Кумулятивный снаряд "калязин" к нарезному орудию
Владельцы патента RU 2406062:
Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Московский государственный технический университет имени Н.Э. Баумана" (RU)
Изобретение относится к кумулятивным снарядам к нарезному орудию. Снаряд содержит корпус с зарядом взрывчатого вещества, головной взрыватель, кумулятивную воронку, расположенную между взрывателем и зарядом взрывчатого вещества, и детонатор, расположенный в узкой части воронки. Воронка выполнена в виде тела, имеющего симметрию поворота N-ного порядка, где N=12…30, при этом элемент поперечного сечения воронки, находящийся в пределах центрального угла симметрии поворота, асимметричен относительно оси, проходящей через центр масс элемента и ось воронки. Достигается возможность реализации тангенциального движения воронки в процессе ее схлопывания. 3 з.п. ф-лы, 2 ил.
Изобретение относится к боеприпасам, а более конкретно - к кумулятивным снарядам к нарезным орудиям.
Скорость вращения снаряда вокруг продольной оси (число оборотов в секунду), необходимая для его гироскопической стабилизации на полете, определяется формулой
.
Здесь d - калибр в м, η - длина хода нареза в калибрах, ν0 - скорость снаряда, м/с. С уменьшением калибра скорость вращения увеличивается. Для артиллерийских снарядов среднего калибра n=100…300 об/с, для снарядов малого калибра n=500…2000 об/с.
Известно, что вращение кумулятивного заряда приводит к появлению центробежных сил в образующейся кумулятивной струе, что вызывает ее рассеивание в радиальных направлениях и резкое снижение пробивного действия.
Одним из известных технических решений, предназначенных для уменьшения угловой скорости кумулятивных снарядов нарезных орудий, является использование проворачивающихся (плавающих) ведущих поясков [1]. Другое известное техническое решение состоит в использовании кумулятивного заряда, проворачивающегося относительно корпуса снаряда [там же]. Оба решения связаны с усложнением конструкции и в особенности неприемлемы для малокалиберных снарядов автоматических пушек.
Настоящее изобретение направлено на преодоление указанных недостатков. Техническое решение состоит в том, что кумулятивная воронка выполняется как осесимметричное тело с симметрией поворота, причем порядок симметрии находится в пределах 12≤N≤30. При этом элемент поперечного сечения воронки, находящийся в пределах центрального угла 
(индексного угла) симметрии поворота, асимметричен относительно оси, проходящей через центр масс элемента и ось воронки, что создает возможность реализации тангенциального движения воронки в процессе ее схлопывания.
Элемент поперечного сечения воронки кумулятивного снаряда может иметь переменную толщину вдоль окружности воронки.
Кумулятивная воронка может быть выполнена с продольными уступами, расположенными вдоль образующих воронки на ее внешней или внутренней поверхности или на обеих поверхностях.
Кумулятивный снаряд может быть выполнен с возможностью вращения воронки относительно корпуса снаряда, направленного противоположно вращению корпуса, при этом угловая скорость вращения равна или близка к угловой скорости вращения корпуса снаряда.
Чертежи:
фиг.1 - вариант исполнения поперечного сечения воронки с двухсторонним оребрением;
фиг.2 - вариант исполнения поперечного сечения воронки с внутренним оребрением.
Действие снаряда основано на придании воронке в процессе ее схлопывания противовращения, направленного в противоположном направлении гироскопическому вращению снаряда, и, таким образом, получении результирующей нулевой или близкой к нулю угловой скорости воронки.
Принципиальная возможность подтверждается следующим простым расчетом.
Снаряд имеет воронку массой М со средним радиусом r=50 мм = 0,5 м.
Угловая скорость вращения снаряда ωс=2πn, n=300 об/с, 
.
Воронка схлопывается с радиальной скоростью ν.
Кинетическая энергия радиального движения воронки
частично переходит в кинетическую энергию ее вращения
Wω=ηW, η<1.
Учитывая, что 
(I - осевой момент инерции), получим выражение для угловой скорости воронки 
.
Принимая ν=500 м/с, r=0,05 м, η=0,05, получим
.
Следовательно, ωВ>ωс, 
.
Компенсация обеспечена с запасом.
Собственное вращение кумулятивной воронки («контрзакрутка») возникает как следствие сложного процесса взаимодействия детонационной волны, скользящей вдоль воронки, с фигурной (ребристой) поверхностью воронки. При этом важную роль играет перепад толщин в пределах элемента поперечного сечения воронки, приводящий к его развороту вокруг оси, проходящей через центр масс элемента.
Диапазон порядков симметрии 12≤N≤30 определяется в предположении о существовании критической векторной разницы скорости на концах дугового элемента расширяющегося или схлопывающегося металлического кольца [2]. При выполнении условия ν>νcr в первом случае будет происходить разрушение на концах элемента, во втором - потеря устойчивости.
Необходимо учитывать, что угловые скорости ωB в разных по высоте сечениях воронки будут различны, а, следовательно, условия компенсации угловой скорости в разных сечениях будут выполняться с разной степенью полноты.
Техническим результатом изобретения является увеличение эффективности действия кумулятивных боеприпасов к нарезным орудиям и возникновение возможности разработки малокалиберных кумулятивных снарядов, в первую очередь к отечественным малокалиберным автоматическим пушкам калибра 30 мм и гранатометам калибра 30 мм и 40 мм [3-5]. В настоящее время такие боеприпасы в боекомплектах этих пушек и гранатометов отсутствуют.
Литература
1. Средства поражения и боеприпасы / Под. ред. В.В.Селиванова. - М.: Издательство МГТУ им. Н.Э.Баумана, 2008. - 984 с.
2. Физика взрыва / Под ред. Л.П.Орленко, в 2-х т. - М.: ФИЗМАТЛИТ, 2004. - Т.2. - С.117.
3. Оружие России. Каталог. Т.7. Высокоточное оружие и боеприпасы. - М.: Изд-во «Военный парад», 1997. - 726 с.
4. Боеприпасы и средства поражения. Энциклопедия XXI век. Оружие России. Т. XII. - М.: Издательский дом «Оружие и технологии», 2006.
5. Новейшая энциклопедия вооружения / Под ред. Р.Возняка // Пер. с пол. - В 2 т. - Минск: ООО «Попурри», 2004.
1. Кумулятивный снаряд к нарезному орудию, содержащий корпус с зарядом взрывчатого вещества, головной взрыватель, кумулятивную воронку, расположенную между взрывателем и зарядом взрывчатого вещества, детонатор, расположенный в узкой части воронки, отличающийся тем, что воронка выполнена в виде тела, имеющего симметрию поворота N-го порядка, где N=12…30, при этом элемент поперечного сечения воронки, находящийся в пределах центрального угла симметрии поворота, асимметричен относительно оси, проходящей через центр масс элемента и ось воронки.
2. Снаряд по п.1, отличающийся тем, что элемент поперечного сечения воронки имеет переменную толщину вдоль окружности воронки.
3. Снаряд по п.1 или 2, отличающийся тем, что воронка выполнена с продольными уступами, расположенными вдоль образующих воронки на ее внешней или внутренней поверхности или на обеих поверхностях.
4. Снаряд по п.1, отличающийся тем, что он выполнен с возможностью вращения воронки относительно корпуса снаряда, направленного противоположно вращению корпуса, при этом угловая скорость вращения равна или близка к угловой скорости вращения корпуса снаряда.
