Бетонобойный боеприпас

 

Боеприпас предназначен для разрушения долговременных сооружений из железобетона, прочных каменных и кирпичных зданий. В передней части боеприпаса расположено взрывное средство образования отверстия, снабженное взрывателем. В задней части размещен проникающий разрывной снаряд, заряд взрывчатого вещества и донный взрыватель, снабженный элементом замедления. Проникающий разрывной снаряд выполнен подкалиберным или калиберным. Взрывное средство образования отверстия выполнено калиберным и снабжено кумулятивным зарядом или другим взрывным средством осевого действия. Боеприпас снабжен головным колпаком, центрующим утолщением и ведущим пояском. Центрующее утолщение размещается преимущественно на взрывном средстве образования отверстия, а ведущий поясок - на калиберном проникающем разрывном снаряде. Снаряд с подкалиберным проникающим разрывным снарядом может содержать отделяемый поддон, скрепленный со снарядом стопорами. Поддон может быть снабжен камерой высокого давления, калиброванным отверстием и ведущим пояском. Взрывное средство образования отверстия может быть выполнено в виде кумулятивной боевой части, содержащей кумулятивную воронку, расположенную по оси боевой части, и заряд ВВ. Взрывное средство образования отверстия может быть выполнено в виде заряда ВВ с облицовкой для формирования ударного ядра. Такое выполнение боеприпаса позволяет значительно улучшить его пробивную способность. 17 з.п. ф-лы, 10 ил.

Изобретение относится к боеприпасам, а более конкретно - к бетонобойным боеприпасам.

Известны бетонобойные снаряды, предназначенные для разрушения долговременных сооружений из железобетона, прочных каменных и кирпичных зданий и состоящие из корпуса, разрывного заряда, ввинтного дна и взрывателя (Советская военная энциклопедия. М.: 1976, т.I, стр.465). Работа по пробиванию бетона совершается в основном за счет кинетической энергии снаряда, поэтому требуются достаточно высокие скорости снаряда, которые достижимы лишь в орудиях с большой массой (7-8 тонн при калибре 152 мм). По опыту региональных войн выявилась актуальная задача разработки легкого (штурмового) орудия (массой до 1 тонны в калибре 152 мм) с небольшой начальной скоростью (250-300 м/с) и небольшой дальностью стрельбы (5-7 км) (см., например, А.И. Николаев, В. А. Одинцов. "Для региональных конфликтов нужны штурмовые орудия". "Вооружение. Политика. Конверсия", 2000, 5). При этом в региональных конфликтах задача поражения прочных преград (кирпичные, каменные, бетонные, глинобитные стены, укрытия в пещерах и т.п.) остается весьма актуальной. Отсюда вытекает необходимость разработки низкоскоростного бетонобойного снаряда, обладающего высокой эффективностью действия.

В западногерманской малокалиберной бетонобойной бомбе STABO (см. И. Каренин. "Авиационное оружие для нанесения ударов по аэродромам". Заруб. воен. обозрение, 1984, 12, стр.55) наиболее близкой к изобретению по совокупности существенных признаков, являющейся низкоскоростным боеприпасом, высокая эффективность достигается за счет размещения в передней части боеприпаса кумулятивного заряда, являющегося средством образования отверстия в бетоне, а в задней части - проникающего разрывного снаряда, снабженного донным взрывателем с элементом замедления. При этом кумулятивный заряд (предзаряд) выполнен калиберным, а проникающий снаряд (проникатель) - подкалиберным, размещенным внутри тонкостенного калиберного корпуса.

Данная конструкция неприменима в артиллерийском снаряде нарезного орудия, имеющего в качестве обязательного элемента ведущий поясок, так как обжатие последнего при врезании в нарезы орудия приведет к недопустимой деформации тонкостенного корпуса. Увеличение же толщины корпуса неприемлемо по причине увеличения его массы, являющейся по существу балластной, т.е. не участвующей непосредственно в пробивании преграды.

Существенным недостатком конструкции является отсутствие головного колпака. Отсутствие головного колпака, с одной стороны, увеличивает сопротивление воздуха, а с другой, не позволяет осуществить развитие кумулятивной струи до нужной длины. При определенных сочетаниях характеристик снаряда и преграды кумулятивное действие струи может не обеспечить образования в бетоне отверстия с диаметром, достаточным для свободного прохода проникающего снаряда.

Ограничение исполнения предзаряда только в виде кумулятивного заряда, создающего в бетоне сравнительно узкое отверстие, сужает диапазон применения бетонобойных снарядов разделенного действия. Существует ряд ситуаций (например, при необходимости образования в стене отверстия с большим поперечными размерами), при которых более целесообразным является применение взрывного предзаряда, действующего на другом принципе, например с формированием ударного ядра, деформированием перед подрывом заряда пластического ВВ и т.п.

Использование подкалиберного проникателя приводит к уменьшению массы заряда ВВ, заносимого за преграду, а следовательно, к уменьшению запреградного действия, т.е. является недостатком конструкции.

Насколько можно судить по описанию, в конструкции не принято специальных мер для усиления запреградного осколочного, компрессионного и зажигательного действия взрыва заряда проникателя.

Не оговорены допустимое минимальное расстояние между дном предзаряда и вершиной проникателя, а также материал дна предзаряда и его толщина. При выполнении дна из стали удар им по вершине проникателя, особенно при наличии притупления головной части проникателя, может привести как к торможению проникателя, так и к возбуждению детонации в заряде ВВ проникателя.

Настоящее изобретение направлено на устранение указанных недостатков. Техническое решение состоит в том, что введен отделяемый калиберный поддон, снаряд снабжен головным колпаком, центрующим утолщением и ведущим пояском, причем центрующее утолщение размещается преимущественно на предзаряде, а ведущий поясок - на калиберном проникателе или поддоне, предзаряд выполнен с возможностью использования для образования отверстия как кумулятивного заряда, так и заряда с "ударным ядром", деформируемого заряда пластического взрывчатого вещества, заряда с кольцевым кумулятивным желобом и др., при исполнении проникателя приняты меры, усиливающие запреградное осколочное и компрессионное действие (заданное дробление, центральное инициирование, высокоосколочная сталь, составы ВВ термокомпрессионного действия), элемент замедления взрывателя проникателя выполнен с регулируемым временем замедления, расстояние между дном предзаряда и вершиной проникателя выполняется в соответствии с данными расчета по предложенной формуле.

Фиг. 1 а, б - общая схема бетонобойного боеприпаса, фиг.2 - конструкция бетонобойного артиллерийского снаряда с кумулятивным предзарядом и подкалиберным проникателем, фиг.3 - артиллерийский снаряд с предзарядом "ударное ядро", подкалиберным проникателем и поддоном, фиг.4 - бетонобойный артиллерийский снаряд с предзарядом сплющивающегося типа и калиберным проникателем, фиг. 5 - бетонобойный снаряд с предзарядом на основе кольцевой желобообразной кумулятивной выемки, калиберным проникателем и реактивным ускорителем, фиг. 6 - корректируемый бетонобойный снаряд с мультикумулятивным предзарядом и калиберным проникателем, фиг.7,8 - устройство предзаряда мультикумулятивного типа, фиг.9 - действие снаряда с предзарядом "ударное ядро", фиг. 10 - действие снаряда с предзарядом сплющивающего типа.

Предлагаемый боеприпас (фиг.1) состоит из двух основных частей - проникающего разрывного снаряда 1 подкалиберного (а) или калиберного (б) типа и взрывного средства 2 образования отверстия в преграде (предзаряда). Образование отверстия может быть реализовано с помощью кумулятивного эффекта, взрывоформируемого ударника, сплющивающегося заряда пластического ВВ или других схем. Исполнение боеприпаса представлено на фиг.2-6 (фиг.2,3 - проникатель подкалиберного типа, фиг.4-6 - проникатель калиберного типа).

Боеприпас по схеме фиг.2 включает в себя корпус 3 с запрессованным в него ведущим пояском 4, диафрагмой 5 и центрующим утолщением 6. В дне корпуса укреплен подкалиберный проникающий разрывной снаряд (проникатель) 1 с корпусом 7, зарядом ВВ 8, ввинтным дном 9 и донным взрывателем 10. В передней тонкостенной части корпуса 3 размещен заряд ВВ 11 с детонатором 12 и кумулятивной воронкой 13. К корпусу спереди присоединен головной колпак 14 с головным ударным взрывателем 15. Дно предзаряда выполнено преимущественно из низкоплотного материала, например из алюминиевых сплавов или из пластмассы. Дно может быть выполнено выпуклым в сторону дна снаряда для реализации пространственного разлета осколков и уменьшения импульса на передний торец проникателя. Расстояние Δ между дном предзаряда и вершиной проникателя должно быть больше Δ_кр,, где Δ_кр определяется формулой где d_пз - диаметр предзаряда, м; d_пр - диаметр проникателя, м; h -толщина свода стального корпуса проникателя по оси, м; h_д - толщина слоя демпфера 43; m' - удельная масса дна предзаряда, кг/м².

Боеприпас по схеме фиг. 3, также выполненный с подкалиберным проникателем 1, отличается тем, что в качестве предзаряда используется заряд ВВ 16 с облицовкой 17 для формирования ударного ядра (взрывоформируемого ударника), а донная часть проникателя 1 соединена с отделяемым поддоном 18, снабженным ведущим пояском 19, камерой высокого давления 20, соединенной каналом 21 с атмосферой и срезаемыми стопорами 22, скрепляющими поддон с корпусом проникателя. Еще одно отличие состоит в том, что в задней полости предзаряда расположен зажигательный состав 23.

Боеприпас по схеме фиг.4 включает в себя калиберный проникатель, состоящий из калиберного корпуса 24 с запрессованным в него ведущим пояском 4, ввинтным дном 25 с донным взрывателем 26 и разрывным зарядом 27. Проникатель скреплен с помощью резьбового соединения 28 с корпусом предзаряда, выполненным из низкоуглеродистой пластичной стали. Внутри корпуса размещен заряд пластического ВВ (29), (например, состава гексоген - стеарат цинка 80/20), а в передней части корпуса, выполненной в виде полусферы, размещен демпфер (30), выполнен, например, из пластмассы. Заряд пластического ВВ снабжен донным взрывателем 31 с элементом авторегулируемого замедления. В передней части заряда ВВ проникателя установлен демпфер 43.

На фиг.5 показан снаряд с калиберным проникателем, предзарядом, выполненным в виде кумулятивной боевой части 32, содержащей кольцевой кумулятивный желоб 33, заряд ВВ 34 и систему взрывной разводки 35. В донной части калиберный проникатель снабжен реактивным двигателем 36 с устройством 37 включения двигателя в момент удара о преграду.

Корректируемый бетонобойный снаряд с калиберным проникателем, показанный на фиг.6, снабжен предзарядом, выполненным в виде кумулятивной боевой части, содержащей осевую кумулятивную воронку 38, кольцевой кумулятивный желоб 33, заряд ВВ 34 и систему взрывной разводки 35. Заряд ВВ проникателя снабжен детонатором центрального инициирования 39. Коррекция полета снаряда осуществляется с помощью блока коррекции 40 струйного или балластного типа, расположенного в средней части снаряда и электрически связанного с приемником излучения 41.

Для усиления запреградного осколочного действия корпус проникателя может быть выполнен с заданным дроблением, с использованием для его изготовления высокоосколочных сталей, например кремнистых сталей 60С2 (патенты 2079099, 2095740 РФ), 80С2 или эвтектоидной стали 80Г2С (патент 2153024 РФ) и с использованием центрального инициирования заряда ВВ проникателя, обеспечивающего увеличение меридионального угла разлета осколков за преградой.

Усиление термокомпрессионного действия взрыва за преградой (действие высокой температуры и давления) может быть достигнуто за счет снаряжения проникателя составом взрывчатого вещества (например, гексоген, октоген) - металлическая пудра (например, алюминиевая, магниевая, бериллиевая) с содержанием пудры в пределах 25-30%. Известно, что применение в разрывных снарядах составов с повышенным содержанием алюминиевой пудры приводит к снижению дробящего (бризантного) действия ВВ (см., например, Одинцов В.А., Шкалябин И.О. "Дробящее действие ВВ в унифицированных цилиндрах". Физика горения и взрыва, 1994, 3) и в конечном счете к ухудшению осколочного действия. Применение совместно с этими составами высокоосколочных сталей 60С2, 80С2, 80Г2С позволит компенсировать снижение осколочного действия и сохранить его на уровне, характерном для штатной комбинации сталь С-60 - состав A-IX-2.

Ведущий поясок располагается на корпусе снаряда (фиг.2), на поддоне (фиг. 3) или на корпусе проникателя (фиг.4,5,6) в районе дна или диафрагмы, что обеспечивает отсутствие прогиба материала под пояском при врезании в нарезы орудия и надежную передачу вращательного момента снаряду.

Отделяемый поддон (фиг.3) обеспечивает более рациональное распределение нагрузки на корпус проникателя. Отделение поддона осуществляется следующим образом. При движении снаряда по каналу ствола пороховые газы через канал 21 проникают в камеру высокого давления 20, однако отделение поддона от передней части снаряда не проходит, т.к. последняя прижата к поддону силой линейного ускорения. При прекращении действия этой силы после вылета снаряда из канала ствола пороховые газы, находящиеся в камере высокого давления, выталкивают переднюю часть из поддона со срезанием стопором 22.

Зажигательный состав 23, находящийся в задней полости предзаряда, после удара проникает в отверстие, пробитое предзарядом, и обеспечивает воспламенение объектов, находящихся за преградой (емкости с горючим, боеприпасы и т. п.).

Схема действия снаряда с предзарядом типа "ударное ядро" (фиг.3) представлена на фиг.9. При ударе снаряда о кирпичную или бетонную преграду срабатывает головной взрыватель, вызывающий детонацию предзаряда и формирование "ударного ядра" 44. "Ударное ядро" пробивает преграду с образованием скважины, в которую проникает проникающий разрывной снаряд, в данном случае калиберного типа. При отсутствии сквозного пробития преграды "ударным ядром" остающаяся часть преграды проламывается самим проникателем. После выхода его за преграду через замедлитель осуществляется подрыв заряда проникателя и поражение запреградных объектов осколками, продуктами детонации и воздушной ударной волной.

Схема действия снаряда с предзарядом сплющивающегося типа (фиг.4) показана на фиг.10. При ударе в преграду тонкая оболочка предзаряда, выполненная из пластичной стали, вместе с зарядом пластического ВВ деформируется и растекается по поверхности преграды, увиличивая площадь контакта и тем самым увеличивая активную массу заряда ("Физика взрыва", под ред. К.П. Станюковича, "Наука", 1975, стр.313). Демпфер 30 предотвращает возбуждение взрыва ВВ при ударе. Взрыватель 31 с элементом авторегулируемого замедления в зависимости от условий удара (скорости и угла подхода снаряда, материала и толщины преграды и т.п.) обеспечивает подрыв заряда проникателя в момент, соответствующий максимуму эффективности действия. При этом в преграде образуется отверстие большого диаметра.

Образование пробоины с большими поперечными размерами обеспечивают также предзарядом с кольцевым кумулятивным желобом (фиг.5-8). При этом в бетоне вырубается цилиндрический блок, который затем выталкивается за преграду передним торцем проникателя. Для облегчения выталкивания блок может дополнительно разрушаться осевым кумулятивным зарядом 38 (фиг.6). Система взрывной разводки 35, выполненная в виде генератора плоской детонационной волны, многоточечного инициирования, канальной разводки и т.п., обеспечивает симметричное нагружение кольцевого желоба. Предзаряды этого типа особенно эффективны при действии по армированному бетону (железобетону).

Для увеличения пробивной способности проникателей все типы снарядов могут быть снабжены реактивными твердотопливными двигателями быстрого горения, расположенными в донной части проникателей. Двигатели включаются в момент удара снаряда о бетон с помощью устройства включения 37.

Для дальней стрельбы по бетонным целям небольшого размера (например, колпаками долговременных огневых точек) все виды снарядов могут быть снабжены блоками коррекции траектории 40 струйного или балластного типа, расположенными в средней части снаряда вблизи центра масс и электрически связанного с приемником излучения 41.

Формула изобретения

1. Бетонобойный боеприпас, содержащий в передней части взрывное средство образования отверстия в преграде, снабженное взрывателем, а в задней части проникающий разрывной снаряд, имеющий корпус, заряд взрывчатого вещества и донный взрыватель, снабженный элементом замедления, отличающийся тем, что проникающий разрывной снаряд выполнен или подкалиберным, или калиберным, взрывное средство образования отверстия выполнено калиберным и снабжено кумулятивным зарядом или другим взрывным средством осевого действия, боеприпас снабжен головным колпаком, центрующим утолщением и ведущим пояском, причем центрующее утолщение размещается преимущественно на взрывном средстве образования отверстия, а ведущий поясок - на калиберном проникающем разрывном снаряде.

2. Боеприпас по п.1, отличающийся тем, что снаряд с подкалиберным проникающим разрывным снарядом содержит отделяемый поддон, скрепленный со снарядом стопорами.

3. Боеприпас по п.2, отличающийся тем, что поддон снабжен камерой высокого давления, калиброванным отверстием и ведущим пояском.

4. Боеприпас по п.1, отличающийся тем, что взрывное средство образования отверстия выполнено в виде кумулятивной боевой части, содержащей кумулятивную воронку, расположенную по оси боевой части, и заряд ВВ.

5. Боеприпас по п.1, отличающийся тем, что взрывное средство образования отверстия выполнено в виде заряда ВВ с облицовкой для формирования ударного ядра.

6. Боеприпас по п.1, отличающийся тем, что взрывное средство образования выполнено в виде деформируемого заряда пластического ВВ.

7. Боеприпас по п.1, отличающийся тем, что взрывное средство образования отверстия выполнено в виде кумулятивной боевой части, содержащей кольцевой кумулятивный желоб и заряд ВВ.

8. Боеприпас по п.4, отличающийся тем, что кумулятивная боевая часть содержит кольцевой кумулятивный желоб.

9. Боеприпас по любому из пп.4-8, отличающийся тем, что он снабжен донным реактивным двигателем с устройством включения в момент удара о преграду.

10. Боеприпас по п.1, отличающийся тем, что корпус проникающего разрывного снаряда выполнен с возможностью заданного дробления.

11. Боеприпас по п.1, отличающийся тем, что заряд ВВ проникающего разрывного снаряда снабжен детонатором, расположенным в центральной по длине части снаряда.

12. Боеприпас по п.1, отличающийся тем, что корпус проникающего разрывного снаряда выполнен из высокоосколочных сталей 60С2, или 80С2, или 80Г2С.

13. Боеприпас по п.1, отличающийся тем, что взрывчатое вещество заряда проникающего разрывного снаряда представляет состав термокомпрессионного действия с содержанием алюминиевой пудры в пределах 25-30%.

14. Боеприпас по пп.12 и 13, отличающийся тем, что корпус проникающего разрывного снаряда выполнен из высокоосколочных сталей 60С2, 80С2, 80Г2С, а снаряжение выполнено составом термокомпрессионного действия по п.13.

15. Боеприпас по п.6, отличающийся тем, что взрывное средство образования отверстия содержит оболочку корпуса из пластичной низкоуглеродистой стали и снаряжение из пластического взрывчатого вещества.

16. Боеприпас по п.1, отличающийся тем, что элемент замедления взрывателя проникающего разрывного снаряда выполнен с регулируемым временем замедления.

17. Боеприпас по п.1, отличающийся тем, что расстояние между дном взрывного средства образования отверстия и вершиной проникающего разрывного снаряда выполнено большим величины Δ_кр где Δ_кр, определяется формулой где d_пз - диаметр предзаряда, м; d_пр - диаметр проникателя, м; h - толщина свода стального корпуса проникателя по оси, м; h_д - толщина слоя демпфера; m' - удельная масса дна предзаряда, кг/м².

18. Боеприпас по п.1, отличающийся тем, что он содержит в головной части приемник излучения, а в средней части снаряда блок коррекции траектории струйного или балластного типа, электрически связанный с приемником излучения.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4, Рисунок 5, Рисунок 6, Рисунок 7, Рисунок 8, Рисунок 9, Рисунок 10