Способ усиления мощности боеголовки
Изобретение относится к военной технике и может быть использовано в боеголовках летательных аппаратов и торпед. В средстве доставки (СД) боеголовки к цели формируют взрывчатое вещество (ВВ) из конструктивных элементов СД и компонентов неизрасходованного жидкого или твердого топлива, используемого СД. Для обеспечения стехиометрического соотношения между горючим и окислителем при формировании ВВ используют дополнительные, загружаемые заранее в СД компоненты. Для обеспечения надежного инициирования ВВ в СД располагается дополнительное инициирующее или химическое вещество. При использовании боеголовки из инертных материалов ВВ детонирует после поражения боеголовкой цели. Изобретение позволяет увеличить мощность поражающего действия боеголовки. 5 з.п. ф-лы.
Масса заряда взрывчатого вещества (ВВ) в боеголовке, которая в конечном счете и определяет боевую мощь (мощность), ракеты, торпеды, торпеды-ракеты, беспилотного летательного или плавающего аппарата (далее аппарат) обычно составляет незначительную часть от общей массы аппарата. Согласно [1] в неуправляемых авиационных ракетах отношение массы ВВ к полной массе боевой части обычно составляет: более 0,35 для фугасных; 0,25-0,35 для осколочных; 0,15-0,25 для осколочно-фугасных и менее 0,15 для проникающих. В неуправляемых торпедах: японских (тип 93 модели: 1; 3; А, В) и американской (Мк-15) отношение массы заряда к массе торпеды составляло 0,18-0,28.
Известно, что в управляемых аппаратах, в т.ч. современных, это соотношение еще меньше, т.к. на аппаратах дополнительно монтируются блоки управления полетом (ходом, в случае движения в воде), также системы обеспечения их работы.
При подлете (подходе) аппаратов к цели в топливных отсеках всегда остается какое-то количество неизрасходованного топлива (условие достижения аппаратом цели), компоненты которого во время поражения цели (удар, возгорание, взрыв), разлагаются под действием высоких давлений и температур, например, сгорают вблизи очага взрыва, при этом, скорее всего не достигается нормальная детонация - высший режим взрывчатого превращения [2], т.к. для этого не создаются специальные условия. Неизрасходованное топливо, сгорая, практически не добавляет мощности боезаряду (боеголовке).
Применяемые в аппаратах топливные компоненты, в принципе, являются энергетическими материалами и при правильном их использовании могут эффективно повышать мощность боеголовки, например, ее боезаряда, если во время поражения объекта будут созданы условия для обеспечения их нормальной детонации, в т.ч. при условии синхронного инициирования совместно с основным (штатным) зарядом боеголовки.
Технический результат заявленного изобретения заключается в повышении мощности, поражающего действия боеголовки за счет вовлечения в детонационный процесс дополнительных компонентов, которые присутствуют на борту аппарата и предназначены для другой цели, например, для обеспечения полета, а не для обеспечения процесса детонации взрывчатого вещества.
Указанный технический результат достигается за счет того, что в процессе поражения цели боеголовкой, доставляемой к объекту ракетой-носителем, торпедой, торпедой-ракетой, каким-либо другим беспилотным летательным или плавающим аппаратом (аппаратом), дополнительно участвует взрывчатое вещество, сформированное из компонентов неизрасходованного жидкого или твердого топлива используемого аппаратом для транспортировки боеголовки.
Кроме того, для формирования ВВ используется жидкое и твердое топливо совместно.
Кроме того, для формирования ВВ используются дополнительные компоненты, которые загружаются в аппарат заранее, специально для обеспечения стехиометрического соотношения между горючим (горючими) и окислителем (окислителями) к моменту их детонации и/или для повышения ударно-волновой чувствительности ВВ.
Кроме того, для обеспечения условий надежного инициирования ВВ, сформированного из неизрасходованного топлива, в аппарате располагается дополнительное инициирующее устройство или химическое вещество (вещества), способное вызвать детонацию ВВ при контакте с ним.
Кроме того, для формирования ВВ используются не только топливо, но и конструктивные элементы аппарата.
Кроме того, при использовании боеголовки, изготовленной из инертных материалов (материала, вещества), сформированное ВВ детонирует после поражения боеголовкой цели или после выполнения боеголовкой какой-либо запланированной задачи.
В случае использования в аппарате жидкого топлива, например, двухкомпонентного, состоящего из окислителя (О) и горючего (Г), непосредственно перед инициированием (подрывом) основного боезаряда (боеголовки), не израсходованные к данному моменту компоненты топлива О и Г, смешиваются между собой, желательно в стехиометрическом соотношении, что несложно обеспечить, если О и Г располагаются в отсеках состоящих из отдельных секций или разделенных на еще более малые отсеки. При приближении к цели О и Г смешиваются между собой в требуемом соотношении, например, по команде бортового компьютера, который отслеживает остатки топливных компонентов в аппарате. Образуемая жидкая взрывчатая смесь (ЖВС), чувствительность которой к взрыву может быть достаточно высокой, детонирует вместе с основным зарядом боеголовки, тем самым увеличивая суммарную массу (мощность) одновременно взрываемого заряда ВВ, его пробивную способность, разрушающий и поражающий эффект, в т.ч. за счет увеличения радиуса поражения.
Здесь и далее по тексту в качестве окислителя и горючего подразумеваются любые О и Г, которые использовались, используются сейчас или будут использоваться в ракетной, торпедной и другой аналогичной технике, доставляющей боеголовки к цели с зарядом или без него. К ним, например, относятся: смеси на основе азотной кислоты (меланжи), диазота тетраоксид, гидразин, перекись водорода, жидкий кислород, керосины и др. жидкие углеводороды, спирты и пр.
Образующаяся детонирующая ЖВС является дополнительным, дублирующим, инициатором (промежуточным детонатором) для инициирования заряда ВВ боеголовки (основного боезаряда), что значительно повышает надежность инициирования заряда боеголовки. Случаи обнаружения не взорвавшихся авиабомб, ракет, торпед широко известны во всем мире.
При смешивании топливных компонентов могут использоваться известные технические приемы, как пассивные, так и активные, например, создающие турбулентность во время процесса смешения жидких компонентов.
Условия для смешения компонентов создаются в результате ликвидации преград между отдельными емкостями (секциями, отсеками), где находятся остатки О и Г, в результате чего компоненты оказываются в одном замкнутом пространстве и смешиваются между собой естественным образом или принудительно. Возможно открытие специальных клапанов или др. запирающих устройств, а также разрушение перегородок (мембран), в результате чего сосуды (секции) с О и Г становятся системой сообщающихся сосудов.
Техническое решение о разрушении преграды между компонентами может быть простым или достаточно сложным. В качестве примера простого решения, на наш взгляд, можно считать использование прочного, например, металлического, стержня, проходящего сквозь боеголовку, принимающего удар первым при поражении цели и разрушающего перегородки, мембраны своей задней частью. В качестве примера более сложного решения можно считать использование системы, которая производит механические действия по команде бортового компьютера, в т.ч. ликвидация перегородок, мембран, открытие клапанов или др. препятствий между О и Г, с изоляцией топлива от блока, в котором происходит его сгорание (обычно в задней части аппарата).
Закрытие продуктопроводов к соплам и изоляция ЖВС может производиться (как вариант) за время (от долей до первых секунд), когда уже ни что, не может помешать аппарату достигнуть цели, т.е. не исключается, что во время выполнения вышеназванных операций аппарат некоторое ограниченное время может двигаться по инерции.
Для того, чтобы снизить долю инертных материалов, не участвующих в детонационном процессе ЖВС, следует отдельные стенки сосудов, перегородки, клапана и др. металлические части в последней ступени или в отсеке, примыкающем к боеголовке, изготавливать из алюминия, магния, их сплавов или др. металлов и сплавов, которые могут повышать теплоту взрывчатого превращения сформированной смеси, участвуя, пусть даже во вторичных реакциях, взрывного процесса. Энергетическая мощность заряда может быть значительно повышена при условии тщательного смешения мелких металлических фрагментов (1-25 мм) с ЖВС. Одним из вариантов получения мелких фрагментов является вариант изготовления металлических деталей с глубокими насечками или сквозными просечками, прорезями, отверстиями и т.п.
Для достижения большей мощности и повышенной чувствительности ЖВС, желательно, чтобы топливные компоненты смешивались между собой в стехиометрическом соотношении, для чего в ближних к головной части топливных отсеках аппарата, например, в последней ступени, компоненты должны находиться именно в таком весовом соотношении или близком к нему, например, в пределах не более ±3-5% (уточняется для конкретной пары О и Г). Если, в реальных условиях, получить стехиометрическое соотношение технически достаточно сложно то, надо хотя бы добиться того, чтобы смесь О и Г оказалась взрывчатой, что уточняется экспериментально, при этом допускается вариант размещения в последней ступени избытка О или Г.
С целью повышения ударно-волновой чувствительности ЖВС возможно, в требуемый момент, впрыскивание, распыление в ЖВС небольшого, но достаточного для этого, количества сенсибилизатора (обычно от долей до первых % от общей массы ЖВС, в зависимости от ее свойств).
Для повышения надежности инициирования полученной ЖВС допускается применение дополнительного инициатора: штатное, например, заводское изделие или химическое вещество, попадание которого в ЖВС приводит к ее детонации. Такие компоненты подбираются индивидуально в каждом конкретном случае. Например, для инициирования ЖВС, полученную смешением диазота тетраоксида (амила) с керосином можно использовать эвтектический калиево-натриевый сплав. Вариант использования сплава в качестве инициатора представлен в Патенте РФ на изобретение №2416781 в разделе 7 при описании конструкции мины [3].
Своевременный подрыв дополнительного заряда ЖВС в хвостовой части аппарата обеспечивает экранирующее действие на продукты взрыва основного заряда боеголовки, тем самым повышая его разрушающее, проникающее действие в заданном направлении, т.е. в направлении поражаемого объекта.
Для формирования дополнительного заряда ВВ (ВВ из топлива) может быть использовано и неизрасходованное твердое ракетное топливо, однако, и в этом случае, для усиления мощности боеголовки следует стремиться обеспечить наивысший режим взрывчатого превращения - нормальную детонацию [2]. Одним из вариантов создания таких условий является вариант наполнения, в нужный момент, полностью или частично, полой части (частей) трубчатого элемента (элементов) твердого ракетного топлива (цельного или собираемого из отдельных сегментов) жидким или твердым окислителем, что отрабатывается для конкретных марок топлив, их свойств, размеров и условий применения. На наш взгляд, наиболее простым техническим решением, в этом случае, может быть расположение отсека с жидким окислителем в непосредственной близости к боеголовке. В принципе, во взрывном деле, в горной промышленности и в гидротехническом строительстве уже имеется определенный опыт работы со списанными боеприпасами, в т.ч. с использованием смесевых ВВ на основе баллиститных ракетных твердых топлив [4-6].
В случае использования в качестве топлива самовоспламеняющихся при смешивании компонентов, смешение следует производить непосредственно перед поражением цели, т.е. за время не более того, в течение которого происходит самовоспламенение смеси (доли секунды - первые секунды, устанавливается для конкретной смеси). При этом, смешение должно происходить в замкнутом объеме, например, при закрытой сопловой (хвостовой) части аппарата.
При использовании боеголовки из инертных материалов (материала), так называемой «болванки», или боеголовки с каким-либо поражающим, но не взрывчатым наполнителем (элементом), инициирование сформированного заряда ВВ, должно производиться с некоторой задержкой относительно момента поражения цели боеголовкой, иначе боеголовка может быть разрушена прежде, чем будет выполнена задача, предназначенная ей.
Литература
1. Авиационные средства поражения. Под общ. редакцией Ф.П. Миропольского, М.: Военное изд-во, 1995, - 254 с.
2. Физика взрыва / Под ред. Л.П. Орленко. - Изд. 3-е, испр. - В 2 т. T.1 - М., Физматлит, 2004. - 832 с.
3. Патент РФ на изобретение №2416781 Способ формирования заряда ВВ. Приоритет 19.08.2009 г.
4. Глинский В.П. и др. Утилизация широкой номенклатуры списанных порохов и баллиститных ракетных твердых топлив. Комплексная утилизация обычных видов боеприпасов. VI Международная научно-техническая конференция. М.: Оружие и технологии, 2005. с.206-210.
5. Щукин Ю.Г., Добрынин А.А., Галкин В.В. Применение снятых с вооружения боеприпасов при взрывных работах в промышленности Безопасность труда в промышленности №9, 1993, с.23-25.
6. Дорофеев Е.И., Кушнарев Д.М., Добрынин А.А. Применение нитроглицериновых порохов в виде горизонтальных зарядов при строительстве протяженных выемок взрывом на выброс. Специальные методы выполнения мелиоративных строительных работ и средства для их реализации. М., ВНИИГиМ, 1988.
1. Способ усиления мощности боеголовки, доставляемой к поражаемой цели ракетой-носителем, торпедой, торпедой-ракетой, каким-либо другим беспилотным летательным или плавающим аппаратом (аппаратом), отличающийся тем, что кроме боеголовки в поражении цели участвует взрывчатое вещество (ВВ), сформированное из компонентов неизрасходованного жидкого или твердого топлива, используемого аппаратом для транспортировки боеголовки.
2. Способ по п.1, отличающийся тем, что для формирования ВВ используется жидкое и твердое топливо совместно.
3. Способ по п.1, отличающийся тем, что для формирования ВВ используются дополнительные компоненты, которые загружаются в аппарат заранее для обеспечения стехиометрического соотношения между горючим (горючими) и окислителем (окислителями) к моменту их детонации и/или для повышения ударно-волновой чувствительности ВВ.
4. Способ по п.1, отличающийся тем, что для обеспечения условий надежного инициирования ВВ, сформированного из неизрасходованного топлива, в аппарате располагается дополнительное инициирующее устройство или химическое вещество (вещества), способное вызвать детонацию ВВ при контакте с ним.
5. Способ по п.1, отличающийся тем, что для формирования ВВ используется не только топливо, но и конструктивные элементы аппарата.
6. Способ по п.1, отличающийся тем, что при использовании боеголовки, изготовленной из инертных материалов (материала, вещества), сформированное ВВ детонирует после поражения боеголовкой цели или после выполнения боеголовкой какой-либо запланированной задачи.
