Кинетический артиллерийский снаряд
Изобретение относится к боеприпасам с динамически проникающей в преграду головной частью. Снаряд содержит боевую часть в виде монолитной головки, жестко связанной непосредственно с трубчатым корпусом двигателя, внутри которого укреплен многослойный бандаж, охватывающий автономные заряды, выполненные из высокобризантного взрывчатого вещества. Каждый из зарядов размещен в продольно примыкающих друг к другу стаканах, имеющих осевой передаточный канал и закрытых со стороны боевой части демпфирующими прокладками. Повышается эффективность кинетического поражения бронетехники. 1 ил.
Изобретение относится к боеприпасам, а более конкретно, к реактивным бронебойным артиллерийским снарядам с динамически проникающей в преграду головной частью.
Уровень данной области техники характеризует бетонобойный реактивный боеприпас, содержащий головную боевую часть с бризантным зарядом, и устройство ее разгона, выполненное в виде реактивного двигателя с донным расположением соплового блока (см. патент RU 2238513, F 42 В 12/06, 10/14, 2004 г.).
Этот авиационный боеприпас оснащен парашютным отсеком с механизмами распаковки и отделения парашюта, а также устройством продольной аэродинамической стабилизации снаряда с поворотными лопастями.
Реактивный двигатель представляет собой твердотопливную шашку, размещенную внутри связанного с боевой частью соосного трубчатого корпуса и запускаемую от воспламенительного устройства на траектории полета к преграде.
Боеприпас от действия силы тяги реактивного двигателя приобретает необходимую для пробития преграды скорость. После проникновения боевой части боеприпаса в бетонную преграду срабатывает ее разрывной заряд, продукты детонации которого образуют во взлетно-посадочной полосе большую зону разрушения.
Однако недостатком описанного высокоэффективного авиационного боеприпаса, который не предназначен для стрельбы из ствола танка или артиллерийской пушки, является вытекающая из условий доставки и эксплуатации сложность конструкции, заметно снижающая его полезную нагрузку.
Войска обороны, защищающие себя с помощью обычных баллистических реактивных снарядов, используя прицелы, установленные на стволе орудия. Аналогично, ракеты и другие реактивные снаряды небольшого размера предназначены для запуска по атакующей цели с безопасного расстояния. При этом реактивные снаряды очень часто достигают цель с недостаточной для пробивания защитной брони боевой машины скоростью. Торможение, вызываемое сопротивлением воздуха, сильно снижает скорость реактивного снаряда.
Для того, чтобы реактивный снаряд достигал бронетехнику со скоростью, достаточной для пробивания брони, войска обороны должны быть ближе к цели. Уменьшение расстояния между войсками обороны и атакующей бронетехники неотвратимо повышает опасность.
Некоторые боевые машины имеют настолько тяжелую броню, что она защищает экипаж от атаки с близкого расстояния. Еще более усложняет задачу поражения то, что современные боевые машины часто имеют активную защиту брони, формирующую равную и противно направленную силу воздействия на реактивный снаряд, предваряя контакт с бронетехникой.
Таким образом, даже если в современную бронированную машину попадет реактивный снаряд, который будет воздействовать на поверхность машины с достаточной для пробивания ее брони скоростью, активная защита снижает кинетическую энергию контактного воздействия реактивного снаряда, предотвращая поражение цели.
Следовательно, существует насущная потребность в реактивном артиллерийском снаряде дальнего радиуса действия, который мог бы гарантированно поражать цель со скоростью, обеспечивающей пробивание брони, то есть пробивающий броню за счет высокой кинетической энергии.
Отмеченные недостатки устранены в бронебойном артиллерийском снаряде с поражающим сердечником большого удлинения, оснащенном маршевым и ускоряющим реактивными твердотопливными двигателями с донным ступенчатым сопловым блоком и поворотными лопастями аэродинамической стабилизации, который описан в изобретении по патенту RU 2237856, F 42 В 12/06, 15/00, 2004 г.
Аксиально расположенные бронебойный стержень и пиротехнические шашки обоих двигателей компактно смонтированы на шпангоутах цилиндрического корпуса артиллерийского снаряда большого радиуса действия, способного поражать цель с достаточно высокой кинетической энергией, необходимой для пробивания брони.
Ускоряющий реактивный двигатель, запускаемый устройством дистанционного воспламенения дополнительной твердотопливной шашки высокой скорости горения на заданном расстоянии от цели, динамично разгоняет артиллерийский снаряд до скорости пробивания брони.
Однако недостатком известного артиллерийского снаряда является инертность разгона из-за относительно низкой скорости формирования рабочего тела реактивного двигателя, так как газообразные продукты образуются за счет химической реакции тепло- и массопереноса горения пиротехнического состава шашки. Это определяет увеличение дистанции ускорения снаряда, потерю кинетической энергии боеприпаса и погрешности в точности попадания в цель.
Другим недостатком известного кинетического снаряда является то, что локальное поражение бронетехники подкалиберным стержнем не исключает выполнение ею боевой задачи.
Задачей, на решение которой направлено настоящее изобретение, является повышение поражающего действия бронетехники кинетического артиллерийского снаряда более простой конструкции.
Требуемый технический результат достигается тем, что в известном кинетическом артиллерийском снаряде, содержащем боевую часть и реактивный ускоряющий двигатель, включающий твердотопливную шашку, помещенную в трубчатом корпусе и связанную с дистанционным инициирующим устройством, согласно изобретению твердотопливная шашка реактивного ускоряющего двигателя выполнена из автономных зарядов высокобризантного взрывчатого вещества, каждый из которых размещен в продольно-примыкающих стаканах, имеющих осевой передаточный канал и закрытых демпфирующими прокладками со стороны боевой части, представляющей собой монолитную головку, жестко связанную непосредственно с трубчатым корпусом двигателя, внутри которого укреплен многослойный бандаж, охватывающий стаканы автономных зарядов.
Отличительные признаки простыми конструктивными средствами обеспечили значительное повышение ударного импульса артиллерийского снаряда большой массы за счет увеличения удельного импульса реактивного двигателя, газообразование в котором происходит со скоростью взрыва. При этом большая часть высвобождающейся энергии взрыва преобразуется в кинетическую энергию направленного ускоренного движения боевой части к цели, развивая усилие удара монолитной головки снаряда о броню, сопоставимое с массой современного танка.
Рабочее тело в ускоряющем реактивном двигателе предложенного артиллерийского снаряда формируется с помощью ударной волны в бризантном взрывчатом веществе дискретной топливной шашки, за счет направленного последовательного автоматического подрыва автономных зарядов со скоростью распространения детонации.
Выполнение твердотопливной шашки реактивного ускоряющего двигателя в виде продольных автономных зарядов высокобризантного взрывчатого вещества позволяет, заменив горение ракетного топлива на череду взрывов, практически мгновенно разогнать боевую часть снаряда у цели до скорости бронепробивания, исключив аэродинамические потери.
Последовательное действие автономных, локализованных в стаканах, зарядов взрывчатого вещества обеспечивает дискретное разрушение слоеного трубчатого корпуса реактивного двигателя для интенсивного ускорения бронебойного снаряда.
Каждый стакан, закрытый демпфирующей прокладкой, формирует замкнутую оболочку автономного заряда взрывчатого вещества, мощность которого не деформирует и не разрушает вышерасположенной конструкции, обеспечив ее заданное функционирование.
Демпфирующая прокладка из упругого материала несущего стакана автономных зарядов двигателя, установленная со стороны головной боевой части, служит для гашения ударной волны взрыва и предотвращает распространение детонации через влияние.
Осевой передаточный канал на дне продольно примыкающих стаканов обеспечивает последовательную во времени распространения передачу детонационного импульса на автономные заряды взрывчатого вещества.
Монолитная головка снаряда служит для аккумулирования энергии взрыва шашки реактивного ускоряющего двигателя, которая преобразуется в кинетический потенциал импульса силы, достаточного для проламывания брони, срыва башни и опрокидывания танка в целом.
Жесткая связь боевой части непосредственно с трубчатым корпусом упрощает конструкцию артиллерийского снаряда, пригодного для стрельбы из штатных пушек.
Размещение многослойного бандажа между трубчатым корпусом и несущими заряды стаканами обеспечивает механическое крепление последних, но главное, при этом кратно упрочняется корпус, структурным элементом которого является бандаж. Силами упругости навитой цилиндрической спирали бандажа в распор ему устанавливаются аксиальные наружный трубчатый корпус и внутренний продольный ряд стаканов, образуя конструктивное единство.
Соседние слои навитого бандажа, работающие как пластинчатые пружины, при взрыве зарядов нагружаются встречно, компенсируя поперечные деформации наружной трубы, предотвращая произвольное ее разрушение.
Поперечное разрушение слоеного бандажа и наружного корпуса снаряда происходит по поясам вдоль демпфирующих прокладок стаканов, на пересечении падающей и отраженной ударных волн. Образующиеся при этом осколки формируют широкое поле осколочного поражения живой силы противника.
Направленное назад осевое распространение основной массы газообразных продуктов детонации зарядов увеличивает динамику и величину реактивной тяги.
Следовательно, каждый существенный признак необходим, а их совокупность в устойчивой взаимосвязи являются достаточными для получения новизны качества, неприсущего признакам в разобщенности, то есть поставленная в изобретении задача решена с получением нового сверхэффекта как эффект суммы признаков.
Проведенный сопоставительный анализ предложенного технического решения с выявленными аналогами уровня техники, из которого изобретение явным образом не следует для специалиста по боеприпасам, показал, что оно не известно, а с учетом возможности промышленного серийного изготовления артиллерийских реактивных снарядов, можно сделать вывод о соответствии критериям патентоспособности.
Сущность изобретения поясняется чертежом, где схематично изображен предлагаемый артиллерийский снаряд.
Аэродинамической формы монолитная головка 1 массой 35 кг посредством резьбового соединения закреплена на трубчатом корпусе 2 реактивного двигателя.
Головка 1 имеет центрирующий поясок диаметром 125 мм, обеспечивающий продольную устойчивость снаряда в канале ствола при выстреле из пушки.
Внутри трубы ⊘ 120×6 мм корпуса 2 установлен бандаж 3, выполненный в виде многослойной цилиндрической спирали из листового материала (0,4-0,6 мм).
Внутри бандажа 3 расположен ряд автономных зарядов 4 из высокобризантного взрывчатого вещества на основе гексогена, октогена, которые помещены в несущих продольно примыкающих стаканах 5, повернутых в сторону головки 1. На открытой поверхности зарядов 4 расположены демпфирующие прокладки 6 из эластичного материала (резины, полимера).
На дне стаканов 5 выполнены сквозные осевые отверстия 7, перекрытые прокладками 6 примыкающего стакана 5, которые выполняют функции передаточного канала ударной волны, последовательной детонации автономных зарядов 4 через влияние.
Стаканы 5 опираются на компенсаторное кольцо 8 через пластинчатый амортизатор 9, содержащий упругие и пластичные пластины.
Стаканы 5 поджаты к амортизатору 9 посредством винтовой крышки 10 на корпусе 2, в которой закреплен донный дистанционный взрыватель 11, соосный с отверстиями 7 стаканов 5.
По периметру крышки 10 шарнирно смонтированы подпружиненные аэродинамические лопасти 12, в исходном положении примыкающие к корпусу 2. В примкнутом положении наружный профиль лопастей 12 адекватен калибру артиллерийского ствола, что при выстреле обеспечивает снаряду продольную устойчивость, так как лопасти 12 выполняют функции центрирующего утолщения его корпуса 2.
Функционирует предложенный артиллерийский реактивный снаряд следующим образом. На заданной дистанции от цели (10-15 м) срабатывает донный взрыватель 11, импульсом которого инициируется детонация взрывчатого вещества заряда 4 в примыкающем стакане 5, в результате чего вышибается крышка 10 и разрываются стакан 5, хвостовая часть бандажа 3 и корпуса 2.
Поперечное разрушение бандажа 3 и корпуса 2 происходит в сечении демпфирующей прокладки 6, где за счет взаимодействия падающей и отраженной ударных волн на линии пересечения возникают резонансные явления концентрации напряжений и трещинообразования.
Следует отметить, что распространение ударной волны внутрь снаряда предотвращается демпфирующей прокладкой 6, а разрушение корпуса 2 происходит с задержкой времени переколебаний в слоях бандажа 3, которые взаимно деформируются встречно как параллельные пластинчатые пружины, защемленные с обоих концов.
Этого времени задержки (0,001 с) достаточно, чтобы газообразные продукты детонации из стакана 5 динамично выбросились в атмосферу назад, создавая реактивную тягу снаряду, который толкается к цели с ускорением маршевой баллистической скорости.
Далее ударная волна через отверстие 7 в примыкающем стакане 5 инициирует его заряд 4 и вышеописанный процесс повторяется.
Таким образом за время 0,016-0,020 с последовательно срабатывают все заряды 4 реактивного двигателя снаряда, головка 1 которого получает приращение скорости 650-750 м/с.
При подходе к цели снаряд имеет на дальности полета 2 км скорость в диапазоне 250-350 м/с, а скорость его боевой части (монолитной головки 1) от кратковременного действия реактивного ускорителя достигает на преграде 900-1100 м/с.
Кинетическая энергия бронебойной головки 1 соответствует силе удара при встрече с преградой порядка 30 т, что сопоставимо с массой танка, определяя гарантированное поражение цели с экипажем и полную неспособность бронемашины продолжать боевые действия.
Испытания опытных образцов предложенных снарядов на статических подрывах показали (при съемках СКС) четкую дискретность последовательных подрывов автономных зарядов и увеличение скорости головной части, без отделяющегося реактивного двигателя, от нуля до 720 м/с, что позволило рекомендовать изделие на проведение ОКР с целью постановки боеприпаса на вооружение.
Кинетический артиллерийский снаряд, содержащий боевую часть и реактивный ускоряющий двигатель, включающий твердотопливную шашку, помещенную в его трубчатом корпусе и связанную с дистанционным инициирующим устройством, отличающийся тем, что твердотопливная шашка выполнена из автономных зарядов высокобризантного взрывчатого вещества, каждый из которых размещен в продольно примыкающих друг к другу стаканах, имеющих осевой передаточный канал и закрытых со стороны боевой части демпфирующими прокладками, при этом боевая часть представляет собой монолитную головку, жестко связанную непосредственно с трубчатым корпусом двигателя, внутри которого укреплен многослойный бандаж, охватывающий стаканы автономных зарядов.
