Осколочный боеприпас с адаптивным зарядом взрывчатого вещества

Изобретение относится к осколочным боеприпасам. Предложен осколочный боеприпас, содержащий осколочную оболочку естественного дробления, заряд взрывчатого вещества и взрыватель. В качестве заряда взрывчатого вещества использовано баллиститное твердое ракетное топливо, которое при испытании подрывом снаряженного им стандартного осколочного цилиндра №12, изготовленного из стали С-60, обеспечивает получение относительной массы средней фракции осколков 4≥m>1 г не менее 0,40, а число осколков с массой более 0,25 г - не менее 1500. Изобретение направлено на создание осколочного боеприпаса с использованием баллиститного твердого ракетного топлива, обеспечивающего высококачественное дробление осколочной оболочки боеприпаса. 2 з.п. ф-лы, 5 ил., 3 табл.

 

Изобретение относится к боеприпасам, а более конкретно - к осколочным боеприпасам с адаптивным зарядом взрывчатого вещества (зарядом двойного действия). Существуют три основных вида таких боеприпасов:

- ракеты традиционной схемы с боевой частью и твердотопливным двигателем, при этом в момент подрыва боевой части производится и подрыв несгоревшей части твердотопливного заряда. Такая схема применена, например, в переносном зенитном ракетном комплексе «Игла». Развитие этой схемы предложено в патенте №2282821 РФ;

- модификации активно-реактивных артиллерийских снарядов, выполненные с возможностью выключения разгонного заряда твердого топлива и возможностью передачи детонации от заряда бризантного ВВ к заряду твердого топлива;

- артиллерийские снаряды, в составе которых имеется только один заряд, который в зависимости от условий применения может выполнять функции либо разгонного, либо бризантного заряда.

Предложен ряд конструкций осколочных боеприпасов с адаптивным зарядом взрывчатого вещества, которое определяется как детонационно-способное твердое топливо (патенты РФ №2082943, 2095739, 2108537). Наиболее близким аналогом является осколочно-фугасный снаряд по патенту RU 2082943. Однако реальный состав этого вещества в указанных патентах не раскрыт и, более того, не показана возможность получения приемлемых характеристик дробления осколочных оболочек при использовании данного вещества.

Настоящее изобретение направлено на устранение указанных недостатков.

Осколочный боеприпас содержит осколочную оболочку естественного дробления, заряд взрывчатого вещества и взрыватель. Техническое решение состоит в том, что в качестве заряда осколочного боеприпаса используется взрывчатый состав - топливо баллиститного типа (баллиститный порох) со следующим содержанием компонентов (мас.%): коллоксилин 30-40, нитроглицерин 30-20, октоген 25-35, баллистические и технологические добавки - остальное. Баллиститные пороха, называемые также двухосновными, относятся к классу нитроцеллюлозных порохов и имеют широкое распространение как в метательных зарядах артиллерии, так и в твердотопливных зарядах реактивных снарядов и ракет (см. например, «Советская военная энциклопедия», воен. изд. МО СССР, 1978, т.6, стр.456, «Технические основы эффективности ракетных систем» под ред. Е.Б.Волкова, М., Машиностроение, 1989, стр.71). Точный состав пороха охраняется в режиме «ноу-хау». Баллиститное твердое ракетное топливо заряда при испытании подрывом снаряженного им стандартного осколочного цилиндра №12, изготовленного из стали С-60, обеспечивает получение относительной массы средней фракции осколков 4≥m>1 г не менее 0,40, а число осколков с массой более 0,25 г - не менее 1500.

Заряд взрывчатого вещества может быть выполнен с плотностью в пределах 1,65-1,70 г/см³ и с удельным импульсом в пределах 2000...2300 м/с. Предел прочности заряда взрывчатого вещества может составлять не менее 4,8 МПа.

Изобретение иллюстрируется чертежами:

фиг.1 - стандартный осколочный цилиндр №12;

фиг.2 - гистограмма распределения осколков стандартного цилиндра №12 по массе;

фиг.3 - гистограмма распределения масс по массовым группам;

фиг.4 - треугольная фракционная диаграмма;

фиг.5 - классификационная диаграмма качества дробления.

Содержание компонентов обосновано следующими соображениями. Содержание коллоксилина и нитроглицерина определяется требованиями к физико-механическим характеристикам состава. Максимальное содержание октогена ограничено необходимостью обеспечения взрывобезопасности изготовления составов на существующем технологическом оборудовании производства баллиститных порохов.

Важную роль в производстве играет доступность сырьевой базы и наличие производственных мощностей. Изготовление зарядов данного состава производится по шнек-прессовой технологии, обеспечивающей высокую производительность, взрывобезопасность и однородность плотности и физико-механических свойств по своду заряда.

Для отбора точного состава необходимо некоторое дополнительное условие по дробящей способности состава. Невыполнение этого условия приведет к значительному снижению осколочных характеристик, что совершенно неприемлемо при существующих в настоящее время весьма жестких требованиях по осколочному действию.

Определение дробящей способности вышеуказанного баллиститного состава производилось путем его подрыва в осколочном цилиндре №12 (фиг.1), изготовленном из стали С-60 (1 - корпус, 2 - заряд взрывчатого вещества, 3 - детонатор, 4 - гнездо под капсюль-детонатор). Подробное описание методики испытаний приведено в пособии «Моделирование процессов фрагментации с помощью унифицированных цилиндров», В.А.Одинцов, изд-во МГТУ, 1991. В качестве улавливающей среды использовалась вода. Масса заряда составляла 335 г, масса корпуса - 2580 г. Распределение осколков по массе представлено в табл.1 и на фиг.2, 3.

Таблица 1
	Массовые группы, г.
<0,25	0,25-0,5	0,5-1	1-2	2-3	3-4	4-5	5-6	6-7	7-8	8-9	9-10	10-12	12-15	15-20
Ni		552	500	446	155	65	21	19	6	5	6	-	1	2	2
Мi, г	224	191	347	624	381	223	93	104	40	38	52	-	10	29	34
Ni - число осколков в массовой группе, Мi, г - суммарная масса осколков в массовой группе.

Суммарная масса собранных осколков составила 2390 г, т.е. 92,6% от массы корпуса цилиндра. Применяя отнесение недобора массы в первую группу, получим восстановленную массу в ней 414 г.

В табл.2 приводятся данные по выборке 20 наиболее длинных осколков, позволяющие оценить склонность процесса дробления к «саблеобразованию».

Таблица 2
l, мм	58	42	42	42	41	41	40	40	40	40	39	37	36	35	35	35	35	35	34	33
m, г	8,8	6,2	3,9	2,6	6,0	5,9	6,6	3,3	3,1	3,0	4,7	2,4	4,5	7,4	5,4	4,5	2,9	2,7	5,1	4,1
l - длина осколка, m - его масса.

Средние значения для выборки составляют l₂₀=39 мм, m₂₀=4,65 г, среднее относительное удлинение .

Согласно принятой классификации осколков по удлинению (см. «Физика взрыва», под ред. Л.П.Орленко, изд. 3-е. - M.: ФИЗМАТЛИТ, 2002, т.2, С.76) среднее значение λ для выборки соответствует нижней части диапазона длинных осколков (15≥λ>8), что указывает на умеренное развитие саблеобразования.

Общие данные по спектру представлены в табл.3. N_0,25, N_0,5, N_1,0 - соответственно числа осколков с массой более 0,25, 0,5 и 1,0 г, μ_м, μ_с, μ_к - соответственно относительные массовые содержания мелкой (m≤1 г), средней (4≥m>1 г) и крупной (m>4 г) фракций. В таблице для сравнения приведены данные для штатных бризантных ВВ ТНТ, A-IX-2 и окфола.

Таблица 3
ВВ	N0,25	N0,5	N1,0	μм	μс	μк	l20, мм
Предлагаемый состав	1780	1228	728	0,37	0,48	0,15	38,7
ТНТ	885	684	511	0,15	0,26	0,59	46,2
A-IX-2	1131	867	617	0,18	0,35	0,47	44,0
Окфол	1456	1072	695	0,24	0,42	0,34	38,8

Треугольная фракционная диаграмма представлена на фиг.4.

Предлагаемый состав обеспечивает получение наиболее высокого относительного массового содержания средней фракции (0,48), являющейся наиболее продуктивной частью осколочной массы. Расположение составов на классификационной диаграмме качества дробления стандартного цилиндра №12 показано на фиг.5. Класс I (высококачественное дробление) соответствует условиям N_0,25≥2000, μ_c≥0,45, класс II (качественное дробление) - условиям N_0,25≥1500, μ_с≥0,4, класс III (удовлетворительное дробление) - условиям N_0,25≥1000, μ_c≥0,3, класс IV (низкокачественное дробление) - условиям N_0,25<1000, μ_c<0,3 («Физика взрыва», т.2, с.150-151, рис.16.59).

Из вышеприведенных данных следует, что предлагаемый состав баллиститного твердого топлива (баллиститного пороха) одновременно является полноценным бризантным ВВ, превосходящим по характеристикам осколочности штатные отечественные ВВ, в том числе и наиболее мощное из них - окфол.

Отклонение состава пороха от оптимального приводит к значительному снижению осколочных характеристик. Например, для одного из таких составов получено: N_0,25=1236, N_0,5=861, N_1,0=587, μ_м=0,28, μ_с=0,37, μ_к=0,35, l₂₀=44,3 мм. Полное число осколков по сравнению с оптимальным вариантом снизилось на 30%, а относительное содержание средней фракции - на 23%.

Техническим результатом изобретения является появление возможности разработки осколочных средств поражения и боеприпасов с адаптивными зарядами взрывчатых веществ.

1. Осколочный боеприпас, содержащий осколочную оболочку естественного дробления, заряд взрывчатого вещества и взрыватель, отличающийся тем, что в качестве заряда взрывчатого вещества использовано баллиститное твердое ракетное топливо при следующем содержании компонентов, мас.%:

коллоксилин	30-40
нитроглицерин	30-20
октоген	25-35
баллистические и технологические добавки	остальное,

причем взрывчатое вещество заряда при испытании подрывом снаряженного им стандартного осколочного цилиндра №12, изготовленного из стали С-60, обеспечивает получение относительной массы средней фракции осколков 4≥m>1 г не менее 0,40, а число осколков с массой более 0,25 г - не менее 1500.

2. Боеприпас по п.1, отличающийся тем, что заряд взрывчатого вещества выполнен с плотностью в пределах 1,65-1,70 г/см³ и с удельным импульсом в пределах 2000...2300 м/с.

3. Боеприпас по п.1, отличающийся тем, что предел прочности заряда взрывчатого вещества составляет не менее 4,8 МПа.