АНТИДРОНОВЫЙ БОЕПРИПАС ДЛЯ ГРАНАТОМЁТА Российский патент 2025 года по МПК F42B12/56 F41H11/06 

Изобретение относится к боеприпасам, например для ручных гранатометов калибром 40 мм, предназначенным для уничтожения (нейтрализации) беспилотных летательных аппаратов (БПЛА), далее по тексту - «дронов». Преимущественно на базе гранат ВОГ-25, ВОГ-25П.

Тактика ведения операций по перехвату дронов-нарушителей - одна из актуальнейших современных тем с выраженной инновационной активностью.

Известно множество стоящих на вооружении стран мира и разработанных в проектах средств (систем) перехвата. Они направлены как на однозначное уничтожение таких «нелегитимных» объектов, так и на их захват. В обоих случаях это можно назвать «нейтрализацией».

Применяют различные снаряды, гранаты, ракеты, лазерные и радиотехнические средства, дрессированные хищные птицы, дроны-перехватчики (последние подрывают себя вместе с целью («камикадзе»), идут на таран или улавливают цель в сеть; действуют поодиночке и в группах - мультиагентные системы) и т.д. [1. Эффективные способы защиты от квадрокоптеров и других коммерческих дронов. - URL: https://k-radio.ru/blog/effektivnye-sposoby-zashchity-ot-kvadrokopterov-i-drugikh-kommercheskikh - dronov/; 2. RU 2 738 383 С2, МПК F41H 11/04, 11.12.2020, «Устройство перехвата БПЛА», АО НИИ «Вектор»; 3. RU 2 755 951, МПК F41H 11/02, F41H 13/00, 23.09.2021, «Способ активной защиты объекта со стороны верхней полусферы»; 4. RU 2 495 359 С1, МПК F41H 11/02, 10.10.2013, «Устройство уничтожения дистанционно пилотируемых (беспилотных) летательных аппаратов (ДБПЛА)»].

Близким к заявляемому устройству аналогом является противодроновый боеприпас, содержащий обтекаемый корпус, метательный заряд с капсюлем-воспламенителем, ловчую сеть с закрепленными на ней твердыми расправляющими элементами, с укладкой в цилиндрическом контейнере с открытым торцом и с вышибным устройством, с возможностью раскрытия в сетчатый купол с миделем последнего, превышающем мидель корпуса, и возможностью механического перехвата ловчей сетью дрона в воздушном пространстве, а вышибное устройство снабжено оперативно регулируемым таймером с возможностью предварительной ручной выставки дистанции срабатывания вышибного заряда, а также содержащий боевую часть направленного осколочно-фугасного действия с взрывателем и поражающими твердыми элементами, с возможностью уничтожения дрона [5. RU 2 744 227 С1, МПК F41H 11/02, F42B 5/02, F42B 12/58, 03.03.2021, патентообладатель - ФГКА ВОУ ВО «Военная академия ракетных войск стратегического назначения имени Петра Великого» МО РФ].

В этом устройстве контейнер с ловчей сетью и боевая часть (БЧ) конструктивно и функционально объединены, с ориентацией открытым торцом контейнера и направленностью действия боевой части в переднюю его полусферу, при этом центральная часть ловчей сети, представляющая собой узловую связку одноименных концов радиально ориентированных гибких элементов собственно сети, изначально находится в свободном (не связанном больше ни с чем) состоянии, а взрыватель выполнен пиротехническим, как регулируемая диафрагмой взаимосвязь метательного заряда с метательным зарядом БЧ, с возможностью срабатывания исключительно по выставленной предполагаемой дистанции до цели.

На корпусе предусмотрен ведущий поясок с выступами для обтюрации, разгона и закрутки боеприпаса на этапе внутренней баллистики в нарезном стволе (направляющей), на чем, собственно, и основан способ автоматического раскрытия сети за счет центробежных сил, действующих на прикрепленные к периферии сети твердые тела (они же здесь - механически поражающие дрон элементы, в дополнение к отдельным осколкам боевой части).

Однако этому устройству-аналогу присущи и следующие конкретные недостатки.

Во-первых, априорная выставка дистанции (дальности) срабатывания БЧ посредством таймера (что, очевидно, заимствовано еще из принципов срабатывания зенитных снарядов по самолетам во времена Второй мировой войны) уже обусловливает весьма низкую вероятность совпадения расчетной (предполагаемой) и фактической дальностью до цели (по задаче перехвата), особенно при несопоставимо большей, в сравнении с бомбардировщиком тех времен, маневренностью дрона.

Во-вторых, конструктивное и функциональное единство «устройство выброса из контейнера ловчей сети + БЧ осколочно-фугасного действия» (с одновременным выбросом сети и осколков, тем более, когда раскрывающаяся сеть оказывается между летящими осколками и дроном-целью) обусловливает неблагоприятные условия для прочности, целостности ловчей сети. Ибо она, будучи своеобразным «экраном» на пути поражающих факторов к цели, может и «не дожить» до реализации своего назначения.

В-третьих, при прочих равных условиях (прежде всего, дальности до точки встречи боеприпаса с дроном), срабатывание БЧ с ее осколочно-фугасным действием и порождением вторичных поражающих элементов в виде продуктов разрушения боеприпаса и дрона, будет происходить в опасной близости и от стрелка, и от других (своих) людей и матчасти.

В-четвертых, третий недостаток проявится и в случае промаха (на радость хозяевам дрона).

Эти недостатки по отдельности и в своей совокупности, несмотря на безусловную полезность аналога [5], есть свидетельство еще недостаточно высоких тактико-технических его возможностей (характеристик) - ТТВ (ТТХ).

Для экономии ресурсов и сокращения сроков серийного производства новых изделий, зачастую целесообразна переделка ранее принятых на вооружение боеприпасов с налаженным их серийным производством. Это справедливо и в приложении к 40 мм гранатам ВОГ-25, ВОГ-25П и др. для подствольных гранатометов ПГ-25, ПГ-34 [6. ВОГ-25/ВОГ-25П и другие 40-мм выстрелы. - URL: https://war-time.ru/item/vystrel-vog-25 (Дата обращения 21.11.2020)].

Ибо они сами по себе не приспособлены для эффективной борьбы со столь малыми и маневренными объектами, как БПЛА.

Так, допустимость переделки боевых гранат в боеприпасы с полезной нагрузкой, спускаемой на парашюте после отделения от боеприпаса, в частности разведывательного и корректирующего огонь артиллерии назначения, подтверждается источниками информации, где аналогом ловчей сети является парашют, встраиваемый в головную часть боеприпаса на место БЧ [7. RU 2 537 355 С1, МПК F42B 5/00, F42B 12/36, F42B 12/42, F42B 15/01, 10.01.2015, «Способ укладки парашюта и скрепленного с ним контейнера с полезным снаряжением в головную часть корпуса гранаты и приспособление для укладки парашюта...»].

Другим близким аналогом является боеприпас для гранатомета против беспилотных летательных аппаратов, содержащий жестко взаимосвязанные осесимметричным элементом хвостовую часть, включающую в себя метательный заряд с капсюлем-воспламенителем, и головную часть, снабженную направляющим пояском для закрутки в стволе гранатомета и включающую в себя ловчую сеть в укладке с равномерно распределенными и закрепленными на ней периферийными металлическими элементами, а также вышибное устройство, с возможностью куполообразного раскрытия ловчей сети, за счет упомянутых вышибного устройства и периферийных металлических элементов, с миделем раскрытой ловчей сети, превышающим мидель боеприпаса, причем без отделения ловчей сети от боеприпаса [8. В России разработан гранатометный выстрел для нейтрализации. - URL: https://topwar.ru/180767-v-rossi-razrabotan-granatometnyj-vystrel-dlja-nejtralizacii-bespilotnikov.html (Дата выкладки: 11.03.2021; дата обращения 23.11.2022); (Первоисточник - патент США 2019 г. на 40 мм - гранату для подствольных гранатометов, Министерство сухопутных сил США - Заявителем не найден)].

Боеприпас состоит из двух частей - отделяемой боеголовки и корпуса, внутри которого размещена ловчая сеть, предназначенная для опутывания БПЛА в полете. Боеприпасом можно стрелять из обычного подствольного или любого другого 40 мм - гранатомета.

Однако этот аналог, при всей его полезности, еще недостаточно совершенен и не всегда применим в связи с особенностями компоновки и необходимости отделения одной из частей боеприпаса для выброса ловчей сети.

Наиболее близким к заявляемому устройству по назначению и совокупности существенных конструктивных признаков аналогом (принят за прототип) является антидроновый боеприпас для гранатомета, содержащий калиберную хвостовую часть с осевым несущим стержнем переднего расположения и закрепленную на конце последнего калиберную головную часть с обтекателем, образующими кольцевое грузовое отделение для полезной нагрузки, при этом хвостовая часть включает в себя пороховой метательный заряд с капсюлем-воспламенителем и задний направляюще-обтюрирующий поясок, головная часть включает в себя передний направляюще-обтюрирующий поясок и вышибной заряд, а полезная нагрузка выполнена в виде неотделяемой, посредством поводка, ловчей сети с равномерно распределенными и закрепленными на ней периферийными металлическими элементами в укладке, с возможностью куполообразного раскрытия ловчей сети при срабатывании вышибного заряда, с миделем раскрытой ловчей сети, превышающим мидель боеприпаса [9. RU 2 823 620 С1, МПК F42B 12/56, F42B 30/00, F41Y 11/06. 25.07.2024, авт-патентообладатели Васильев А.И. и Семенов А.Г.].

В этом боеприпасе грузовое отделение имеет цилиндрическую форму с охватом упомянутого осевого несущего стержня, в каждой, собственно, и размещена также упомянутая ловчая сеть с поводком, а передняя стенка хвостовой части боеприпаса, являющаяся одновременно задней стенкой грузового отделения, ориентирована поперечно по отношению к продольной оси боеприпаса.

Однако прототипу свойственны по крайней мере два недостатка.

Во-первых, из-за неотделимости хвостовой части боеприпаса от головной части, передняя торцевая стенка хвостовой части с указанной поперечной ориентацией является достаточно существенным препятствием перехода ловчей сети из состояния «в укладке» в рабочее состояние снаружи боеприпаса под действием сработавшего вышибного заряда.

Во-вторых, по «вине» той же неотделимости хвостовой части, проблематична приемлемая надежность и осесимметричность формы образования (потребная ку-полообразность) раскрытия сети.

Задачей (решаемой проблемой) заявляемого предлагаемого изобретения является создание боеприпаса целевого назначения «для нейтрализации БПЛА», лишенного перечисленных недостатков (или с существенным их ослаблением). Конкретно - повышения надежности осесимметричного раскрытия (развертывания) ловчей сети снаружи за хвостовой частью боеприпаса, т.е. из транспортного положения в укладке в грузовом отделении, в рабочее положение. Причем при уменьшенном сопротивлении со стороны переднего торца хвостовой части.

Указанная задача (проблема) решается тем, что в антидроновом боеприпасе для гранатомета, содержащем калиберную хвостовую часть с осевым несущим стержнем переднего расположения и закрепленную на конце последнего калиберную головную часть с обтекателем, образующими кольцевое грузовое отделение для полезной нагрузки, при этом хвостовая часть включает в себя пороховой метательный заряд с капсюлем-воспламенителем и задний ведущий поясок, головная часть включает в себя передний ведущий поясок и вышибной заряд, а полезная нагрузка выполнена в виде неотделяемой, посредством поводка, ловчей сети с равномерно распределенными и закрепленными на ней периферийными металлическими элементами в укладке, с возможностью куполообразного раскрытия ловчей сети при срабатывании вышибного заряда, с миделем раскрытой ловчей сети, превышающим мидель боеприпаса, согласно заявляемому изобретению, грузовое отделение разделено осесимметрично продольными перегородками на минимум две одинаковые грузовые секции, в каждой из которых размещено по одной секции упомянутой ловчей сети, с индивидуальными поводками, в совокупности образующими упомянутый поводок.

Указанная цель (решение задачи, проблемы) достигается также дополнительным конструктивным признаком, а именно тем, что, при сформулированной выше основной совокупности признаков устройства, передняя стенка хвостовой части боеприпаса, являющаяся одновременно задней стенкой грузового отделения, может быть выполнена наклонной, с прямой конусностью (это облегчает вышибание секций ловчей сети из грузового отделения наружу через кольцевой зазор - за счет уменьшения сопротивления и вероятности запутывания).

Среди известных устройств не обнаружены такие, совокупность существенных признаков которых совпадала бы с заявляемой. В то же время, именно за счет последнего достигается новый технический результат в соответствии с поставленной задачей (выявленной проблематикой).

Четкое разграничение ограничительной и отличительной частей приведенных совокупностей существенных признаков, отражающее результаты сравнительного анализа заявляемого устройства с прототипом, соотносятся с мировым уровнем новизны технического решения. Мировой уровень новизны - первый из триады признаков (критериев) изобретения.

Далее, совокупности отличительных существенных признаков заявляемого устройства не являются простыми суммами известных технических результатов применения порознь известных устройств и их фрагментов. Имеет место «эмерджентность», т.е. «сверхэффект» (в патентоведческом значении этого термина), которая(ый) не была(ыл) очевидным для специалиста из достигнутого уровня техники и военной тактики, разумеется, до рассмотрения заявляемого решения. Со спектром дополнительных технико-эксплуатационных возможностей. Это убедительно демонстрирует изобретательский уровень разработки как второй из триады квалификационных признаков изобретения.

Третий квалификационный признак, - промышленная применимость, - также неоспорим и вытекает, прежде всего, из того же накопленного опыта проектирования, производства (ВПК) и эксплуатации (практического использования) технических средств перехвата БПЛА (дронов) и комплексов на их основе, а также из тактических наработок и опыта применения.

Заявляемое устройство, на примере боеприпаса с четырехсекционным грузовым отделением, представлено на фиг. 1 и 2, где позициями обозначены:

1 - хвостовая, сборной конструкции, часть боеприпаса; 2 - головная часть боеприпаса; 3 - задний ведущий (направляюще-обтюрирующий) поясок на хвостовой части боеприпаса; 4 - передний ведущий (направляюще-обтюрирующий) поясок на головной части боеприпаса; 5 - осевой несущий стержень переднего расположения; 6 - соединение (жесткая взаимосвязь) головной и хвостовой частей боеприпаса; 7 - кольцевой зазор между торцами частей 1 и 2 (по внешнему диаметру): 8 - перегородки секций грузового отделения боеприпаса (здесь в количестве четырех, крестообразные в совокупности) 9 - секции (здесь в количестве четырех) грузового отделения; 10 - секции ловчей сети в укладке (здесь четыре); 11 - периферийные металлические элементы в структуре секций ловчей сети; 12 - поводки (индивидуальные) секций ловчей сети; 13 - передняя торцевая стенка (с положительной конусностью) хвостовой части боеприпаса; 14 - пороховой метательный заряд с капсюлем-воспламенителем; 15 - вышибной заряд (например, пороховой).

На фиг. 1 полусхематически показано устройство антидронового боеприпаса на примере четырехсекционного грузового отделения с четырьмя одинаковыми ловчими сетями (по одной в секции), вид сбоку в разрезе, где L - величина открытого кольцевого зазора между головной и хвостовой частями боеприпаса.

На фиг. 2 - разрез А-А на фигуре 1.

Антидроновый боеприпас для гранатомета содержит калиберную хвостовую часть 1 с осевым несущим стержнем 5 переднего расположения и закрепленную на конце последнего (5) калиберную головную часть 2 с обтекателем, образующими кольцевое грузовое отделение для полезной нагрузки. Хвостовая часть 1 включает в себя пороховой метательный заряд 14 с капсюлем-воспламенителем и задний ведущий (направляюще-обтюрирующий) поясок 3. Головная часть включает в себя передний ведущий (направляюще-обтюрирующий) поясок 4 и вышибной заряд 15. Полезная нагрузка выполнена в виде неотделяемой, посредством поводка, ловчей сети с равномерно распределенными и закрепленными на ней периферийными металлическими элементами (здесь шариками) 11 (см. фиг. 1) в укладке. При этом предусмотрена возможность куполообразного раскрытия ловчей сети при срабатывании вышибного заряда 15, с миделем раскрытой ловчей сети, превышающим мидель боеприпаса.

Грузовое отделение разделено осесимметрично продольными перегородками 8 на минимум две одинаковые грузовые секции 9 (здесь пример с четырьмя секциями 9). В каждой из которых (9) размещено по одной секции 10 упомянутой ловчей сети (итого здесь их четыре). Каждая секция 10 ловчей сети снабжена индивидуальным поводком 12, в совокупности образующими упомянутый поводок.

Передняя стенка 13 хвостовой части 1 боеприпаса, являющаяся одновременно задней стенкой грузового отделения, выполнена, предпочтительно, наклонной, с прямой конусностью (см. фиг. 1).

Отделение ловчей сети (как и ее секций 10) от остальной части боеприпаса не предусмотрено (постоянство связи ловчей сети 10 с головной частью 2 связками «строп» секций 10 ловчей сети или индивидуальными поводками 12 как продолжением строп во внутреннем пространстве боеприпаса).

Один из ведущих (направляюще-обтюрирующих) поясков (3 или 4) может отсутствовать.

Конструкция предполагает возможность производства с переделкой российских гранат серийного производства ВОГ-25, ВОГ-25П для подствольных гранатометов калибром 40 мм.

Описанное устройство работает (функционирует) следующим образом.

Способ нейтрализации (с перехватом) БПЛА заявляемым боеприпасом заключается в следующей последовательности операций (материальными средствами над материальными объектами):

- при обнаружении БПЛА, выработки прогноза и параметров перехвата (главное - ожидаемой дистанции/дальности встречи) и определения БПЛА как цели, заряжают (если это не было сделано ранее) боеприпас в гранатомет со стволом (предпочтительно нарезным) и стреляют боеприпасом по БПЛА, используя капсюль-воспламенитель и метательный заряд 14;

- получив начальную скорость и закрутку благодаря ведущим пояскам 3, 4, на участке внутренней баллистики, боеприпас (снаряд) выходит на участок внешней баллистики (траектории), приближаясь к предполагаемому месту встречи с БПЛА;

- в устройстве с пороховым вышибным устройством 15 (в отличие от возможного пневматического с лобовыми сквозными отверстиями для встречного потока воздуха из окружающего пространства) проблемы преждевременного смещения ловчей сети 10 в укладке на этапе внутренней баллистики вообще нет, а за срезом ствола гранатомета, с заданной задержкой времени, срабатывает упомянутое вышибное устройство 15, продукты сгорания пороха которого под давлением выталкивают секции 10 ловчей сети с элементами 11 - каждую через «свой» сектор кольцевого зазора 7;

- при этом прямая конусность поверхности 13 существенно облегчает выход секций 10 (оказывает меньшее сопротивление в сравнении с поперечно ориентированной у прототипа) - вбок, и хвостовая часть 1 «остается в стороне» как препятствие на пути раскрытия секции 10, в совокупности все секции 10 раскрываются синхронно, образуя практически осесимметричную систему, элементы 11 за счет центробежных сил способствуют куполообразному раскрытию ловчей сети, а поводки 12 удерживают секции 10 и сеть в целом на боеприпасе;

- в случае удачного перехвата БПЛА («попадания» в него, хотя на самом деле, наоборот, БПЛА «попадает» в секции 10 ловчей сети), благодаря превышению миделя куполообразно раскрытой ловчей сети над миделем боеприпаса (по максимальному диаметру боеприпаса - его калибра), БПЛА попадает в ловчую сеть, запутываясь в ней, в частности, по причине работающих его винтомоторных групп (движителя);

- при попадании БПЛА в ловчую сеть его импульс тела (количество движения) передается ловчей сети, что резко уменьшает скорость системы «боеприпас с ловчей сетью плюс БПЛА», которая «заваливается» вниз и падает, завершая нейтрализацию цели;

- в случае неудачного перехвата БПЛА («промаха»), например по причине ошибок прогноза, умелого маневрирования цели и т.д., в самоуничтожении подрывом (в самоликвидаторе) надобности нет по причине безопасности боеприпаса для окружающих (не считая кинетическую энергию при падении).

Использование предполагаемого изобретения позволит устранить или существенно ослабить перечисленные выше недостатки прототипа. Конкретно - повысить надежность осесимметричного раскрытия (развертывания) ловчей сети снаружи за хвостовой частью боеприпаса, т.е. из транспортного положения в укладке в грузовом отделении, в рабочее положение, причем при уменьшенном сопротивлении со стороны переднего торца хвостовой части.

Антидроновый боеприпас для гранатомета содержит калиберную хвостовую часть (1) с осевым несущим стержнем (5) переднего расположения и закрепленную на конце стержня калиберную головную часть (2) с обтекателем, образующие кольцевое грузовое отделение для полезной нагрузки. Хвостовая часть (1) включает в себя пороховой метательный заряд (14) с капсюлем-воспламенителем и задний ведущий поясок (3). Головная часть включает в себя передний ведущий поясок (4) и вышибной заряд (15). Грузовое отделение разделено осесимметрично продольными перегородками (8) на одинаковые грузовые секции (9). В каждой секции размещено по одной секции (10) ловчей сети с периферийными металлическими элементами (11). Секции (10) ловчей сети снабжены индивидуальными поводками (12), в совокупности образующими упомянутый поводок. Передняя стенка (13) хвостовой части (1) боеприпаса, являющаяся одновременно задней стенкой грузового отделения, выполнена, наклонной, с прямой конусностью. Технический результат - повышение надежности раскрытия ловчей сети снаружи за хвостовой частью боеприпаса, уменьшение сопротивления. 1 з.п. ф-лы, 2 ил.

1. Антидроновый боеприпас для гранатомета, содержащий калиберную хвостовую часть с осевым несущим стержнем переднего расположения и закрепленную на конце последнего калиберную головную часть с обтекателем, образующие кольцевое грузовое отделение для полезной нагрузки, при этом хвостовая часть включает в себя пороховой метательный заряд с капсюлем-воспламенителем и задний ведущий поясок, головная часть включает в себя передний ведущий поясок и вышибной заряд, а полезная нагрузка выполнена в виде неотделяемой, посредством поводка, ловчей сети с равномерно распределенными и закрепленными на ней периферийными металлическими элементами в укладке, с возможностью куполообразного раскрытия ловчей сети при срабатывании вышибного заряда, с миделем раскрытой ловчей сети, превышающим мидель боеприпаса, отличающийся тем, что грузовое отделение разделено осесимметрично продольными перегородками на минимум две одинаковые грузовые секции, в каждой из которых размещено по одной секции упомянутой ловчей сети с индивидуальными поводками, в совокупности образующими упомянутый поводок.

2. Антидроновый боеприпас по п. 1, отличающийся тем, что передняя стенка хвостовой части боеприпаса, являющаяся одновременно задней стенкой грузового отделения, выполнена наклонной с прямой конусностью.