Снарядоформирующий заряд (варианты) Российский патент 2025 года по МПК F42B1/02 F42B1/28 

Изобретение относится к области экспериментальной физики и измерительной техники, а конкретно к исследованиям процесса высокоскоростного проникания в преграду, а также к устройствам формирования поражающих элементов, изделиям одноразового применения с повышенной проникающей способностью в различные преграды - грунт, бетон, броня, вода, лед, - и может быть использовано в строительстве, горном деле и оборонной технике.

Известен заряд, описанный в патенте на изобретение RU №2671270, МПК F42B 1/02, F42B 1/032, F42B 12/010, опуб. 30.10.2018, состоящий из взрывного бризантного вещества со сферической выемкой, расположенной на переднем торце заряда и обложенной листовым металлом, взрывателе и устройства дистанционного подрыва заряда, расположенных на противоположном втором торце заряда, наружного корпуса, головного обтекателя и головного датчика преобразователя импульса удара в электрический импульс для самоподрыва боеприпаса, связанного с взрывателем при помощи электрического проводника, отличающиеся тем, что облегающий сферическую выемку металл выполнен из нескольких слоев, внутренний слой, примыкающий к взрывчатому материалу в виде тонкого листового металла из меди или ее сплава, второй слой из сплава никеля, образующего боргидрид Ni(BH4)2, причем этот слой выполнен из набора тонких листов, внешний слой металла из меди или ее сплава, по толщине многократно превышающий первый внутренний слой, внешний слой формирует наружную поверхность ударного ядра.

Недостатками устройства являются:

- сложность в изготовлении из-за наличия сложной композиции боргидрида никеля Ni(BH4)2;

- относительно низкая температура горения атомарного водорода;

- относительно низкая дистанция занесения горящих продуктов в заброневое пространство, т.к. атомарный водород сгорит при дистанции до преграды порядка десятков метров.

Известен снарядоформирующий заряд (патент РФ 2 262 059 МКИ F42B 1/02, публ. 10.10.2005) содержащий помещенный в корпус заряд взрывчатого вещества (ВВ), систему его инициирования и разгоняемый взрывом ВВ лайнер, выполненный биметаллическим из материалов с разной плотностью, при этом слой материала с большей плотностью расположен перед слоем примыкающего к ВВ материала с меньшей плотностью. Геометрические размеры, материал слоев лайнера и размещение точек системы инициирования выбраны из условия обеспечения имплантации при взрыве ВВ материала с большей плотностью в головную часть формируемого поражающего элемента и возможности управления процессом формирования поражающего элемента за счет асимметрии выхода детонационной волны на поверхность лайнера.

Недостатками устройства являются:

- отсутствие зажигательных свойств;

- ассиметрия выхода детонационной волны на поверхность лайнера приводит к ухудшению формы поражающего элемента вплоть до его разрушения.

Наиболее близким аналогом, принятым в качестве прототипа, является техническое решение под названием «Устройство для формирования компактного элемента» (патент РФ 2 479 821 МКИ F42B 1/02, публ. 20.04.2013) содержащее помещенный в корпус заряд взрывчатого вещества, систему его инициирования, и разгоняемый взрывом взрывчатого вещества компактный элемент, выполненный слоистым из материалов с разной плотностью, причем каждый последующий слой за слоем, примыкающим к заряду взрывчатого вещества, выполнен из материала с большей плотностью относительно материала предыдущего слоя.

К недостаткам известного устройства следует отнести относительно низкое зажигательное действие.

Задачей заявляемого изобретения является улучшение кинематических и аэродинамических характеристик компактного элемента (КЭ), расширение эксплуатационных возможностей при управлении процессом формирования КЭ и придания ему зажигательных и проникающих свойств.

Технический результат, который позволяет решить поставленную задачу, заключается в процессе деформационного механизма сворачивания и натекания материала облицовок на центральную часть, что приводит к формированию компактного поражающего элемента, обладающего гиперзвуковой скоростью и проникающе-зажигательным действием.

Данный технический результат по первому варианту достигается тем, что в снарядоформирующем заряде, содержащем помещенный в корпус заряд взрывчатого вещества, систему его инициирования и разгоняемый взрывом взрывчатого вещества компактный элемент, выполненный слоистым из материалов с разной плотностью, причем каждый последующий слой за слоем, примыкающим к заряду взрывчатого вещества, выполнен из материала с большей плотностью относительно материала предыдущего слоя, согласно изобретению, слои компактного элемента выполнены в виде набора облицовок, зафиксированных крепежным элементом, и размеры набора облицовок выбраны из следующих условий:

- h - высота прогиба компактного элемента (по внутренней поверхности);

- d - диаметр компактного элемента;

- δ - толщина компактного элемента;

- Н - высота заряда ВВ;

- D - диаметр заряда ВВ;

- m_BB - наседающая масса ВВ i-ом сечении заряда ВВ;

Σm_обл - суммарная масса компактного элемента в i-ом сечении набора облицовок.

Указанный технический результат по второму варианту достигается тем, что снарядоформирующий заряд, содержащий помещенный в корпус заряд взрывчатого вещества, систему его инициирования и разгоняемый взрывом взрывчатого вещества компактный элемент, выполненный слоистым из материалов с разной плотностью, причем каждый последующий слой за слоем, примыкающим к заряду взрывчатого вещества, выполнен из материала с большей плотностью относительно материала предыдущего слоя, согласно изобретению, слои компактного элемента выполнены в виде набора облицовок, зафиксированных крепежным элементом и размеры набора облицовок выбраны из следующих условий:

- h - высота прогиба компактного элемента (по внутренней поверхности);

- d - диаметр компактного элемента;

- δ - толщина компактного элемента;

- Н - высота заряда ВВ;

- D - диаметр заряда ВВ;

- m_BB - наседающая масса ВВ в i-ом сечении заряда ВВ;

Σm_обл - суммарная масса компактного элемента в i-ом сечении набора облицовок, при этом один из слоев набора облицовок выполнен в виде пироэлемента из реакционно-способного материала.

Кроме того, с целью упрощения монтажа, крепежный элемент выполнен в виде гайки.

Кроме того, с целью обеспечения зажигательного действия, пироэлемент расположен между слоев набора облицовок.

Кроме того, с целью увеличения зажигательного действия, пироэлемент расположен в контакте с облицовкой с наибольшей плотностью.

Кроме того, с целью обеспечения зажигательного действия, пироэлемент выполнен из смеси металлических порошков с органическими и неорганическими окислителями.

Проведенный заявителем анализ уровня техники, включающий поиск по патентным и научно-техническим источникам информации и выявление источников, содержащих сведения об аналогах заявленного изобретения, позволил установить, что заявителем не обнаружен аналог, характеризующийся признаками, идентичными всем существенным признакам заявленного изобретения, а определение из перечня выявленных аналогов прототипа, как наиболее близкого по совокупности признаков аналога, позволил выявить совокупность существенных по отношению к усматриваемому заявителем техническому результату отличительных признаков в заявленном объекте, изложенных в формуле изобретения.

Следовательно, заявленное изобретение соответствует требованию «новизна» по действующему законодательству.

Для проверки соответствия заявленного изобретения условию изобретательского уровня заявитель провел дополнительный поиск известных решений с целью выявления признаков, совпадающих с отличительными от прототипа признаками заявленного изобретения, результаты которого показывают, что заявленное изобретение не следует для специалиста явным образом из известного технического уровня техники.

Следовательно, заявленное изобретение соответствует требованию «изобретательский уровень».

Предлагаемое изобретение проиллюстрировано чертежами:

на фиг. 1 представлена схема снарядоформирующего заряда;

на фиг. 2 представлена схема заряда с его характерными размерами;

на фиг. 3, 4 представлены варианты расположения пироэлемента в компактном элементе снарядоформирующего заряда.

На чертежах введены следующие обозначения:

1 - корпус;

2 - крепежный элемент (гайка);

3 - заряд ВВ;

4 - система инициирования;

5 - компактный элемент (набор облицовок);

6 - пироэлемент.

Снарядоформирующий заряд по первому варианту (фиг. 1) содержит корпус 1, крепежный элемент 2, например гайку, основной заряд взрывчатого вещества (ВВ) 3, помещенный в корпус 1, систему инициирования основного взрывчатого вещества (СИ) 4, компактный элемент 5, выполненный слоистым в виде набора облицовок, представляющие собой металлические слои из материалов различной плотности, при этом материал с меньшей плотностью расположен ближе к заряду ВВ 3, чем слой с большей плотностью. Кроме того, размеры набора облицовок компактного элемента 5 выбирают из следующих условий (фиг. 2):

- h - высота прогиба компактного элемента по внутренней поверхности; d - диаметр компактного элемента; 5 - толщина компактного элемента; Н - высота заряда ВВ; D - диаметр заряда ВВ; m_BB - наседающая масса ВВ в i-ом сечении заряда ВВ; Σm_обл - суммарная масса компактного элемента 5 в i-ом сечении набора облицовок.

Снарядоформирующий заряд по второму варианту (фиг. 1, 3, 4) содержит корпус 1, крепежный элемент 2, например гайку, основной заряд взрывчатого вещества (ВВ) 3, помещенный в корпус 1, систему инициирования основного взрывчатого вещества (СИ) 4, компактный элемент 5, выполненный слоистым в виде набора облицовок, представляющие собой металлические слои из материалов различной плотности, при этом материал с меньшей плотностью расположен ближе к заряду ВВ 3, чем слой с большей плотностью. Кроме того, размеры набора облицовок компактного элемента 5 выбирают из следующих условий (фиг. 2):

- h - высота прогиба компактного элемента по внутренней поверхности; d - диаметр компактного элемента; 5 - толщина компактного элемента; Н - высота заряда ВВ; D - диаметр заряда ВВ; m_BB - наседающая масса ВВ в i-ом сечении заряда ВВ; Σm_обл - суммарная масса компактного элемента 5 в i-м сечении, при этом один из слоев набора облицовок компактного элемента 5 (фиг. 3) выполнен в виде пироэлемента из реакционно-способного материала и расположен между слоев набора облицовок компактного элемента 5. А также пироэлемент может быть расположен в контакте с облицовкой с наибольшей плотностью (фиг. 4). Пироэлемент компактного элемента 5 выполнен из реакционно-способного материала, состоящего из смеси металлических порошков, например алюминий, титан, никель с органическими и неорганическими окислителями, например бор, фторполимер.

Диапазоны относительных геометрических размеров компактного элемента h/d ≤ 0,2, 3 ≤ d/5 ≤ 30 и H/D ≥ 0,5 обуславливают сохранность целостности компактного элемента при его обжатии во время взрыва. Условие m_BB/Σm_обл=1,58±10% обеспечивает оптимальное нагружение компактного элемента детонационной волной для его сворачивания. Эти выражения определены в результате проведенных экспериментов.

Устройство работает следующим образом. От системы инициирования 4 инициирующий импульс передается на заряд ВВ 3 и возбуждает в нем процесс детонации. После прохождения детонационной волны (ДВ) по заряду ВВ 3 и ее воздействия на компактный элемент в виде набора облицовок 5, в последних начинают распространяться ударные волны (УВ), что приводит к процессу деформационного механизма сворачивания и натекания материала облицовок на центральную часть, формируя компактный поражающий элемент, обладающий повышенной скоростью и проникающе-зажигательным действием.

Пример конкретного выполнения приведен для снарядоформирующего заряда, содержащего корпус 1 и крепежный элемент в виде гайки 2, основной заряд взрывчатого вещества (ВВ) 3 помещенный в корпус 1, систему инициирования основного взрывчатого вещества (СИ) 4, набор облицовок 5, представляющий собой несколько металлических слоев, при этом определены оптимальные значения размеров набора облицовок в результате экспериментальных отработок, для заряда с габаритными размерами Н=93 мм и D=142 мм, h=9,1 мм, d=85 мм δ=15,5 мм.

Вариант выполнения снарядоформирующего заряда по второму варианту, включающему введение пироэлемента 6 в набор облицовок 5 с вариантами его расположения (фиг. 3, 4), также проверен эксперименально и подтверждено обеспечение увеличенного зажигательного действия компактного элемента снарядоформирующего заряда. При этом пироэлемент 6 был выполнен из смеси металлических порошков, например алюминий, титан, никель с бором.

Использование данного изобретения позволит получить компактный элемент с улучшенными кинематическими и аэродинамическими характеристиками, с возможностью управления процессом формирования компактных элементов и придания проникающего и зажигательного действия после преодоления преграды.

Для заявленного изобретения в том виде, как оно охарактеризовано в формуле изобретения, подтверждена возможность его осуществления с помощью вышеописанных конструктивных решений, а именно удалось существенно увеличить глубину пробития преграды;

- устройство формирования компактного элемента, воплощенное в заявленном изобретении, при его осуществлении способно обеспечить достижение усматриваемого заявителем достигаемого технического результата.

Следовательно, заявленное изобретение соответствует условию «промышленная применимость».

Изобретение относится к области экспериментальной физики и измерительной техники, к устройствам формирования поражающих элементов, изделиям одноразового применения с повышенной проникающей способностью в различные преграды. Снарядоформирующий заряд по первому и второму вариантам содержит корпус, крепежный элемент, основной заряд взрывчатого вещества (ВВ), систему инициирования основного взрывчатого вещества (СИ), компактный элемент, выполненный слоистым в виде набора облицовок в виде металлических слоев из материалов различной плотности. Материал с меньшей плотностью расположен ближе к заряду ВВ, чем слой с большей плотностью, и размеры набора облицовок компактного элемента выбирают из определенных условий. Снарядоформирующий заряд по второму варианту дополнительно оборудован пироэлементом, выполненным в виде одного из слоев набора облицовок и расположенным в контакте с облицовкой с наибольшей плотностью или между слоев набора облицовок компактного элемента. Технический результат заключается в процессе деформационного механизма сворачивания и натекания материала облицовок на центральную часть, что приводит к формированию компактного поражающего элемента. 2 н. и 5 з.п. ф-лы, 4 ил.

1. Снарядоформирующий заряд, содержащий помещенный в корпус заряд взрывчатого вещества, систему его инициирования и разгоняемый взрывом взрывчатого вещества компактный элемент, выполненный слоистым из материалов с разной плотностью, причем каждый последующий слой за слоем, примыкающим к заряду взрывчатого вещества, выполнен из материала с большей плотностью относительно материала предыдущего слоя, отличающийся тем, что слои компактного элемента выполнены в виде набора облицовок, зафиксированных крепежным элементом, и размеры набора облицовок выбраны из следующих условий:

h - высота прогиба компактного элемента по внутренней поверхности;

d - диаметр компактного элемента;

δ - толщина компактного элемента;

Н - высота заряда ВВ;

D - диаметр заряда ВВ;

m_BB - наседающая масса ВВ в i-м сечении заряда ВВ;

Σm_обл - суммарная масса компактного элемента в i-м сечении набора облицовок.

2. Снарядоформирующий заряд по п. 1, отличающийся тем, что крепежный элемент выполнен в виде гайки.

3. Снарядоформирующий заряд, содержащий помещенный в корпус заряд взрывчатого вещества, систему его инициирования и разгоняемый взрывом взрывчатого вещества компактный элемент, выполненный слоистым из материалов с разной плотностью, причем каждый последующий слой за слоем, примыкающим к заряду взрывчатого вещества, выполнен из материала с большей плотностью относительно материала предыдущего слоя, отличающийся тем, что слои компактного элемента выполнены в виде набора облицовок, зафиксированных крепежным элементом, и размеры набора облицовок выбраны из следующих условий:

h - высота прогиба компактного элемента (по внутренней поверхности);

d - диаметр компактного элемента;

δ - толщина компактного элемента;

Н - высота заряда ВВ;

D - диаметр заряда ВВ;

m_BB - наседающая масса ВВ в i-м сечении заряда ВВ;

Σm_обл - суммарная масса компактного элемента в i-м сечении набора облицовок, при этом один из слоев набора облицовок выполнен в виде пироэлемента из реакционно-способного материала.

4. Снарядоформирующий заряд по п. 3, отличающийся тем, что крепежный элемент выполнен в виде гайки.

5. Снарядоформирующий заряд по п. 3, отличающийся тем, что пироэлемент расположен между слоев набора облицовок.

6. Снарядоформирующий заряд по п. 3, отличающийся тем, что пироэлемент расположен в контакте с облицовкой с наибольшей плотностью.

7. Снарядоформирующий заряд по п. 3, отличающийся тем, что пироэлемент выполнен из смеси металлических порошков с органическими и неорганическими окислителями.