ.

Фиг. 2 - Диаграмма изменения размеров металлических частиц по образующей АО.

Фиг. 3 - Образование плотных скоплений горящих частиц.

Осуществление изобретения

Здесь цифрами обозначены:

1 - наконечник;

2 - шток;

3 - фланец;

4 - фланцевая крышка;

5 - передняя крышка;

6 - прокладка;

7 - корпус;

8 - АО;

9 - труба;

10 - основной заряд ВВ;

11 - стакан;

12 - промежуточный заряд ВВ;

13 - кольцо;

14 - втулка;

15 - взрыватель;

16 - задняя крышка.

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

1. Основной заряд 10 имеет цилиндрическую форму, расположен в корпусе 7 и в полости АО 8 по оси БЧ и не содержит выемок, или воронок, или желобов различной геометрической формы. Может изготавливаться заливкой или шашечным способом.

2. Применение штока 2 с фланцем 3 в головной части позволит затормозить движение гранаты в рыхлой земле, песке или снегу, и обеспечить воздушный взрыв БЧ над поверхностью грунта или снежного покрова и, тем самым, избежать потерь (или уменьшить их), возникающих при разлете горючего снаряжения по земле и в снегу, при этом надземный взрыв БЧ обеспечивает повышенные параметры воздушной ударной волны (УВ) на поверхности земли по сравнению с поверхностным взрывом.

3. Применение фланца 3, устанавливаемого на шток 2, позволяет снизить коэффициент сопротивления воздуха при движении гранаты (тем самым, увеличить дальность стрельбы), согласно [6].

4. Снаряжение или его компоненты, входящие в состав АО 8, могут быть активированы различными способами для придания им повышенной активности при участии в химических реакциях. Например, металлический порошок - методом электрического взрыва проволок в газовой среде с последующей выдержкой в органических растворителях [7], или даже все снаряжение, например, механохимически [8].

5. Металлический порошок в АО может иметь разные размеры и делиться на несколько фракций, например, на три:

1. мелкая фракция (нанопорошки), в которую входят порошки произвольной формы с приведенным диаметром d_p ≤ 100 нм;

2. средняя фракция (микропорошки, предпочтительнее сферической формы) с диапазоном изменения диаметра 100 нм < d_p ≤ 5 мкм;

3. крупная фракция (макропорошки, предпочтительнее сферической формы) с диапазоном изменения диаметра 5 мкм < d_p ≤ 50 мкм.

Из них мелкая фракция замечательна тем, что нанопорошки быстро нагреваются и, при наличии окислителя, так же быстро сгорают, т.е. процесс окисления может происходить непосредственно в детонационной волне (ДВ) или же в УВ вблизи БЧ. Оставшиеся фракции нагреваются дольше, поэтому они участвуют в высокоскоростном разлете вместе с ПВ основного заряда 10, и воспламеняются, и горят при контакте с окислителем, если он изначально присутствует в АО 8, или же при выходе частиц из ПВ в воздух. При этом горящие частицы могут разлетаться на значительные расстояния, сгорая и выделяя энергию, и подпитывая ею движущуюся перед собой воздушную УВ. Понятно, что частицы крупной фракции будут перемещаться дальше всех остальных.

Поэтому, проще всего прессовать из каждой фракции отдельные кольца 8 (например, равной высоты, но разной массы), и в определенном порядке формировать из них цилиндрическую оболочку на основном заряде 10, например, так, как показано на Фиг. 2, где цифрами от 1 до 15 по горизонтали обозначены номера колец, а буквами в столбиках выше обозначены фракции - мелкая (М), средняя (С) и крупная (К), т.е. вертикальная координата соответствует диаметру частиц d_p. По Фиг. 2 видно, что диаметр частиц меняется вдоль АО волнообразно, образуя на длине L АО число волн n (в данном случае, три) в соответствии с зависимостью n=L/(d/2), где d - калибр гранаты, с округлением n до ближайшего целого, но не менее 1. Делается это для того, чтобы частицы АО последовательно и плавно включались в процесс энерговыделения за фронтом воздушной УВ на различных удалениях от места взрыва.

При таком порядке расположения колец, в процессе детонации основного заряда 10 происходит разрушение колец на частицы, их движение, нагрев, воспламенение, горение, причем мелкая фракция сгорает быстрее остальных. Следовательно, в районе колец, образующих минимум (М), после сгорания мелкой фракции, или даже раньше, произойдет прорыв ПВ основного заряда 10 (Фиг. 3, момент времени 1), и оставшиеся частицы фракций С и К, будут обжиматься с обеих сторон прорвавшимися ПВ, что приведет к формированию отдельных плотных образований частиц С-К-С в форме одного большого кольца (Фиг. 3, момент времени 2). Для данной оболочки таких колец будет 3. В дальнейшем, при расширении колец и торможении их в воздухе, они будут испытывать воздействие круговой неустойчивости, и распадаться на отдельные плотные скопления горящих частиц (Фиг. 3, момент времени 3), движущихся с высокой скоростью на значительные расстояния (десятки метров). Тем самым, будут обеспечены повышенные осколочное, фугасное и световое действия БЧ.

6. Изготавливаться АО может и в виде одной детали (трубы) методом порционного прессования, в котором в пресс-форму добавляются порции металлического порошка с размерами из указанных выше трех фракций в соответствии с предложенным выше волновым алгоритмом.

7. Металлический нанопорошок (мелкая фракция) в АО можно обработать (облучить) потоком ускоренных электронов определенной энергии, и согласно [9], где заявлен способ повышения запасенной энергии в нанопорошках металлов, в результате облучения запасенная энергия в порошках повышается до 2.5 раз. Возможно использование и других способов для этой цели.

8. В АО может быть добавлен окислитель (например, перхлораты). Тогда процесс окисления горючего снаряжения ускорится, что приведет к более раннему выделению энергии и возможному уменьшению потерь на непрореагировавшее горючее.

9. В АО может быть добавлен полимер (например, фторопласт), тогда снаряжение колец может стать даже детонационноспособным, а наличие полимера может существенно повысить температуру горения [8].

10. Одна часть АО может быть наполнена порошком одного металла (например, алюминия), а другая часть (части) - другими металлами (например, магния, бора, т.д.), либо их смесями. Особенно это удобно при изготовлении АО из колец. Делается это для того, чтобы повысить поражающее действие БЧ за счет усиления отдельных действий, например, того же светового, или зажигательного.

Предлагаемая БЧ работает следующим образом.

При касании цели наконечником 1 происходит торможение всей гранаты и срабатывание контактно-инерционного взрывателя 15, расположенного в хвостовой части БЧ и фиксируемого кольцом 13 и задней крышкой 16. В результате этого инициируется промежуточный заряд 12, находящийся в стакане 11, который, в свою очередь, инициирует основной заряд 10. По основному заряду 10 начинает распространяться ДВ, которая, по мере продвижения, скользит вдоль внутренней поверхности трубы 9 и формирует косую УВ в АО 8. Под действием косой УВ и расширяющихся ПВ заряда 10 относительно малопрочная АО 8 начинают разрушаться (вместе с корпусом 7), и распадается на отдельные фрагменты, разлетающиеся в радиальном направлении с высокими скоростями в виде плотных скоплений горящих частиц, обеспечивающих повышенное осколочное, фугасное и световое действия.

Источники информации:

1. Патент RU 2024820 Способ поражения гранатой с объемно-детонирующей смесью и граната для ампульного огнемета / Тихонов В.П., Кириллов Ю.Н., Алешичев И.А., Абрамов Ю.Б. // Заявка 5061595/23, 07.09.1992. Опубл. 15.12.1994.

2. Патент RU 2415831 Взрывчатая композиция многофункционального действия / Конашенков А.И., Спорыхин А.И., Вареных Н.М., Воронков С.И., и др. // Заявка 2009129231/05, 30.07.2009. Опубл. 10.04.2011.

3. Патент RU 2235967 Способ стрельбы артиллерийским снарядом, детонирующее снаряжение / Аракчеев Г.И., Иванов Е.Н., Ильин В.П., Киреев В.П., и др. //Заявка: 2002134080/02, 18.12.2002. Опубл. 10.09.2004.

4. Патент RU 2453806 Боеприпас фугасно-осколочно-оптического действия / Конашенков А.И., Спорыхин А.И., Вареных Н.М., Воронков С.И. // Заявка: 2010134539/11, 18.08.2010. Опубл. 20.06.2012.

5. Патент ЕР 2792661А2 Leistungsgestelgerte zylindrische Sprengiadung / А. Werner // Заявка DE 102013006440, 15.04.2013. Опубл. 22.10.2014.

6. Патент RU 2130581 Артиллерийский снаряд / Маркова С.В., Лугиня B.C., Иванов М.В., Черкашин В.А., и др. // Заявка: 98103177/02, 18.02.1998. Опубл. 20.05.1999.

7. Патент RU 2086355 Способ активации металлических порошков / Иванов Г.В. //Заявка: 95114669/02, 06.09.1995. Опубл. 10.08.1997.

8. 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.

9. Патент RU 2461445 Способ повышения запасенной энергии в нанопорошках металла / Ильин А.П., Роот Л.О. // Заявка: 2011109429/02, 11.03.2011. Опубл. 20.09.2012.

Изобретение относится к осколочно-фугасным гранатам для реактивных противотанковых гранатометов, которые при взрыве одновременно формируют круговые поля поражения осколочного и фугасного действий. Боевая часть гранаты для реактивного противотанкового гранатомета содержит цилиндрический корпус с внутренней активной оболочкой из частиц металлического порошка, в центральной полости которой расположен основной заряд высокоэнергетического взрывчатого вещества, и взрыватель с промежуточным детонатором. Активная оболочка выполнена из металлических частиц разного диаметра, меняющегося по длине активной оболочки в виде волновой последовательности – сначала по возрастанию от мелких к средним и далее к крупным, затем с уменьшением диаметра частиц до мелкого и опять с возрастанием. Количество таких волн n должно быть размещено на длине L активной оболочки n=L/(d/2), где d – калибр гранаты, с округлением n до ближайшего целого, но не менее 1. Технический результат заключается в увеличении поражающего действия гранаты. 6 з.п. ф-лы, 3 ил.

1. Боевая часть гранаты для реактивного противотанкового гранатомета, содержащая цилиндрический корпус с внутренней активной оболочкой из частиц металлического порошка, в центральной полости которой расположен основной заряд высокоэнергетического взрывчатого вещества, и взрыватель с промежуточным детонатором, отличающаяся тем, что активная оболочка выполнена из металлических частиц разного диаметра, меняющегося по длине активной оболочки в виде волновой последовательности – сначала по возрастанию от мелких к средним и далее к крупным, затем с уменьшением диаметра частиц до мелкого и опять с возрастанием, причем количество таких волн n должно быть размещено на длине L активной оболочки n=L/(d/2), где d – калибр гранаты, с округлением n до ближайшего целого, но не менее 1.

2. Боевая часть гранаты по п. 1, отличающаяся тем, что в ней в головной части установлен шток с фланцем.

3. Боевая часть гранаты по п. 1, отличающаяся тем, что в ней активная оболочка выполнена из отдельных колец.

4. Боевая часть гранаты по п. 1, отличающаяся тем, что в ней наполнение активной оболочки активировано.

5. Боевая часть гранаты по п. 1, отличающаяся тем, что в ней в активную оболочку добавлен окислитель.

6. Боевая часть гранаты по п. 1, отличающаяся тем, что в ней в активную оболочку добавлен полимер.

7. Боевая часть гранаты по п. 3, отличающаяся тем, что в ней кольца активной оболочки содержат частицы разных горючих металлов.