Заряд для боеприпасов Российский патент 2025 года по МПК F42B12/00 

Изобретение относится к области военного дела, оборонной техники и может быть использовано для повышения могущества действия различных, в первую очередь, осколочно-фугасных боеприпасов (ОФБП) и также средств поражения (СП), не имеющих метательной части, предназначенных для поражения целей осколками и фугасным действием.

Каждый ОФБП обладает определенным запасом энергии, определяемым массой заряда взрывчатого вещества (ВВ) или взрывчатого состава (ВС) и его типом. Последнее проявляется через такие взрывчато-технические характеристики (ВТХ) ВВ и ВС, как скорость детонации, плотность, показатель изоэнтропы продуктов детонации и, как следствие, через детонационное давление (в специальной литературе часто называемое начальным давлением продуктов взрыва, давлением Гюгонио или давлением в плоскости Чепмена-Жуге). Вполне очевидно, что могущество действия любого боеприпаса (в том числе и ОФБП) и СП помимо детонационных характеристик заряда ВВ или ВС определяется также отношением массы корпуса боеприпаса или средства поражения к массе ВВ.

Одним из приоритетных, на первый взгляд, направлений дальнейшего повышения могущества действия боеприпасов может казаться путь, связанный с разработкой, синтезом и промышленным производством новых более мощных и энергоемких (по сравнению с современными гексоген - и октоген содержащими составами) ВВ и ВС для снаряжения широкой номенклатуры ОФБП и СП. Но этот путь чрезвычайно затратный, длительный и сложный. Поэтому с большой степенью уверенности можно констатировать, к сожалению, что по своему энергетическому наполнению (с помощью обычных ВВ и ВС) ОФБП и СП подошли сегодня к своему пределу. В связи с этим на первый план выходит проблема существенного повышения могущества действия ОФБП и СП на основе широко применяемых не только в военном деле, но и в промышленности ВВ и ВС средней мощности (например, тротила и его сплавов) путем воздействия на физику процесса взрывчатого их превращения с целью достижения аномально высоких и стабильных скоростей детонации. Достигается такой эффект за счет внесения конструктивных изменений как в сам заряд ВВ, так и в систему его инициирования.

Известен (патент РФ №2134254 С1, МПК С06С 5/04, опубл. 10.08.1999) линейный заряд-транслятор детонационных команд кольцевого типа, состоящий из заряда ВВ, размещенного между наружной и внутренней металлическими оболочками, сквозного осевого канала, заполненного малосжимаемой средой (жидкостью), и уплотняющих торцевых колпачков, предназначенных для ампулизации среды в канале. В заряде-трансляторе предложенной конструкции реализован известный в физике взрыва (Физика взрыва / Под ред. Л.П. Орленко. Изд. 3-е перераб., в 2 т., т. 1. - М.: ФИЗМАТЛИТ, 2002, с. 468-469) эффект пересжатой детонации, значительно повышающий взрывные показатели (прежде всего - скорость детонации и детонационное давление) любого ВВ.

Скорость детонации таких зарядов, снаряженных, например, гексогеном, может достигать 12000 м/с. Недостатком данного устройства является то, что область применения его ограничена системами инициирования и разведения детонационных команд в изделиях ракетно-космической, специальной техники и в прострелочно-взрывной аппаратуре. Заряд-транслятор обладает строго направленным действием вдоль своей оси и предназначен для усиления инициирующего действия взрыва. Наличие торцевых уплотняющих колпачков накладывает ограничения на эксплуатационные характеристики заряда.

Известен (патент РФ №2693065 С1, МПК F42B 3/08, F42B 1/02, опубл. 01.07.2019) удлиненный кумулятивный заряд (УКЗ), содержащий оболочку из высокопластичного металлического или неметаллического материала, заполненную уплотненным низкобризантным промышленным ВВ, с выполненной вдоль ее образующей V-образной кумулятивной выемкой и размещенным внутри ВВ по всей длине УКЗ вдоль его оси полым каналом, имеющим круговое или эллипсное сечение и размещенным на вертикальной оси диаметрального сечения УКЗ напротив апекса кумулятивной выемки примерно на равном расстоянии от апекса и верхней точки тыльной стороны оболочки заряда таким образом, что в случае канала эллипсного сечения больший диаметр эллипса совпадает с вертикальной осью сечения УКЗ. Площади приведенных к окружности сечений канала и ВВ УКЗ имеют соответственно отношение 0,02-0,05, при этом полый канал может быть облицован тонким металлом. К одному торцу УКЗ пристыкован передаточный заряд со штатным средством инициирования, а с противоположного торца заряда канал может быть плотно закрыт вставкой. Передаточный заряд и вставка выполнен из высокобризантного пластичного или эластичного ВВ. Между основным ВВ заряда и внутренней поверхностью облицовки кумулятивной выемки размещена с плотным прилеганием к облицовке выемки прокладка из полимерного материала толщиной 0,1-0,2 мм. Устройство позволяет существенно снизить стоимость заряда и повысить эффективность его действия. Однако оно применимо только к кумулятивным зарядам с линейной кумуляцией. Кроме того, оно снабжается передаточным зарядом в виде достаточно громоздкого и сложного в плане изготовления генератора плоской ударной волны, а дополнительно может укомплектовываться со стороны, противоположной передаточному заряду, вставкой из высокобризантного состава, что ухудшает его массово-габаритные и стоимостные показатели заряда.

Известен (патент РФ №2492415 С1, МПК F42B 12/20, опубл. 10.09.2013) осколочно-фугасный боеприпас направленного действия, содержащий корпус, систему инициирования, полый цилиндрический заряд ВВ с высокой скоростью детонации, блок поражающих элементов, дополнительный заряд ВВ с меньшей скоростью детонации и кумулятивной выемкой в основании.

Выемка также заполнена блоком готовых поражающих элементов. Дополнительный заряд ВВ размещен между корпусом и полым цилиндрическим зарядом. В основании дополнительного заряда выполнена собственная кумулятивная выемка. Блок готовых поражающих элементов выполнен из порошков горючих металлов, а система инициирования выполнена в виде инертной взрывонепроводящей линзы, на внешнем торце которой размещен передаточный (он же инициирующий или промежуточный) листовой заряд ВВ, контактирующий с торцом полого цилиндрического заряда. В заявленном устройстве, как и в предыдущих аналогах, реализуется режим формирования и распространения маховской детонационной волны, скорость движения фронта которой существенно выше нормальной скорости детонации внутреннего заряда ВВ. За счет скачкообразного роста параметров детонации (давления, плотности, массовой скорости и т.д.) на фронте детонационной волны (соответственно, за фронтом) последняя распространяется по заряду в пересжатом режиме. Изобретение позволяет существенно повысить эффективность фугасного действия боеприпаса только в осевом направлении. Кроме того, конструкция боеприпаса отличается сложностью в изготовлении, а наличие в конструкции внутри основного заряда ВВ инертной взрывонепроводящей линзы (как, впрочем, и вакуумированных камер, всевозможных экранов из пористых материалов в конструкциях других известных боеприпасов), используемой для образования кольцеобразной зоны инициирования, иными словами - для формирования тороидального фронта детонационной волны, снижает эффективность боеприпаса и ухудшает его массово-габаритные характеристики.

Известен (патент РФ №2590803 С1, МПК F42B 1/00, F42B 3/08, F42C 14/00, F42C 19/00, опубл. 10.07.2016) разрывной заряд для боеприпасов, включающий выполненную с глухим осевым цилиндрическим каналом (закрытой осевой полостью с глухим дном) шашку (осесимметричный блок) индивидуального или смесевого бризантного ВВ, детонационную взрывонепроводящую линзу из инертного материала, заглубленную в ВВ шашки, закрывающую вход в канал с одной стороны и выполненную из конструкционного материала с акустической жесткостью, большей акустической жесткости ВВ шашки, в форме диска с диаметром, превышающим диаметр канала. Толщина слоя ВВ в шашке над линзой больше критической толщины его детонации. Со стороны линзы вплотную к шашке установлен генератор плоской ударной волны со средством инициирования детонации, при этом генератор и линза расположены на одной оси с каналом. Средство инициирования (взрывной патрон, электро- или капсюль детонатор, взрыватель, взрывательное устройство и т.п.), передаточный заряд в виде генератора плоской ударной волны и инертная взрывонепроводящая линза в комплексе представляют систему (или блок) инициирования.

Данное известное устройство наиболее близко к заявляемому. Оно позволяет за счет реализации известного в физике взрыва «канального эффекта» достичь степени пересжатости по скорости детонации порядка 1,2-1,4.

Недостатками известного, наиболее близкого к заявляемому устройства являются недостаточное для современных условий повышение эффективности боеприпаса или средства поражения у цели за счет снижения суммарной массы ВВ основного заряда (причины - инертная линза внутри заряда и полый осевой канал, занимающие значительный объем полости (каморы) боеприпаса, предназначенной для размещения основного заряда. Отсутствие корпуса ограничивает применение наиболее близкого известного устройства в конструкциях ряда боеприпасов и, особенно, средств поражения. Недостатком его являются также не совсем приемлемые для практики массово-габаритные характеристики из-за включения в систему инициирования генератора плоской ударной волны.

Задачей изобретения является создание заряда для боеприпасов (в первую очередь, для ОФБП) и также средств поражения (в том числе не имеющих метательных средств) с существенно повышенной эффективностью действия у цели, улучшенными массово-габаритными характеристиками, при изготовлении которого используются в большей степени недефицитные и относительно дешевые промышленные взрывчатые вещества и взрывчатые составы.

Техническое решение по предлагаемому изобретению направлено на достижение технического результата, заключающегося:

• в существенном повышении могущества действия боеприпасов без массового использования дефицитных и дорогостоящих высокобризантных ВВ и ВС;

• в улучшении массово-габаритных характеристик зарядов;

• в снижении стоимости зарядов при сохранении их высокой надежности;

• в расширении функциональных возможностей, тактико-технических характеристик и области применения зарядов для боеприпасов и средств поражения различных классов;

• в расширении арсенала боеприпасов и средств поражения.

Для достижения указанного технического результата устройство по предлагаемому изобретению как известное наиболее близкое к нему содержит осесимметричный блок основного заряда в виде цилиндрической шашки индивидуального либо смесевого промышленного взрывчатого вещества, закрытую осевую полость-канал с глухим дном в теле блока и систему инициирования на торце.

В отличие от известного наиболее близкого к заявляемому устройства блок основного заряда заключен в плотно облегающий его корпус из конструкционного материала, имеющий форму стакана, осевой канал выполнен коническим с углом конусности 15-20° таким образом, что меньший диаметр усеченного конуса находится в донной части канала, а больший диаметр соответственно у открытого торца корпуса в непосредственном контакте с системой инициирования и составляет (0,3-0,5)d, где d - наружный диаметр блока основного заряда (шашки). В канале плотно, без зазоров размещен внутренний заряд высокобризантного индивидуального взрывчатого вещества либо смесевого взрывчатого состава. Скорости детонации внутреннего и основного зарядов относятся как 1:(0,7-0,8).

Система инициирования смонтирована со стороны открытого торца корпуса и состоит из средства инициирования детонации - взрывного элемента (капсюля - или электродетонатора, взрывателя, взрывательного устройства, взрывного патрона и т.д.), осевого инициатора в виде отрезка либо безоболочного шнурового заряда эластичного взрывчатого вещества (ЭВВ), либо детонирующего удлиненного заряда (ДУЗ) в металлической оболочке с диаметром взрывчатой сердцевины, меньшим критического диаметра детонации внутреннего (конического) заряда, и передаточного (инициирующего) заряда из тонкой толщиной 1,5-2,0 мм пластины взрывчатого вещества (эластичного, либо пластичного ВВ, либо взрывчатой пресс-композиции) с критической толщиной детонации порядка 0,3-0,5 мм в форме диска диаметром, совпадающим с наружным диаметром блока основного заряда. Для более точного установления толщины δ передаточного заряда (например, в прецизионных боеприпасах) можно воспользоваться известными эмпирическими зависимостями ее от задаваемого диаметра d_u инициирования для различных комбинаций ВВ. Для повышения надежности осуществления кольцевого инициирования между диском передаточного заряда и зарядами ВВ (внутренним и основным) может быть размещена прокладка из тонкого инертного материала (например, из ткани).

Из доступных источников информации такая система инициирования известна, но только для осесимметричных кумулятивных зарядов, выполненных либо по классической схеме, с конической кумулятивной выемкой (патент РФ №2104465 С1, МПК F42B 1/02, опубл. 10.02.1998), либо по схеме «ударное ядро» (патент РФ №2681019 С1, МПК F42B 1/02, опубл. 01.03.2019).

Наличие корпуса, выполненного из конструкционного материала и плотно облегающего блок основного заряда, способствует расширению области применения заявляемого устройства. Кроме того корпус, сдерживая в начальный момент развития детонационного процесса боковой разлет продуктов детонации, повышает бризантное и фугасное действия взрыва, расширяет тактико-технические характеристики, в первую очередь, средства поражения и создает дополнительное поле поражающих элементов - осколков корпуса.

Коническая форма осевой полости - канала в теле блока основного заряда уменьшает площадь поверхности канала при фиксированных габаритах шашки и глубине канала. При движении детонационной волны по каналу диаметральное сечение последнего от сечения к сечению плавно уменьшается, а количество энергии, передаваемой волной в радиальном направлении основному заряду, возрастает. В результате степень пересжатости детонационной волны, находящаяся в прямой функциональной зависимости от отношения S₀/S_i (здесь S_i - площадь канала в i-м его сечении; S₀ - площадь канала со стороны открытого торца корпуса), будет возрастать. Таким образом, только за счет изменения формы канала можно ощутимо повысить (по сравнению с зарядом с осевым цилиндрическим каналом) такую важнейшую характеристику основного заряда боеприпаса, как скорость детонации его ВВ и связанное с ней детонационное давление. В конечном счете, это позволит повысить могущество действия боеприпасов, для снаряжения которых можно использовать в качестве основного заряда недефицитные, сравнительно недорогие промышленные ВВ.

Заполнение канала вставкой из высокобризантного ВВ (иными словами - плотное, без зазоров размещение в канале блока основного заряда дополнительно, внутреннего заряда), оказывающего при движении по нему детонационной волны подготовительное высокоэнергетическое воздействие в радиальном направлении на основной заряд ВВ, еще в большей степени увеличивает его детонационные характеристики. Расчеты показывают, что за счет такого конструктивного решения реально достичь повышения скорости детонации основного заряда в 1,8-2,0 раза.

Внесение таких изменений в состав системы инициирования, как то отказ от громоздкого, вынесенного за пределы корпуса, генератора плоской ударной волны, а также от устанавливаемой внутри блока детонационной линзы из инертного взрывонепроводящего материала способствует улучшению массово-габаритных характеристик устройства, снижает его стоимость, упрощает технологию сборки и расширяет область практического применения.

Для кольцевого инициирования внутреннего и основного зарядов и формирования тороидального фронта детонационной волны в заявляемом устройстве предлагается передаточный инициирующий заряд с инициатором по центру. Исполнение инициатора в виде отрезка либо шнурового ЭВВ, либо ДУЗ с диаметром их взрывчатой сердцевины, меньшим критического диаметра детонации ВВ внутреннего заряда, исключает возможность инициирования его в центре, что повышает надежность заявляемого устройства. С целью дополнительного повышения надежности устройства и обеспечения гарантированного кольцевого инициирования зарядов между диском передаточного заряда и торцом блока ВВ может быть помещена прокладка из тонкого инертного материала, например, ткани. Она предотвращает преждевременное инициирование внутреннего заряда от инициатора.

Изобретение иллюстрируется чертежом фиг. 1.

На нем изображен общий вид, разрез устройства, поясняющий суть заявляемого решения, где

1 - средство инициирования детонации;

2 - инициатор;

3 - передаточный заряд;

4 - прокладка из инертного материала;

5 - внутренний конический заряд;

6 - блок основного заряда;

7 - корпус.

Из известных авторами патентно-информационных источников не известна совокупность признаков, сходных с признаками заявляемого объекта-устройства.

Устройство работает следующим образом.

При подаче сигнала (команды) на средство инициирования 1 происходит его срабатывания и задействование от него инициатора 2, от которого детонационный импульс передается через передаточный заряд 3 и возможно установленную прокладку из инертного материала 4 внутреннему коническому заряду 5 и блоку основного заряда 6. Поскольку детонационные характеристики ВВ внутреннего заряда 5 выше, чем у основного заряда 6, процесс детонации будет распространяться по заряду 5 с существенным опережением. Радиальное воздействие детонационных волн и продуктов детонации внутреннего заряда 5 на не попавшее еще в зону интенсивных химических реакций (зону «химпика») ВВ основного заряда 6 приведет к резкому возрастанию детонационных характеристик (скорости детонации и детонационного давления) последнего. В нем будет формироваться пересжатая детонация, которая в сочетании с чисто «канальным» эффектом, как у наиболее близкого аналога, да еще и при конической форме канала может дать удвоение скорости детонации основного заряда по сравнению с нормальным режимом протекания процесса. Это приведет к усилению бризантного, а следовательно, и фугасного, и осколочного действия боеприпаса у цели, то есть - к повышению его могущества.

Изобретение относится к области военного дела и оборонной техники, а именно к заряду для боеприпасов. Изобретение может быть использовано для повышения могущества действия различных боеприпасов, а также средств поражения главным образом осколочно-фугасного действия. Заряд содержит корпус 7, внутри которого размещен осесимметричный блок основного заряда 6 промышленного ВВ с глухим осевым коническим каналом и внутренний заряд 5 высокобризантного ВВ в канале, систему инициирования, состоящую из средства 1 инициирования детонации, осевого инициатора 2 в виде отрезка шнурового безоболочного заряда эластичного ВВ, либо детонирующего удлиненного заряда в металлической оболочке, передаточного заряда 3 в виде диска из тонкого слоя ВВ. Угол конусности осевого канала составляет 15-20°. Больший диаметр конуса, равный (0,3-0,5)d, где d - наружный диаметр блока основного заряда, обращен в сторону открытого торца корпуса 7. Достигается повышение эффективности фугасного и осколочного действия боеприпаса. 2 з.п. ф-лы, 1 ил.

1. Заряд для боеприпасов, содержащий осесимметричный блок основного заряда в виде цилиндрической шашки индивидуального либо смесевого промышленного взрывчатого вещества, закрытую осевую полость - канал в теле блока с глухим дном и систему инициирования на торце, отличающийся тем, что блок заключен в плотно облегающий его корпус в виде стакана из конструкционного материала, а осевой канал выполнен в форме усеченного конуса с углом конусности 15-20° таким образом, чтобы меньший его диаметр находился в донной части канала, а больший диаметр соответственно со стороны открытого торца корпуса в непосредственном контакте с системой инициирования, при этом больший диаметр конуса составляет (0,3-0,5)d, где d - наружный диаметр блока основного заряда.

2. Заряд для боеприпасов по п. 1, отличающийся тем, что в канале плотно, без зазоров размещен внутренний заряд высокобризантного взрывчатого вещества, либо взрывчатого состава при условии соотношения между скоростями детонации внутреннего и основного зарядов как 1:(0,7-0,8).

3. Заряд для боеприпасов по пп. 1, 2, отличающийся тем, что система инициирования состоит из средства инициирования детонации, осевого инициатора, передаточного заряда из взрывчатого вещества в форме диска диаметром, соответствующим наружному диаметру блока основного заряда и прокладки из инертного материала.