ОСКОЛОЧНО-ТЕРМОБАРИЧЕСКИЙ БОЕПРИПАС Российский патент 2025 года по МПК F42B12/32 

Изобретение относится к области военной техники, в частности к малогабаритным осколочно-термобарическим боеприпасам.

В настоящее время используются находящихся на вооружении штатные боеприпасы: ручные гранаты РГД-5, НАТОвские выстрелы для гранатомётов 40×53 мм, кустарные устройства на базе тротиловых шашек. (Верижников, Н. Е. Перспективы развития систем сброса «airdrop» для беспилотных воздушных судов (БВС). Боевое применение в СВО. / Н. Е. Верижников, А. К. Дементьев // Современная Российская наука: актуальные вопросы, достижения и инновации: сборник статей VI Всероссийской научно-практической конференции. В 2 частях, Пенза, 12 декабря 2023 года. – Пенза: Наука и Просвещение (ИП Гуляев Г.Ю.), 2023. – С. 101-105. – EDN LVUSKY), (Патент на полезную модель № 220486 U1 Российская Федерация «Устройство сброса полезной нагрузки БПЛА» по заявке№ 2023110165: заявл. 20.04.2023: опубл. 18.09.2023).

К настоящему времени FPV-беспилотники вертикального взлета и посадки, оснащенные импровизированными свободно падающими осколочными боеприпасами, стали одним из наиболее распространенных видов управляемого вооружения и широко используются по всей линии боевого соприкосновения.

Анализ применяемых малогабаритных боеприпасов с малоразмерных ударных беспилотных летательных аппаратов показал, что эффективность применяемых малогабаритных осколочных боеприпасов невысока в силу меньшего веса разрывного заряда. Кроме того, значительная часть энергии применяемых осколочных боеприпасов расходуется на разрыв корпуса и сообщение ускорения осколкам, которые являются наиболее эффективным средством поражения живой силы на открытом пространстве. Ударная волна является их основным поражающим фактором.

Изобретение позволяет расширить круг решаемых задач военными подразделениями, основными из которых являются поражение живой силы или легкой незащищенной техникой противника на открытой местности либо в укрытиях, а также в местах размещения мирного населения и минимизации побочного поражения.

Кроме того, возможно использование изобретения для разрушения заторов и зажоров льда на узких участках рек во время ледохода в труднодоступных местах.

Техническим результатом является использование доступных на рынке платформ на беспилотном летательном аппарате вертикального взлета и посадки (БПЛА), которые оснащаются импровизированными свободно падающими осколочными боеприпасами, обладающими повышенной боевой мощностью.

Данный технический результат достигается тем, что осколочно-термобарический боеприпас состоит из полипропиленового цилиндрического корпуса, внутри которого уложена боевая часть с зарядом взрывчатого вещества на основе термобарической смеси, наружная часть корпуса обклеена двухсторонним скотчем, поверх которого размещены поражающие элементы, на задней части корпуса установлен хвостовик-стабилизатор, на носовой части корпуса установлена крышка под детонатор, в отверстие которой вставлен взрыватель, на котором закреплен накольник, корпус боевой части поверх поражающих элементов обклеен монтажной клейкой лентой армированной.

Сущность заявляемого технического решения поясняется чертежами, на которых изображено:

на фиг.1 – общий вид устройства,

на фиг.2 – взрыв схема устройства,

на фиг.3 – общий вид хвостовика-стабилизатора

на фиг.4 – общий вид крышки под детонатор

на фиг.5 – накольник в разрезе,

где

1 - хвостовик-стабилизатор;

2 -корпус;

3 - двухсторонний скотч;

4 - поражающие элементы;

5 - взрывчатое вещество;

6 - крышка под детонатор;

7 - взрыватель;

8 - накольник к взрывателю;

9 - монтажная клейкая лента армированная.

Боеприпас состоит из полипропиленового цилиндрического корпуса 2, в середину которого уложена боевая часть с зарядом взрывчатого вещества 5, на носовой части корпуса установлена крышка 6 под штатный детонатор от снаряда ВОГ-17/25, наружная часть корпуса обклеена двухсторонним скотчем 3, на котором с внешней стороны закреплены поражающие элементы 4 из стали ШХ15, на задней части корпуса установлен хвостовик-стабилизатор 1, поверх поражающих элементов корпус боевой части обклеен монтажной клейкой лентой армированной 9, в носовой части боевой части снаряда установлен взрыватель 7 (используется взрыватель ВМГ-К от снаряда ВОГ-17/25) и накольник к взрывателю 8 (используется накольник ВМГ-К от снаряда ВОГ-17/25).

Хвостовик-стабилизатор 1 изготовлен из пластика весом 18 г в виде полого остроконечного конуса с толщиной стенки 0,6 мм и высотой 96,1 мм. Данная геометрическая форма хвостовика-стабилизатора предотвращает вращение боеприпаса в плоскости поперечного сечения после его сброса и удерживает продольную ось боеприпаса перпендикулярно плоскости земли, что помогает боеприпасу лететь прямо в цель в определенном положении, не переворачиваясь в воздухе, и позволяет упасть на ударный элемент (накольник). Основание конуса имеет диаметр 55,5 мм и обеспечивает плотное соединение с задней частью цилиндрического корпуса. На стенках конуса перпендикулярно плоскости основания размещены четыре направляющих в виде пятиугольников. Направляющие имеют толщину 0,6 мм и сдвинуты относительно друг друга на 90°. Своими основаниями пятиугольники образуют монолитную крестовину длиной 91 мм. Хвостовик-стабилизатор устанавливается на заднюю часть корпуса.

Корпус 2 выполнен цилиндрическим из полипропилена обтекаемой формы диаметром 50 мм, массой 30 г и длиной 110 мм. Наружная часть корпуса обклеивается двухсторонним скотчем.

Поражающие элементы 4 накладываются или приклеиваются поверх скотча. Поражающие элементы выполнены кубической формы 2,5×20 мм из заготовок металлических прутков из стали ШХ15. Поскольку два габаритных размера - ширина и высота уже определены заготовкой, то в процессе производства необходимо выдерживать только один размер - длину. Изготовление таких осколков осуществляется вручную посредством перекуса прутка ручными кусачками/ножницами по металлу.

Взрывчатое вещество 5 выполнено на основе термобарической смеси (пластит (ПВВ-7) - 197,5 г, пластификатор - 17,5 г, алюминиевая пудра - 55 г, затем укладывается передаточный заряд пластит (ПВВ-4) - 26 г). Согласно расчетным данным, масса готовой к боевому применению термобарической смеси - 296 грамм. Оба заряда приводятся в действие штатным детонатором ВМГ-К от снаряда ВОГ-17/25.

Согласно расчетным данным, масса готовой к боевому применению термобарической смеси – 296 грамм. Правильный подбор горючего вещества позволил получить выдающиеся боевые качества, что позволило получить значительный прирост мощи в сравнении с ручными гранатами. По мощности боевой части устройства сравнима с артиллерийскими снарядами на уровне 600-660 грамм тротила. Так, заряды взрывчатого вещества массой более 600 грамм обычно используются в составе осколочно-фугасных снарядов для артиллерийских систем калибра 76 мм и более.

Крышка 6 под штатный детонатор от снаряда ВОГ-17/25 устанавливается на носовую часть цилиндрического корпуса. Крышка представляет собой переходную муфту с диаметра корпуса боеприпаса на диаметр взрывателя ВМГ-К, состоящую из двух полых цилиндров разного диаметра, размещенных в одной плоскости. Цилиндры располагаются соосно и соединены между собой в основаниях кольцом. Крышка изготовлена из пластика с помощью 3D печати. Вес крышки 9 г, высота 20,5 мм. Внешний цилиндр имеет внутренний диаметр 51 мм, высоту 19,5 мм и предназначен для установки крышки на полипропиленовый корпус боеприпаса. Толщина внешнего цилиндра 2,5 мм. Внутренний диаметр второго цилиндра 28 мм и соответствует диаметру штатного взрывателя ВМГ-К от ВОГ 17/25. Толщина внутреннего цилиндра 1 мм, высота 21,5 мм. Толщина кольца, соединяющего цилиндры в основаниях 2 мм.

Взрыватель ВМГ-К от снаряда ВОГ-17/25 7 вставляется в отверстие передней крышки. Взрыватель предназначен для подрыва взрывчатого вещества, выполненного на основе термобарической смеси. Взрыватель весит - 37 г, безопасен в служебном обращении, и при транспортировании. Взрыватель состоит из ударного и воспламенительного механизмов, а также предохранительного механизма дальнего взведения.

Ударный механизм предназначен для передачи усилия реакции преграды, для обеспечения срабатывания огневой цепи взрывателя. Он состоит из крышки, винта, колпачка, двух пластин, упирающихся в жало, поджатое пружиной, и колпачка, собранных во вкладыше. Воспламенительный механизм, обеспечивающий запуск предохранительного механизма дальнего взведения, состоит из капсюля-воспламенителя, пружины, жала, закрепленного посредством кернения во втулке. Предохранительный механизм дальнего взведения, обеспечивающий безопасность взрывателя в обращении, состоит из втулки с запрессованным пороховым составом, колпачка, пружины, колпачков, прокладки, стопора, удерживающего заслонку с пружиной от продвижения в боковое положение. В заслонке размещен высокочувствительный капсюль-детонатор накольного типа. Предохранительно-центробежный механизм, удерживающий заслонку от перемещения в боевое положение, состоит из штифта, пружины и колпачка, размещенных во втулке.

Накольник 8 к взрывателю ВМГ-К от снаряда ВОГ-17/25 изготовлен из пластика на проволочном 3Д принтере, имеет вес в сборе 9 г и общую высоту 28 мм. Данный механизм ударного действия обеспечивает надежную работу боеприпаса при встрече с различными целями (преградами), в том числе по снегу, болоту и водной поверхности.

Ударный механизм вставляется в отверстие крышки, расположенной на передней части полипропиленового цилиндрического корпуса. Ударный механизм состоит из четырех частей: кнопки ударника, предохранителя, накольника и металлического гвоздя.

Кнопка ударника представляет собой полый конус, в самой широкой части внешний диаметр которого достигает 21,5 мм, в самой узкой (нижней) части 18 мм. Внутренний диаметр равен 10 мм. По бокам конуса симметрично выполнены четыре прорези для придания стенкам конуса эластичности. У каждого сегмента стенки кнопки ударника в нижней части имеется выступ для фиксации на головке центрального канала накольника. Также во внутренней части крышки имеется небольшой цилиндрический выступ высотой 3 мм и диаметром 6 мм, который предназначен для воздействия на «шляпку» гвоздя.

Предохранитель представляет собой эластичную пластиковую скобу в форме буквы «V» c полукруглыми сегментами на вершинах, которые фиксируются на цилиндре центрального канала накольника и предотвращают случайное воздействие кнопки ударника на гвоздь в ходе транспортировки, или подготовки заряда к применению. Высота предохранителя 5 мм, внутренний диаметр полукруглых сегментов равен 8,7 мм, благодаря чему он надежно удерживается на центральном канале накольника. Предохранитель изготавливается в контрастном цвете относительно кнопки ударника и накольника для улучшения визуального контроля за установкой и снятием предохранителя.

Накольник состоит из двух полых цилиндров разного диаметра. Первый цилиндр предназначен для установки ударного механизма на взрыватель с помощью резьбового соединения. Диаметр резьбы 24 мм. Второй цилиндр наружным диаметром 9,2 мм и внутренним диаметром 6,8 мм служит для: создания центрального канала накольника, в который помещен металлический гвоздь; установке предохранителя; установке и фиксации кнопки ударника. На верхнем конце цилиндра центрального канала имеется утолщение диаметром 10,8 мм и высотой 3,5 мм для установки и фиксации кнопки ударника. Общая высота накольника составляет 20 мм.

Металлический гвоздь, применяемый в ударном механизме, имеет общую длину 21 мм и толщину 2 мм, диаметр «шляпки» 6 мм.

Корпус боевой части поверх поражающих элементов обклеивается монтажной клейкой лентой армированной 9 в два оборота. Армированная клейкая лента из ПВХ, усиленная армирующими волокнами, отличается значительной прочностью. Она в 3-5 раз прочнее обычного скотча. Материал может использоваться для проведения работ в помещении и под открытым небом. Благодаря таким свойствам, армированная клейкая лента подходит для соединения и герметизации стыков конструкций боеприпаса.

Малогабаритный осколочно-термобарический боеприпас имеет оптимальную конструкцию аэродинамической формы. В подготовленном к применению виде имеет длину - 240 мм, общую массу +– 500 гр, и может использоваться при температурах воздуха от -40 до +50°С.

Устройство собирается следующим образом. В полипропиленовый цилиндрический корпус, заклеенный с одной стороны монтажной клейкой лентой армированной, вовнутрь укладывается боевая часть с зарядом взрывчатого вещества на основе термобарической смеси. Наружная часть корпуса обклеивается двухсторонним скотчем, поверх которого накладываются/приклеиваются поражающие элементы. На задней части корпуса устанавливается хвостовик-стабилизатор. На носовую часть корпуса устанавливается крышка под штатный детонатор ВМГ-К от снаряда ВОГ-17/25. В отверстие передней крышки вставляется взрыватель ВМГ-К. Корпус боевой части поверх поражающих элементов в два оборота обклеивается монтажной клейкой лентой армированной. В пазы штатного детонатора ВМГ-К крепится накольник.

Время полной сборки одного изделия занимает 140 мин, неполной, на основе уже готовой термобарической смеси 40 мин.

Устройство используется следующим образом. Во время взрыва ВМГ-К происходит подрыв/детонация передаточного заряда ПВВ-4, но детонация при этом не становится объемной. В первые миллисекунды детонации происходит распыление частиц горючего материала во все стороны, и они вступают в реакцию с кислородом воздуха. Дополнительное выгорание обеспечивает большую мощность при подрыве второго боеприпаса, и объемно-детонирующий эффект соответственно. Все дело в том, что взрывчатка термобарических снарядов имеет отрицательный кислородный баланс, то есть для полного выгорания топлива необходим внешний окислитель. В нашем случае, в качестве внешнего окислителя используется алюминиевая пудра. Сгорание горючего материала сопровождается выделением большого количества тепла, в результате чего возможно воспламенение окружающих объектов. Кроме того, с подрывом термобарической смеси, происходит разлет поражающих элементов. Поражающие элементы, разлетаясь, способны наносить серьезные повреждения живой силе и незащищенной технике в радиусе до 7 метров.

Таким образом, малогабаритный осколочно-термобарический боеприпас одновременно осуществляет несколько воздействий на цель. Фактически он является осколочной и зажигательной. Сгорание горючего материала боеприпаса сопровождается выделением большого количества тепла, в результате чего возможно воспламенение окружающих объектов. Кроме того, ударная волна от взрыва термобарического заряда способна затекать в укрытия и там наносить серьезный ущерб противнику.

Главными преимуществами заявленного боеприпаса связаны с его происхождением. Это устройство было разработано с нуля с использованием как отдельных элементов, находящихся на вооружении штатных боеприпасов, в частности термобарическая смесь с полимерным связующим: ПВВ-7, пластификатор, передаточный заряд ПВВ-4, взрыватель ВМГ-К от снаряда ВОГ-17/25, так и доступных материалов: алюминиевая пудра, двухсторонний скотч, монтажная клейкая лента армированная, металлический пруток, труба полипропиленовая, изделия, изготовленные на проволочном 3Д принтере (хвостовик-стабилизатор, крышка под штатный детонатор от снаряда ВОГ-17/25, накольник к взрывателю ВМГ-К), и имеют оптимальную конструкцию. А также возможностью сборки боеприпасов кустарным способом вручную.

Другим преимуществом боеприпаса является использование готовых поражающих элементов кубической формы, изготавливаемых из заготовок металлических прутков из стали ШХ15. Выбор стали ШХ15 (Таблица 1) обусловлен тем, что дробление осколков из цельного металлического корпуса непредсказуемо, а выполнение проточек для разрушения корпуса боевой части по ним сопряжено с технологическими трудностями, что приводит к увеличению стоимости изготовления. К тому же проточки несколько улучшают качество разлета осколков, но не дают гарантии равномерного (или заданного) разлета осколков. Еще одним из преимуществ заранее заготовленных осколков является то, что такие осколки можно разместить на корпус любой формы, что позволит упростить изготовление боевой части. Кроме того, осколок в форме куба имеет следующую особенность полета по сравнению с штатными ручными гранатами и другими боеприпасами иной направленности находящихся на вооружении: площадь поперечного сечения куба не равна площади его грани, так как осколок летит, совершая беспорядочные вращательные движения. Это приводит к резкому возрастанию объема разрушения мышечных тканей целей с образованием рваного раневого канала. Глубина раневого канала, как правило, незначительная, при этом область поражения может достигать больших размеров в длину и ширину.

Кроме того, все преимущества боеприпаса от отечественных и зарубежных ручных гранат прямо связаны с боевой частью боеприпаса. При его взрыве происходит не только разлет поражающих элементов, но и создается зона горения за счет дополнительного добавления высокоэнергетического металла в его состав. В нашем случае это алюминий. Благодаря интенсивному догоранию частиц металла на отраженных ударных волнах происходит возгорание имеющегося горючего материала. Особенно эффективно осколочно-термобарические боеприпасы проявляют себя в закрытой и полуоткрытой местности. Согласно расчетным данным, отраженным в таблице 2, заявленное устройство обеспечивает значительный прирост мощи в сравнении с ручными гранатами.

Таблица 1. Предпочтительный вариант сталей для осколков в форме куба

Наименование σ0,2, МПа σв, МПа Ударная вязкость, Дж/см2 Плотность, г/см3 09Г2С 345 490 64 7,86 30Г2 345 590 98 7,85 60ХГ 550 900 45 7,86 35ХГСА 860 960 79 7,79 34ХН3М 658 835 81 7,83 Ст3 225 400 78 7,85 ШХ15 410 730 70 7,92

Таблица 2. Тактико-технические характеристики боеприпасов (ТТХ)

Тип гранаты характеристики Ф-1 ВОГ-17 РГД-5 РГН Боеприпас согласно изобретению Тип гранаты Оборонительная Наступательная Наступательная Наступательная Наступательная Характер боевого действия Осколочное Осколочное Осколочное Осколочное Осколочно-термобарическое Вес заряженной гранаты, г 600 350 310 310 490 Вес разрывного заряда, г 60 56 110 114 296 Радиус сплошного поражения (P = 0,9), м 5 3 3 4 6 Радиус эффективного поражения (P = 0,5), м 15 8 10 13 20 Радиус поражения (P = 0,2), м 30 15 20 25 35 Максимальный радиус разлета осколков, м 200 25 60 45 113 Время замедления (время горения запала), с 3,2-4,2 0 3,2-4,2 3,2-4,2 0 Радиус термобарических поражений, м - - - - 4 Площадь, на которой достигаются летальные поражения за счет воздействия термобарического эффекта, м² - - - - 50

Изобретение относится к области военной техники, в частности к осколочно-термобарическим боеприпасам. Осколочно-термобарический боеприпас состоит из полипропиленового цилиндрического корпуса, внутри которого уложена боевая часть с зарядом взрывчатого вещества на основе термобарической смеси с добавлением алюминиевой пудры. Наружная часть корпуса обклеена двухсторонним скотчем, поверх которого размещены поражающие элементы, выполненные из заготовок металлических прутков. На задней части корпуса установлен хвостовик-стабилизатор, на носовой части корпуса установлена крышка под детонатор, в отверстие которой вставлен взрыватель, на котором закреплен накольник. Корпус боевой части поверх поражающих элементов обклеен монтажной клейкой лентой армированной. Техническим результатом является повышение боевой мощности. 5 ил., 2 табл.

Осколочно-термобарический боеприпас, состоящий из полипропиленового цилиндрического корпуса, внутри которого уложена боевая часть с зарядом взрывчатого вещества на основе термобарической смеси с добавлением алюминиевой пудры, наружная часть корпуса обклеена двухсторонним скотчем, поверх которого размещены поражающие элементы, выполненные из заготовок металлических прутков, на задней части корпуса установлен хвостовик-стабилизатор, на носовой части корпуса установлена крышка под детонатор, в отверстие которой вставлен взрыватель, на котором закреплен накольник, корпус боевой части поверх поражающих элементов обклеен монтажной клейкой лентой армированной.