Осколочно-фугасный боеприпас по схеме "слойка"



Осколочно-фугасный боеприпас по схеме "слойка"
Осколочно-фугасный боеприпас по схеме "слойка"
Осколочно-фугасный боеприпас по схеме "слойка"
Осколочно-фугасный боеприпас по схеме "слойка"

 


Владельцы патента RU 2401977:

Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Московский Государственный Технический Университет им. Н.Э. Баумана" (RU)

Изобретение относится к осколочно-фугасным боеприпасам. Боеприпас содержит корпус, взрыватель, основной заряд высокоэнергетического взрывчатого вещества с пониженной скоростью детонации, дополнительный заряд мощного взрывчатого вещества с высокой скоростью детонации, выполненный в виде слоев с толщиной, большей критического диаметра детонации, между которыми размещен основной заряд, и осевое инициирующее устройство. Слои дополнительного заряда расположены в плоскостях радиальных сечений боеприпаса вдоль его оси, при этом скорость передачи инициирующего импульса D0 по слоям должна удовлетворять следующему соотношению , где D1, D2 - скорости детонации дополнительного и основного зарядов соответственно. При срабатывании устройства возбуждается детонация основного заряда в пересжатом режиме с образованием маховских детонационных волн и высокоскоростных струй продуктов детонации, разлетающихся в воздух после разрушения корпуса, что обеспечивает повышение параметров осколочного и фугасного действий для боеприпаса в целом. 1 з.п. ф-лы, 4 ил.

 

Область техники

Изобретение относится к оборонной технике и может быть использовано в осколочно-фугасных боеприпасах (БП), предназначенных для поражения целей осколками и фугасным действием. Кроме того, при наполнении соответствующим снаряжением может использоваться как химический, дымовой, объемно-детонирующий, и др. БП, в которых имеет место взрывное разбрасывание жидкого, порошкового или пастообразного снаряжения.

Уровень техники

Известно множество конструкций осколочно-фугасных БП (см., например, каталог «Оружие России», т.7. - М.: АОЗТ «Военный Парад», 1997). Основными элементами этих конструкций являются корпус, снаряжение, взрыватель и, как правило, центральный стакан с дополнительным разрывным зарядом взрывчатого вещества (ВВ), выполняющим функции передачи и усиления инициирующего импульса от взрывателя к снаряжению (основному заряду) БП.

Известно близкое техническое решение по патенту RU 2271511, кл. F42B 4/18 «Имитационный боеприпас пониженного риска», принятое в качестве аналога. БП включает в себя корпус, осесимметрично расположенный заряд ВВ и энергетический блок с горючим веществом и добавками, с диапазоном соотношения масс заряда и блока от 15/85 до 80/20. Заряд выполнен в виде двух или большего количества секций, расположенных компактно или рассредоточенных вдоль оси БП, при этом секции могут быть выполнены в виде одинаковых или различных геометрических форм, таких, например, как цилиндр, конус, усеченный конус, полусфера, или в виде сочетания различных геометрических форм, а энергетический блок заполняет все пространство между секциями разрывного заряда и внутренней поверхностью корпуса БП.

Целью этого изобретения являлось создание БП с пониженным содержанием ВВ, для чего часть ВВ заменяется на энергетический блок. Утверждается, что выполнение БП по данному техническому решению приведет к «существенному увеличению параметров ударных и звуковых волн и размеров огненного шара» по сравнению с зарядами, целиком состоящих из ВВ, вследствие «формирования сложной волновой конфигурации в энергетическом блоке под действием детонационных процессов», происходящих в секциях заряда ВВ.

Общими признаками с предлагаемым осколочно-фугасным БП является наличие корпуса, взрывателя, центрального разрывного заряда с секциями, расположенными компактно или рассредоточенными вдоль оси БП по всей его длине. Замена части ВВ в БП на энергетические блоки приводит к увеличению полной энергии взрыва, однако формирование просто «сложной волновой конфигурации в энергетическом блоке» само по себе не позволяет существенно повысить параметры взрывных волн.

Наиболее близким аналогом предлагаемого изобретения, выбранным за прототип, является техническое решение, описанное в патенте RU 2341760, кл. F42B 12/20 «Осколочно-фугасный боеприпас по схеме «Звезда», в котором в осколочно-фугасном БП, содержащем корпус, взрыватель, основной заряд высокоэнергетического ВВ с пониженной скоростью детонации и дополнительный заряд мощного ВВ с высокой скоростью детонации, дополнительный заряд мощного ВВ по всей длине выполнен с радиальными лучами, образующими кумулятивные выемки, в которых располагается основной заряд. При таком техническом решении к важнейшим функциям дополнительного заряда, наряду с передачей детонации от взрывателя, добавляются функции ведения высокоскоростной детонации по лучам и осуществления детонации основного заряда в пересжатом режиме. В этом случае затухания детонационных волн (ДВ) в основном заряде не происходит, поскольку пересжатый режим поддерживается детонацией соседних лучей дополнительного заряда, ограничивающих кумулятивные выемки. Более того, схлопывание пересжатых ДВ приводит к формированию в основном заряде маховских ДВ, имеющих существенно более высокие параметры, чем в случае нормальной детонации. После выхода маховских ДВ на корпус и его дробления образовавшиеся осколки (или готовые поражающие элементы) будут иметь более высокие начальные скорости метания, а в направлении осей кумулятивных выемок продукты детонации основного заряда будут разлетаться в виде локальных высокоскоростных газовых струй, в головной части которых формируются мощные воздушные УВ.

В этом решении основными общими признаками с предлагаемым изобретением являются наличие двух зарядов ВВ (основного и дополнительного с размещением основного заряда в полостях дополнительного) с различными энергетикой и скоростями детонации. Основной недостаток заключается в сложной технологии изготовления дополнительного заряда с кумулятивными выемками по всей длине.

Раскрытие изобретения

Решаемой задачей настоящего изобретения является создание осколочно-фугасного БП, более простого в технологическом плане, но не менее эффективного, чем прототип.

Указанная задача решается тем, что в известном техническом устройстве, содержащем корпус, взрыватель, основной заряд высокоэнергетического ВВ с пониженной скоростью детонации, дополнительный заряд мощного ВВ с высокой скоростью детонации, выполненный в виде слоев с толщиной, большей критического диаметра детонации, между которыми размещен основной заряд, и осевое инициирующее устройство, слои дополнительного заряда расположены в плоскостях радиальных сечений БП вдоль его оси, при этом скорость передачи инициирующего импульса D0 по слоям должна удовлетворять следующему соотношению

,

где D1, D2 - скорости детонации дополнительного и основного зарядов соответственно.

Возможен вариант выполнения слоев дополнительного заряда с переменной толщиной, уменьшающейся от оси к корпусу БП.

Перечень чертежей

Фиг.1 - схема БП;

Фиг.2 - схема распространения и взаимодействия ДВ в зарядах при конечной скорости детонации передачи инициирующего импульса по слоям;

Фиг.3 - схема распространения и взаимодействия ДВ в зарядах при бесконечной скорости передачи инициирующего импульса по слоям;

Фиг.4 - схема формирования струй при развитии неустойчивости на границе раздела между продуктами реакции основного заряда и воздуха.

Осуществление изобретения

На чертежах цифрами и буквами обозначены:

1 - верхняя крышка;

2 - осевое инициирующее устройство;

3 - корпус БП;

4 - слои дополнительного заряда;

5 - основной заряд;

6 - нижняя крышка;

7 - взрыватель;

D0 - скорость передачи инициирующего импульса по слоям;

D1 - скорость детонации дополнительного заряда;

D2 - скорость детонации основного заряда;

D3 - скорость маховской ДВ в основном заряде;

r - расстояние от места взрыва.

На фиг.1 представлена схема БП по предлагаемому изобретению. Здесь слои дополнительного заряда 4 выполнены с постоянной толщиной. Пространство между слоями заполнено основным зарядом 5, в качестве которого могут быть использованы различные высокоэнергетичные ВВ, например, термобарические составы (ТБС). Инициирующий импульс по слоям дополнительного заряда 4 от взрывателя 7 может передаваться по оси БП различными способами, например детонацией по осевому инициирующему заряду (как показано на фиг.1); размещением внутри осевого заряда инициирующей проволочки, которая взрывается при пропускании по ней электрического тока и инициирует осевой заряд по всей длине одновременно; размещением по оси БП гирлянды детонаторов (по одному на слой) для инициирования слоев, и т.д. Анализ этих способов передачи инициирующего импульса показывает, что все они могут быть сведены к двум основным - передача импульса с конечной и бесконечной скоростью вдоль оси.

На фиг.2 представлена схема распространения и взаимодействия ДВ в зарядах 4 и 5 при конечной скорости передачи инициирующего импульса между слоями 4, окружающими слой основного заряда 5. Если, например, инициирующий импульс распространяется вдоль оси БП со скоростью детонации D0, последовательно инициируя слои 4, в которых ДВ движутся со скоростью D1, то это приводит к образованию ДВ в заряде 5, распространяющихся со скоростью D2. Косое взаимодействие ДВ от зарядов 2 и 4 начинается в углах заряда 5, прилегающих к осевому заряду 2, затем происходит сложная картина взаимодействия ДВ от разных зарядов, и, в конечном счете, устанавливается картина, показанная на фиг.2. Здесь косое взаимодействие ДВ D2 может привести к образованию маховской ДВ, распространяющейся в 5 со скоростью D3, параметры в которой значительно выше, чем при нормальной детонации. После выхода маховских ДВ на поверхность корпуса БП происходят те же самые явления, что и в прототипе.

Найдем условие, при котором возможно возникновение маховских ДВ (фиг.2). Пусть в начальный момент времени фронт инициирующей ДВ находился в точке С. Тогда в момент времени t фронт ДВ в заряде 4 будет находиться в точке А. Длина отрезка АС будет равна

За время t от точки С в заряде 5 ДВ пройдет расстояние

и тогда положение фронта ДВ в 5 будет совпадать с отрезком AF. Для появления маховской ДВ необходимо косое взаимодействие волн, поэтому дополнительно к волне AF требуется хотя бы еще одна ДВ. Она может возникнуть в точке В, когда скорость передачи импульса D0>D2 (показана на фиг.2 выходящей из точки В). Тогда условие

будет условием появления точки В и, следовательно, условием образования маховской ДВ. Из ΔАВС, с учетом (1), следует

Из ΔACD, с учетом (1) и (2), следует

Из (3), с учетом (4) и (5), имеем

Окончательно из (6) получаем условие в виде

Пример. Пусть D1=8 км/c, D2=5,6 км/c, тогда из (7) получаем D0=7,84 км/с. Это минимальное значение скорости передачи инициирующего импульса, при превышении которого происходит косое взаимодействие ДВ и формирование маховской ДВ в основном заряде, при этом чем больше будет величина D0, тем быстрее она образуется.

Более того, возможны такие схемы передачи инициирующего импульса, при котором реализуется случай предельной скорости D0→∞. Например, это происходит при одновременном инициировании осевого заряда по всей его длине. Тогда волновая картина будет симметричной (фиг.3), и в идеальном случае - к моменту выхода маховской ДВ со скоростью D3 на поверхность корпуса, ширина маховского мостика будет равна толщине слоя основного заряда 5.

После выхода маховской ДВ на корпус БП происходит разрушение корпуса с образованием высокоскоростных осколков (или готовых поражающих элементов) и струй горящих продуктов взрыва (ПВ), только, в отличие от прототипа, где эти струи были заданы самой геометрией БП, здесь механизм их образования иной.

Известно, что на поверхности расширяющихся в воздух ПВ происходит развитие неустойчивости Рэлея-Тейлора. Применительно к нашему случаю это выглядит так (фиг.4). В момент выхода маховской ДВ (начальный момент времени t=0) граница является гладкой, в следующий близкий момент времени t1 она становится возмущенной (волнообразной), и из этих волн с течением времени по конкурирующему механизму образуются отдельные сверхзвуковые струи ПВ (момент времени t2), содержащие горящие частицы металла (оставшиеся после пересжатой детонации ТБС). Перед каждой струей движется воздушная ударная волна, подпитываемая энергией, выделяемой при горении частиц. Вследствие струйного механизма разлета ПВ с горящими частицами разлетаются намного дальше, чем обычные газообразные ПВ.

Таким образом, в предлагаемом техническом решении реализуются все те же положительные факторы, что и в прототипе, при более простой технологии изготовления.

Возможен вариант выполнения слоев дополнительного заряда с переменной толщиной, уменьшающейся от оси к корпусу БП. В этом случае изменяется угол косого взаимодействия между ДВ D2 в заряде 5 и образование маховской ДВ может наступить еще раньше, что может рассматриваться как дополнительный положительный фактор.

БП предложенной конструкции работает следующим образом.

От взрывателя инициирующий импульс передается на осевое инициирующее устройство и распространяется в нем по длине заряда и в радиальном направлении в слоях дополнительного заряда. Внутри основного заряда, находящегося между детонирующими слоями дополнительного заряда, возникают ДВ, косое взаимодействие которых приводит к образованию маховских ДВ, характеризующихся повышенными параметрами, при выходе которых на корпус БП происходит его интенсивное разрушение на осколки и формирование струй при развитии неустойчивости на поверхности расширяющихся ПВ. После этого разлет ПВ основного заряда в окружающий воздух осуществляется в форме высокоскоростных струй вместе с образовавшимися осколками (или готовыми поражающими элементами).

1. Осколочно-фугасный боеприпас, содержащий корпус, взрыватель, основной заряд высокоэнергетического взрывчатого вещества с пониженной скоростью детонации, дополнительный заряд мощного взрывчатого вещества с высокой скоростью детонации, выполненный в виде слоев с толщиной, большей критического диаметра детонации, между которыми размещен основной заряд, и осевое инициирующее устройство, отличающийся тем, что слои дополнительного заряда расположены в плоскостях радиальных сечений боеприпаса вдоль его оси, при этом скорость передачи инициирующего импульса D0 по слоям должна удовлетворять следующему соотношению
,
где D1, D2 - скорости детонации дополнительного и основного зарядов соответственно.

2. Осколочно-фугасный боеприпас по п.1, отличающийся тем, что слои дополнительного заряда выполнены с переменной толщиной, уменьшающейся от оси к корпусу боеприпаса.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к технологии изготовления корпусов снарядов. .

Изобретение относится к боеприпасам с осевым направленным полем поражения. .

Изобретение относится к осколочно-фугасным боеприпасам. .

Изобретение относится к области боеприпасов. .

Изобретение относится к авиационным бомбовым средствам поражения, в частности к осколочно-фугасным авиабомбам. .

Изобретение относится к боеприпасам для противопехотных автоматических гранатометов. .

Изобретение относится к боеприпасам, создающим круговое поле осколков естественного дробления корпуса снаряда и осевое поле готовых поражающих элементов. .

Изобретение относится к боеприпасам осколочно-фугасного типа. .

Изобретение относится к боеприпасам, создающим круговое и осевое поля поражения. .

Изобретение относится к оборонной технике и может быть использовано при создании осколочно-фугасных боевых частей управляемых снарядов или ракет. .

Изобретение относится к ракетным снарядам с осколочно-фугасной боевой частью

Боеприпас // 2402741
Изобретение относится к боеприпасам

Изобретение относится к вооружению, в частности к ракетно-артиллерийской технике

Изобретение относится к боеприпасам, а более конкретно - к разрывным снарядам, снабженным зарядом пластизольного взрывчатого вещества (ВВ)

Изобретение относится к разрывным снарядам

Изобретение относится к области боеприпасов

Изобретение относится к боеприпасам, а более конкретно к осколочным гранатам для ручных противотанковых гранатометов

Изобретение относится к осколочно-фугасным боеприпасам

Изобретение относится к боеприпасам, более конкретно к кинетическим пучковым снарядам

Изобретение относится к области осколочных боеприпасов
Наверх