Осколочно-фугасная боеголовка

 

Изобретение относится к области военной техники и может быть использовано в реактивных снарядах систем залпового огня, а также и в других осколочно-фугасных боеприпасах. Задачей изобретения является накопление максимального избыточного давления во фронте ударной волны, что приведет к повышению эффективности фугасного действия боеголовки. Поставленная задача решается тем, что осколочно-фугасная боеголовка содержит корпус с разъемным дном и с равномерно сужающейся носовой частью, расположенные в корпусе заряд взрывчатого вещества (ВВ), слой готовых осколков, головной взрыватель с инициирующим зарядом ВВ, причем боеголовка снабжена твердотельным неодимовым лазером с накачкой взрывом заряда конденсированного ВВ, полой центральной трубкой, при этом центральная трубка состоит из отрезков, разделенных детонаторами со светочувствительным вторичным ВВ, имеющим центральное отверстие диаметром, равным внутреннему диаметру центральной трубки, и отстоящими друг от друга на расстоянии, равном где d - радиус заряда ВВ боеголовки; D - скорость детонации ВВ; t₂ = t_p - t₁, где t_p - время разрушения оболочки; t₁ = (d/2)/D - время прохождения детонационной волны от точки инициирования до боковой поверхности оболочки, причем t_p= t₁+t₂< τ, τ - время активации взрывчатого вещества. 1 з.п.ф-лы, 2 ил., 1 табл.

Изобретение относится к области военной техники и может быть использовано в реактивных снарядах систем залпового огня, артиллерийских, авиационных и морских снарядах, а также и в других осколочно-фугасных (ОФ) боеприпасах.

Известная "Боевая часть с метанием готовых осколков при помощи взрыва взрывчатого вещества", патент США N 3742856 по классу F 42 B 13/48 от 03.07.73 г. Сущность этого изобретения состоит в том, что за счет одновременного инициирования разрывного заряда в нескольких точках по его оси, сочетания нескольких взрывчатых веществ (BB), имеющих разную скорость детонации, и придания определенной формы отдельным частям заряда, должны обеспечиваться повышенная скорость и упорядоченный разлет готовых осколков (ГО). Применение трех BB с разными скоростями детонации и предложенная конструкция разрывного заряда, а также одновременное возбуждение детонации по всей длине заряда обеспечивает распространение детонации строго в радиальном направлении и одновременный приход волны детонации к основаниям всех ГО.

Основными недостатками данной конструкции являются наличие слоя клея между взрывчатыми веществами, что может привести к неполному контакту взрывчатых веществ при детонации, а также при несрабатывании хотя бы одного элемента в системе многоточечного инициирования не будет обеспечена полная детонация.

Известен "Снаряд и метод его изготовления", патент США N 3945321 по классу F 42 B 13/48 от 23.03.76 г., принятый авторами за прототип. Этот снаряд содержит корпус с разъемной сужающейся носовой частью, слой ГО сферической формы, заряд ВВ, головной взрыватель с инициирующим зарядом ВВ и детонационную трубку. Принцип действия этой боеголовки следующий: срабатывает штатный головной взрыватель, импульс по детонационной трубке передается к заряду ВВ и происходит его детонация с переднего торца заряда ВВ, ударная волна воздействует на боковую поверхность корпуса и происходит ее разрыв с метанием ГО.

Недостатком этой боеголовки является неполная детонация заряда взрывчатого вещества, что приводит к понижению эффективности фугасного действия боеголовки.

Задачей настоящего изобретения является накопление максимального избыточного давления во фронте ударной волны, что приведет к повышению эффективности фугасного действия боеголовки.

Поставленная задача решается тем, что осколочно-фугасная боеголовка содержит корпус с разъемным дном и с равномерно сужающейся носовой частью, расположенные в корпус заряд взрывчатого вещества, слой готовых осколков, головной взрыватель с инициирующим зарядом взрывчатого вещества, причем боеголовка снабжена твердотельным неодимовым лазером с накачкой взрывом заряда конденсированного взрывчатого вещества, полой центральной трубкой, при этом центральная трубка состоит из отрезков, разделенных детонаторами (в дальнейшем - точками инициирования) со светочувствительным вторичным взрывчатым веществом, имеющими центральное отверстие диаметром, равным внутреннему диаметру центральной трубки, и отстоящими друг от друга на расстоянии, равном где d - радиус заряда взрывчатого вещества боеголовки; D - скорость детонации взрывчатого вещества; t₂ = t_p - t₁, где t_p - время разрушения оболочки, t₁ = (d/2)/D - время прохождения детонационной волны от точки инициирования до боковой поверхности оболочки, причем t_p = t₁+t₂< τ, τ - время активации взрывчатого вещества: τ = C·e^E/RT, где C - постоянная, зависящая от состава ВВ, E - энергия активации BB, R - универсальная газовая постоянная, T - температура вспышки BB. Также передний и задний торцы заряда выполнены в виде полусфер радиусом (d/2) с центрами в крайних точках инициирования, а пространство между зарядом взрывчатого вещества и корпусом боеголовки заполнено взрывчатым веществом со скоростью детонации не менее 1,1 D, причем расстояние по оси от торцев заряда взрывчатого вещества до боковой поверхности корпуса боеголовки x определяется из следующего условия: где L - общая длина заряда взрывчатого вещества, n - количество точек инициирования.

Сущность изобретения поясняется следующими фигурами: Фиг. 1. Принципиальная схема боеголовки с предлагаемой системой инициирования.

Фиг. 2. Элемент конструкции боеголовки с предлагаемой системой инициирования.

Осколочно-фугасная боеголовка содержит корпус 1 с разъемным дном 2 и с равномерно сужающейся носовой частью 3, расположенные в корпусе заряд взрывчатого вещества 4, слой готовых осколков 5, головной взрыватель 6 с инициирующим зарядом взрывчатого вещества 7, твердотельный неодимовый лазер с накачкой взрывом заряда конденсированного взрывчатого вещества 8, ребра жесткости 9, полую центральную трубку 10, при этом центральная трубка 10 состоит из отрезков 11, разделенных детонаторами со светочувствительным вторичным взрывчатым веществом 12, имеющими центральное отверстие 13 диаметром, равным внутреннему диаметру центральной трубки, и отстоящими друг от друга на расстоянии, равном

где
d - радиус заряда взрывчатого вещества боеголовки;
D - скорость детонации взрывчатого вещества;
t₂ = t_p - t₁, где t_p- время разрушения оболочки; t₁ = (d/2)/D - время прохождения детонационной волны от точки инициирования до боковой поверхности оболочки, причем t_p = t₁+t₂< τ, τ - время активации взрывчатого вещества. Также передний 14 и задний 15 торцы заряда 4 выполнены в виде полусфер радиусом (d/2) с центрами в крайних точках инициирования, а пространство между зарядом взрывчатого вещества и корпусом боеголовки заполнено взрывчатым веществом 16 со скоростью детонации не менее 1,1D, причем расстояние по оси от торцев заряда взрывчатого вещества до боковой поверхности корпуса боеголовки x определяется из следующего условия:

где L - общая длины заряда взрывчатого вещества, n - количество точек инициирования.

Для пояснения сущности изобретения рассмотрим кольцевые сечение оболочки. Запишем уравнение движения кольцевого элемента оболочки массой m₀ под действием давления продуктов детонации (ПД) P(t) с учетом ее динамического сопротивления:

где
ν - начальная скорость метания оболочки;
S - приведенная площадь кольцевого элемента, к которому приложена нагрузка, вызванная расширением ПД;
σ - динамический предел прочности материала оболочки;
f - площадь действия сопротивлению деформации кольцевого элемента оболочки.

Подставляя соотношения для нахождения вышеуказанных составляющих в уравнение движения (1), получим выражение для нахождения ν - ν(t), откуда найдем посредством метода итераций закон радиального расширения оболочки под действием ПД, имеющий вид

где
t_p =t ₁ + t₂ - время разрушения оболочки (см. фиг.2: t₁ = (d/2)/D- время прохождения ДВ от точки инициирования до боковой поверхности оболочки (отрезок AD, причем AD=AE); t₂ - время прохождения ДВ отрезка ЕС),
причем S₀ не должно превышать 0,02d, так как для стальной оболочки при значениях S₀ > 0,02d происходит ее разрушение.

Из найденного соотношения для S₀(t) методом аппроксимаций найдем выражение для нахождения t₂, оно примет вид следующей регрессионной зависимости:

где
k - коэффициент, зависящий от конструктивного исполнения оболочки боеголовки;
a₁. . .a₁₁ -численные коэффициенты, значения которых представлены в таблице.

Далее, исходя из геометрических соотношений для данной боеголовки, получим выражение для нахождения расстояния между соседними точками инициирования. Рассмотрим фиг. 2. Здесь t_AD = t₁, t_AC = t_p, AB = b, AD = d/2. При принятии этих обозначений получим следующие соотношения:

откуда AC = t_pD,
а из теоремы Пифагора

Составим систему уравнений и найдем значение b, подставив все известные соотношения для определения величин, входящих в состав системы:


при t_p = t₁ + t₂:

отсюда

При известной длине заряда L количество точек инициирования n найдем следующим образом: разделим L на b и получим некоторое число. Целая его часть и будет количеством точек инициирования n. Далее определим расстояние по оси от торцов заряда ВВ до боковой поверхности корпуса боеголовки x посредством следующих соотношений:

Данная боеголовка функционирует следующим образом: срабатывает штатный головной взрыватель 6, который инициирует первый инициирующий заряд ВВ 7. Он, в свою очередь, обеспечивает срабатывание лазера 8. Возникает когерентное излучение. Световой поток по центральной трубке 10 через отверстия 13 детонаторов 12 практически мгновенно достигает разъемное дно 2, при этом инициируя комплексным воздействием лазерного излучения детонаторы 12, которые также производят инициирование заряда ВВ 4. Фронт детонационной волны сферически распространяется из каждой точки инициирования, доходит до боковой поверхности оболочки, и начинается ее радиальное расширение. Сферическая детонационная волна продолжает распространяться далее и, дойдя до точки C и аналогичных ей для каждой точки инициирования, производит полную детонацию заряда ВВ 4. При x > 0 после того, как волна детонации от крайних точек инициирования, дойдет до переднего 14 и заднего 15 торцов заряда ВВ 4 соответственно, происходит детонация ВВ 16, а так как его скорость детонации не менее 1,1D, то принимается допущение о практически мгновенной детонации ВВ 16.

Так как при предлагаемых расчетных параметрах системы многоточечного инициирования, таких как расстояние между точками инициирования, количество точек инициирования, расстояние по оси от торцов заряда ВВ до боковой поверхности корпуса боеголовки, будет достигаться максимальное избыточное давление во фронте ударной волны за счет полной детонации заряда ВВ до разрыва оболочки, то соответственно будет повышаться фугасное действие боеголовки.

Формула изобретения

1. Осколочно-фугасная боеголовка, содержащая корпус с разъемным дном и с равномерно сужающейся носовой частью, расположенные в корпусе заряд взрывчатого вещества, слой готовых осколков, головной взрыватель с инициирующим зарядом взрывчатого вещества, отличающаяся тем, что боеголовка снабжена твердотельным неодимовым лазером с накачкой взрывом заряда конденсированного взрывчатого вещества, полой центральной трубкой, при этом центральная трубка состоит из отрезков, разделенных детонаторами со светочувствительным вторичным взрывчатым веществом, имеющими центральное отверстие диаметром, равным внутреннему диаметру центральной трубки, и отстоящими друг от друга на расстоянии, равном

где d - радиус заряда взрывчатого вещества боеголовки;
D - скорость детонации взрывчатого вещества;
t₂ = t_p - t₁, где t_p - время разрушения оболочки; t₁ = (d/2)/D - время прохождения детонационной волны от точки инициирования до боковой поверхности оболочки, причем t_р = t₁ + t₂ < τ, τ - время активации взрывчатого вещества.

2. Боеголовка по п.1, отличающаяся тем, что передний и задний торцы заряда выполнены в виде полусфер радиусом (d/2) с центрами в крайних точках инициирования, а пространство между зарядом взрывчатого вещества и корпусом боеголовки заполнено взрывчатым веществом со скоростью детонации не менее 1,1D, причем расстояние по оси от торцов заряда взрывчатого вещества до боковой поверхности корпуса боеголовки x определяется из следующего условия:

где L - общая длина заряда взрывчатого вещества;
n - количество точек инициирования.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3