Боевая часть с радиально-направленным низкоскоростным полем к зенитной управляемой ракете, предназначенной для перехвата тактических баллистических ракет
Владельцы патента RU 2249175:
Научно-исследовательский институт специального машиностроения Московского технического университета им. Н.Э. Баумана (RU)
Изобретение относится к боеприпасам, в частности к их боевым частям. Сущность изобретения заключается в том, что боевая часть с радиально-направленным низкоскоростным полем к зенитной управляемой ракете, предназначенной для перехвата тактических баллистических ракет, содержит корпус, внутри которого размещен трубчатый заряд взрывчатого вещества, составленный из нескольких продольных секций, разделенных по образующим прокладками из взрывонепроводящих инертных материалов. Каждая секция снабжена системой инициирования. Во внутренней полости трубчатого заряда размещен цилиндрический блок удлиненных поражающих элементов. Реализация изобретения позволяет повысить эффективность поражения тактических баллистических ракет. 10 з.п. ф-лы, 10 ил.
Изобретение относится к боеприпасам, а более конкретно - к боевым частям антиракет с радиально-направленным полем поражающих элементов (ПЭ). Известны конструкции управляемых снарядов с полями такого типа. В патенте №5003885 США описана конструкция боевой части одностороннего метания антиракеты, управляемой по крену. Нацеливание производится поворотом ракеты вокруг продольной оси. Аналогичная конструкция используется в отечественной зенитной управляемой ракете С-300В. Недостатком такого вида нацеливания является достаточно большое время доворота ЗУР в положение подрыва.
Этот недостаток устранен в конструкциях боевых частей, использующих нацеливание, построенное на взрывных принципах [1].
Известны боевые части ЗУР, антиракет, действие которых основано на использовании высокой скорости ТБР относительно антиракеты. При этом скорость выброса поражающих элементов боевой частью антиракеты невелика и обычно не превышает 300 м/с.
В патенте №3757694 США описана конструкция боевой части, содержащей трубчатый заряд ВВ, составленный из нескольких продольных секций сегментного сечения, во внутренней полости которого размещен цилиндрический блок поражающих элементов, и оснащенный устройством определения промаха и управления подрывом. Недостатками конструкции являются ограниченные возможности радиального нацеливания поля и реализации его оптимальных параметров, а также выполнение поражающих элементов в компактной форме. Компактный ПЭ обладает существенно меньшей способностью пробивания преград, чем удлиненный ПЭ той же массы, ориентированный по вектору скорости. Для эффективного поражения ТБР (тактической баллистической ракеты), требующего пробития корпуса головной части, снабженного толстым слоем термозащитного покрытия, и проникания ПЭ внутрь боевой части ТБР с возможным инициированием ее заряда ВВ этот фактор может иметь решающее значение.
Настоящее изобретение направлено на устранение указанных недостатков. Техническое решение состоит в том, что между секциями размещены взрывонепроводящие прокладки из инертных материалов, каждая секция снабжена группой детонаторов, расположенных по образующей секции, а поражающие элементы выполнены в виде удлиненных тел, снабженных стабилизирующими устройствами.
Фиг.1 - общий вид боевой части, фиг.2 - продольное сечение боевой части, фиг.3 - отделенная секция заряда ВВ, фиг.4 - пример исполнения поражающего элемента, фиг.5 - схема перехвата антиракетой тактической баллистической ракеты.
Боевая часть, представленная на фиг.1, 2, содержит корпус 1, внутри которого размещен трубчатый заряд ВВ 2, составленный из нескольких продольных секций 3, разделенных по образующим прокладками 4, выполненными из инертных взрывонепроводящих материалов, например пластмассы. Каждая секция снабжена несколькими детонаторами 5, расположенными по образующей секции и соединенными с устройством определения стороны промаха и управления подрывом. Во внутренней полости трубчатого заряда ВВ размещен цилиндрический блок удлиненных поражающих элементов 6, уложенных в несколько ярусов. Между зарядом ВВ и блоком ПЭ в общем случае может быть размещен демпфер 7, выполненный из инертного материала.
Устройство управления подрывом выполнено с возможностью подрыва одной или нескольких секций, как синхронного, так и с заданной разновременностью между подрывами секций. Имеется также возможность разновременного подрыва детонаторов одной секции.
Поражающие элементы выполнены в виде удлиненных тел, например, в форме цилиндра, шестигранной призмы, с отношением длины к наибольшему поперечному размеру в пределах 2-4 и снабжены стабилизирующими устройствами. Пример исполнения ПЭ с выдвижным коническим стабилизатором представлен на фиг.4 (8 - корпус ПЭ, выполненный из стали или тяжелого сплава, например, на основе вольфрама, 9 - выдвижной конический стабилизатор, 10 - пружина; а - в состоянии укладки, б - на полете). Масса ПЭ составляет 50-200 г.
Схема действия представлена на фиг.5. При приближении антиракеты 11 к цели 12, в данном случае к тактической баллистической ракете, устройство управления подрывом определяет взаимное положение и относительную скорость антиракеты и цели и рассчитывает оптимальный момент выброса блока ПЭ. Электрический импульс инициирования подается на детонаторы, расположенные на стороне боевой части, противоположной стороне цели. При этом может производиться подрыв как одной, так и нескольких секций, причем как синхронный, так и с заданной разновременностью между подрывами секций, а также с разновременным подрывом детонаторов одной секции. Взрывонепроводящие прокладки 4 предотвращают передачу детонации в неподключенные секции. Это позволяет получить радиальное поле с заданными характеристиками, в том числе скоростью, углом разлета, пространственным распределением ПЭ и их скоростей внутри поля (фиг.6, корпус и демпфер не показаны, заштрихована подорванная секция). В пространстве формируется диск 13, движущийся в сторону цели, плоскость которого расположена нормально к траектории ракеты. Радиальная скорость ПЭ составляет 100-200 м/с.
При оптимальной реализации выброса, в частности при подрыве секции одновременно по всей длине и устранении осевых разгрузок блока, оси ПЭ в полете остаются параллельными оси антиракеты. Однако влияние неодновременности подрыва, торцевых волн разрежения и других факторов приводит к неравномерному распределению импульса взрыва вдоль оси ПЭ и, как следствие, к приданию ему вращения вдоль поперечной оси. Для стабилизации ПЭ снабжаются описанными выше стабилизирующими устройствами, которые раскрываются после выброса ПЭ и ориентируют их по вектору скорости VЭ, направленному под углом β к оси антиракеты (β=arctg(VR/VA)). Стабилизация происходит в течение определенного периода времени (периода неустановившегося движения), в течение которого ПЭ совершает затухающие колебательные движения вокруг центра масс. Угол α между вектором скорости ПЭ и его осью в момент встречи с преградой является случайной величиной. Вероятность поражения цели зависит от удлинения ПЭ, относительной скорости удара и угла атаки. При малых углах атаки удлиненный элемент обладает преимуществом перед компактным ПЭ той же массы. При больших углах атаки картина становится обратной. Отсюда очевидно, что при статистическом рассеивании углов атаки, вектора относительной скорости антиракета-цель и величины промаха существует некоторое оптимальное удлинение, обеспечивающее максимальное математическое ожидание вероятности поражения.
Оптимальная масса ПЭ m при фиксированной суммарной массе ПЭ M=mN (N - число ПЭ) и заданном удлинении ПЭ определяется по условию максимума вероятности поражения цели
где G(x,y,z) - координатный закон поражения, f(x,y,z) - плотность распределения точек взрыва БЧ в пространстве, x,y,z - пространственные координаты.
В свою очередь координатный закон определяется соотношением
G(x,y,z)=1-e-П(x,y,z)Sp(m)
где П(x,y,z) - плотность поля ПЭ, S - среднеракурсная площадь цели, р(m) - вероятность поражения цели при попадании в нее ПЭ.
С увеличением массы ПЭ уменьшается их число, и следовательно, снижается плотность П, но при этом увеличивается вероятность поражения р(m). Компьютерное моделирование процесса перехвата показывает, что максимальное математическое ожидание вероятности поражения такой цели, как ТБР, обеспечивается в диапазоне удлинений 2-4 при массе одного ПЭ 50-200 г.
Угловая точность нацеливания поля увеличивается с увеличением числа секций и числа возможных комбинаций точек инициирования, реализуемых устройством управления подрывом. При числе секций более шести отклонение оси потока ПЭ от направления на цель не превышает 10°.
Возможность получения более узкого угла радиального потока, а следовательно, и более плотного поля ПЭ может быть достигнута за счет введения в заряд цилиндрической полости 14, расположенной по оси БЧ. Полость может быть заполнена инертным легкосжимаемым веществом, например пенопластом. В этом случае при обжатии блока взрывом заряда 2 внутренние слои ПЭ истекают в полость, что уменьшает экваториальный угол Δθ.
На фиг.7-9 представлены поперечные сечения конструкций, в которых наряду с внешним зарядом 2 предусмотрен внутренний заряд ВВ, детонаторы которого также соединены с устройством управления подрывом. Эти конструкции наряду с нацеливанием позволяют в зависимости от условий встречи с целью изменять конфигурацию поля.
Конструкция, представленная на фиг.8, с внутренним монолитным зарядом ВВ 15, снабженным системой детонаторов 16, позволяет реализовать любой из трех режимов подрыва:
- подрыв секций трубчатого заряда при выключении детонатора осевого заряда с формированием радиально-направленного поля;
- подрыв осевого заряда при выключении детонаторов трубчатого заряда с формированием кругового поля (последний режим может применяться, например, в том случае, когда при перехвате отсутствует информация о стороне промаха);
- одновременный подрыв или подрыв с задержкой по времени секций трубчатого заряда и осевого заряда, с формированием широкоугольного радиально-направленного поля.
В общем случае между внутренним зарядом 15 и блоком ПЭ 6 может быть расположен демпфер 17.
Развитие этой конструкции представлено на фиг.9. Осевой заряд ВВ выполнен составным из нескольких секций 18, имеющих сечения в виде сектора, каждая из которых снабжена системой детонаторов 19, соединенных с устройством управления подрывом. Между секциями размещены прокладки 20, выполненные из инертных взрывонепроводящих материалов. Данная схема за счет выборочного инициирования секций 3 внешнего и секций 18 внутреннего зарядов ВВ позволяет осуществлять более точное нацеливание радиально-направленного поля с одновременной реализацией оптимального пространственного распределения ПЭ в нем.
На фиг.10 представлена конструкция с внутренним зарядом ВВ 21 кольцевого сечения, полость которого заполнена блоком ПЭ 22. При подрыве внутреннего заряда этот блок обеспечивает заполнение центральной части поля.
Ниже приводятся примерные характеристики предлагаемой боевой части антиракеты, выполненной по схеме фиг.1:
Полная масса БЧ 70 кг
Масса корпусас системой инициирования 14 кг
Масса заряда ВВ 6 кг
Количество секций заряда ВВ 6
Масса одной секции 1 кг
Масса одного поражающего элемента 100 г
Количество ПЭ 3
Удлинение ПЭ 3
Средняя плотность ПЭ при радиусе диска 3 м 
Пробиваемый стальной эквивалент при
скорости встречи 2500 м/с 50 мм
Угловая точность нацеливания ±5°
Вероятность поражения ТБР одной антиракетой 0,7
Список литературы
1. Одинцов В.А. Конструкции осколочных боеприпасов, ч.1. Изд-во МГТУ им. Н.Э.Баумана. - 1997.
1. Боевая часть зенитной управляемой ракеты, содержащая трубчатый заряд взрывчатого вещества, составленный из нескольких продольных секций, во внутренней полости которого размещен цилиндрический блок поражающих элементов, и оснащенная устройством определения стороны промаха и управления подрывом, отличающаяся тем, что между секциями размещены взрывонепроводящие прокладки из инертных материалов, каждая секция снабжена группой детонаторов, расположенных по образующей секции, а поражающие элементы выполнены в виде удлиненных тел, снабженных стабилизирующими устройствами.
2. Боевая часть по п. 1, отличающаяся тем, что устройство управления подрывом выполнено с возможностью подрыва одной или нескольких секций, как синхронного, так и с заданной разновременностью между подрывами секций.
3. Боевая часть по п. 1 или 2, отличающаяся тем, что устройство управления подрывом выполнено с возможностью разновременного подрыва детонаторов одной секции.
4. Боевая часть по п. 1, отличающаяся тем, что удлиненный поражающий элемент выполнен в виде цилиндра или шестигранной призмы с отношением длины к наибольшему поперечному размеру в пределах 2-4.
5. Боевая часть по п. 1 или 4, отличающаяся тем, что удлиненный поражающий элемент выполнен из стали или тяжелого сплава и имеет массу 50-200 г.
6. Боевая часть по п. 1, отличающаяся тем, что блок поражающих элементов снабжен цилиндрической полостью, расположенной по его оси.
7. Боевая часть по п. 6, отличающаяся тем, что полость блока поражающих элементов заполнена инертным легкосжимаемым материалом, например, пенопластом.
8. Боевая часть по п. 6, отличающаяся тем, что полость блока поражающих элементов содержит заряд взрывчатого вещества, снабженный системой детонаторов, соединенных с устройством управления подрывом.
9. Боевая часть по п. 8, отличающаяся тем, что заряд взрывчатого вещества выполнен в виде монолитного тела, заполняющего полость.
10. Боевая часть по п. 8, отличающаяся тем, что заряд взрывчатого вещества выполнен составным из нескольких секций, имеющих сечения в виде сектора, причем между секциями размещены прокладки, выполненные из инертных взрывонепроводящих материалов.
11. Боевая часть по п. 8, отличающаяся тем, что заряд взрывчатого вещества имеет кольцевое сечение, полость которого заполнена блоком поражающих элементов.
