RO126063A2

RO126063A2 - Shock wave warhead

Info

Publication number: RO126063A2
Application number: ROA200400323A
Authority: RO
Inventors: Vasile Şomoghi; Alexandru Rogoz; Mihai Negoşanu; Sorinel Manta; Victor Mărgean
Original assignee: Ministerul Apărării Naţionale
Priority date: 2004-04-13
Filing date: 2004-04-13
Publication date: 2011-02-28
Also published as: RO126063B1

Abstract

The invention relates to a shock wave warhead, to a method for controlledly initiating the combustion in open air of an aerodisperse combustible system and to such a system. The claimed warhead comprises a receiving box (1) having, preferably, a cylindrical shape, wherein there are placed two coaxial inner and outer shells (2 and 4) between which there is stored a slime (6) containing a granulometrically controlled metal powder, and between the outer shell (4) and the receiving box (1) there being placed a combustible substance (5), where the ratio between the diameter of the receiving box (1) and that of the inner shell (2), containing an explosive (3) to be spread, should range from 2:1 and 6:1. The claimed method consists in placing the slime (6) coaxially with the explosive (3) for spreading the metal powder in the slime (6), between the metal powder and the liquid combustible substance (5) being a gravimetric ratio of 1:1...1:5, which ensures a gravimetric ratio of 5:1...15:1 between the combustible substance (5) and the powder in the slime (6) which has a controlled granulometry containing particles of 10...150 μ m, ensuring a speed value of more than 30 m/s when reaching the target.

Description

COMPONENTĂ DE LUPTĂ CU ACȚIUNE PRIN UNDĂ DE ȘOCCONTROL COMPONENT WITH SHOCK ACTION

Prezenta invenție se referă la o componentă de luptă cu acțiune prin undă de șoc, a cărei funcționare la țintă se bazează pe metoda de inițiere controlată a combustiei unui sistem combustibil aerodispers, în atmosferă liberă.The present invention relates to a shock wave action combat component, the target operation of which is based on the controlled initiation method of combustion of an aerodispersible fuel system, in a free atmosphere.

Invenția are aplicabilitate în domeniul proiectării și realizării de mijloace de luptă care utilizează un exploziv neconvențional, numit în continuare „exploziv combustibil-aer” și care acționează prin undă de șoc, având efect distructiv asupra unor ținte cum sunt personalul, tehnica militară neblindată, clădirile, depozitele, etc.The invention has applicability in the field of designing and manufacturing means of combat using an unconventional explosive, hereinafter referred to as "explosive fuel-air" and acting by shock waves, having a destructive effect on targets such as personnel, unarmed military technique, buildings. , deposits, etc.

Sunt cunoscute componente de luptă a căror acțiune la țintă se datorează inițierii sistemelor combustibile aerodisperse, în atmosferă liberă, care diferă între ele prin modalitatea de inițiere a combustiei amestecului combustibil-aer, natura substanței combustibile utilizate și, implicit, nivelul suprapresiunii realizate în frontul undei de șoc rezultate. O astfel de componentă de luptă, utilizată până în prezent, își bazează funcționarea pe un procedeu denumit în literatura de specialitate „procedeul în doi timpi”, care se caracterizează printr-o fază de formare a unui „nor” de amestec combustibil-aer urmată, după un timp de întârziere controlat, de inițierea directă a detonației amestecului cu ajutorul unor încărcături explozive, numite generic „detonatori de nor”. Diseminarea combustibilului și formarea „norului” de amestec combustibil-aer se realizează prin funcționarea unei încărcături de exploziv convențional, plasată central într-un recipient de formă cilindrică și care conține substanța combustibilă, de regulă un lichid din clasa hidrocarburilor sau a derivaților acestora. Inițierea combustiei amestecului combustibil-aer, format prin diseminare sub forma unui „nor” toroidal, se realizează, în prezent, prin funcționarea unor mici încărcături din exploziv convențional, plasate în „norul” de amestec combustibil-aer, într-o zonă în care concentrația amestecului respectiv are o valoare cuprinsă între limitele de detonație.Fighting components are known whose action at the target is due to the initiation of aerodisperse fuel systems, in a free atmosphere, which differs from each other in the way of initiating the combustion of the fuel-air mixture, the nature of the used fuel substance and, implicitly, the level of overpressure achieved in front of the wave. shock results. Such a combat component, used so far, bases its operation on a process called in the literature "the two-step process", which is characterized by a phase of formation of a "cloud" of fuel-air mixture followed , after a controlled delay time, by the direct initiation of the blast of the mixture with the help of explosive charges, generically called "cloud detonators". The dissemination of the fuel and the formation of the "cloud" of fuel-air mixture is accomplished by operating a conventional explosive charge, centrally placed in a cylindrical-shaped container and containing the fuel substance, usually a liquid in the class of hydrocarbons or their derivatives. The initiation of the combustion of the fuel-air mixture, formed by dissemination in the form of a toroidal "cloud", is realized, at present, by the operation of small conventional explosive charges, placed in the "cloud" of fuel-air mixture, in an area where the concentration of the respective mixture has a value between the detonation limits.

Ca dezavantaj al acestui procedeu de inițiere controlată a sistemelor combustibile aerodisperse, în atmosferă liberă, este acela că nu se poate aplica la realizarea de mijloace de luptă care au viteză rămasă la țintă mai mare de 30 m/s.As a disadvantage of this process of controlled initiation of the aerodisperse fuel systems, in free atmosphere, it is that it cannot be applied to the realization of means of combat that have a speed remaining at the target greater than 30 m / s.

Prezenta invenție elimină acest dezavantaj și se referă la o componentă de luptă cu acțiune prin undă de șoc, a cărei construcție și funcționare se bazează pe o metodă de inițiere a combustiei amestecului de substanță combustibilă și aer, rezultat la diseminarea prin explozie a substanței combustibile dintr-un recipient care intră în compunerea componentei de luptă, cu ajutorul unei multitudini de particule metalice incandescente, fiecare particulă constituind un punct de inițiere pentru volumul elementar de amestec care o înconjoară.The present invention eliminates this disadvantage and relates to a shock wave action component, the construction and operation of which are based on a method of initiating combustion of the mixture of combustible substance and air, resulting in the explosive dissemination of the combustible substance from - a container that enters the composition of the combat component, with the help of a multitude of incandescent metal particles, each particle constituting a starting point for the elemental volume of mixture that surrounds it.

Componenta de luptă care face obiectul prezentei invenții utilizează drept substanță combustibilă un compus chimic a cărui principală caracteristică este că, sub formă de vapori sau aerosoli, formează cu aerul amestecuri cu limite largi de inflamabilitate.The combat component which is the subject of the present invention uses as a combustible substance a chemical compound whose main characteristic is that, in the form of vapors or aerosols, air mixtures with wide flammability limits are formed.

Componenta de luptă, realizată conform fig.l, care face obiectul prezentei invenții are în compunere un recipient, de regulă de formă cilindrică, prevăzut cu o teacă centrală ce conține o încărcătură de exploziv convențional, (de exemplu trinitrotoluen), o teacă având un diametru mai mare, coaxială cu prima, care formează cu aceasta o incintă, în care se găsește o pulbere metalică cu granulometrie controlată și substanța combustibilă lichidă care umple restul volumului recipientului.The combat component, made according to FIG. 1, which is the subject of the present invention, comprises a container, usually cylindrical in shape, provided with a central sheath containing a conventional explosive charge (for example trinitrotoluene), a sheath having a larger diameter, coaxial with the first, which forms with it a chamber, in which there is a metallic powder with controlled particle size and the liquid combustible substance that fills the rest of the volume of the container.

ÎOPr ,îL DE STAT °FNTRU INVENȚII Șl MĂRCI ^eiere de brevet de invențieTO THE STATE OF THE INVENTIONS IN THE BRAND ^ patent invention

<χ-2 0 0 k~ 0 0 3 2 3 - NESECRETl 1 3 -04- 2004<χ-2 0 0 k ~ 0 0 3 2 3 - NESECRETl 1 3 -04- 2004

Structura unei componente de luptă cu acțiune prin undă de șoc care face obiectul prezentei invenții presupune dispunerea pulberii metalice de granulometrie controlată (6) în spațiul dintre cele două teci coaxiale (2) și (4), sub formă de „șlam”, adică un amestec de viscozitate mare, într-un raport gravimetric de 1:1 până la 1:1,5, între respectiva pulbere și o substanță lichidă care nu reacționează cu aceasta, de preferință chiar substanța utilizată drept substanță combustibilă (5).The structure of a shock wave action component which is the subject of the present invention involves the arrangement of the controlled particle size powder (6) in the space between the two coaxial plates (2) and (4), in the form of a "slab", ie a high viscosity mixture, in a gravimetric ratio of 1: 1 to 1: 1.5, between said powder and a liquid substance which does not react with it, preferably even the substance used as a combustible substance (5).

într-o variantă de realizare a unei componente de luptă, în conformitate cu prezenta invenție, dimensiunile particulelor de pulbere metalică trebuie să fie cuprinse între 10 și 150 microni, iar raportul gravimetric între substanța combustibilă (5) și pulberea metalică trebuie să aibă o valoare între 5 : 1 și 15 : 1.In one embodiment of a combat component, according to the present invention, the particle size of the metal powder must be between 10 and 150 microns, and the gravimetric ratio between the fuel substance (5) and the metal powder must have a value between 5: 1 and 15: 1.

în conformitate cu prezenta invenție, raportul dintre diametrul recipientului (1) și cel al tecii (2) care conține explozivul pentru diseminare (3) trebuie să fie cuprins între 2:1 și 6:1, astfel încât diseminarea substanței combustibile (5) din recipientul (1) să se producă atât prin efect brizant cât și prin efect fugas, ceea ce conduce la obținerea unui amestec de vapori, aerosoli și picături foarte fine ale substanței combustibile (5) cu aerul atmosferic, încât inițierea amestecului să poată fi realizată ușor și cu randament maxim de către particulele metalice incandescente ce se găsesc la un moment dat în „norul” de amestec combustibil.In accordance with the present invention, the ratio of the diameter of the container (1) to that of the sheet (2) containing the explosive for dissemination (3) must be between 2: 1 and 6: 1, so that the dissemination of the combustible substance (5) from the container (1) is produced by both brittle and leakage effects, which results in a very fine mixture of vapors, aerosols and droplets of the combustible substance (5) with atmospheric air, so that the mixture can be easily initiated and with maximum efficiency by the incandescent metal particles that are at one point in the "cloud" of fuel mixture.

La funcționarea unui mijloc de luptă cu exploziv combustibil-aer, care utilizează componenta de luptă ce face obiectul prezentei invenții, substanța combustibilă și particulele de pulbere metalică în stare incandescentă sunt diseminate relativ simultan în aerul atmosferic înconjurător, sub acțiunea undei de detonație și a produșilor de ardere rezultate la funcționarea încărcăturii centrale de exploziv (2). Pe măsură ce substanța combustibilă, fragmentată sub formă de aerosoli, se împrăștie în aerul înconjurător, amestecul astfel format ajunge la o concentrație cuprinsă între limitele de inflamabilitate. Particulele de pulbere metalică incandescente, care se deplasează prin „norul” astfel format, în aceeași direcție și cu o viteză de același ordin de mărime cu a aerosolilor de substanță combustibilă, inițiază, fiecare, arderea unui element de volum de amestec din jurul lor. Astfel, într-un interval de timp de ordinul milisecundelor, are loc combustia întregii cantități de substanță combustibilă aflată inițial în componenta de luptă. Eliberarea unei cantități apreciabile de energie de ardere într-un timp atât de scurt conduce la apariția unei unde de șoc sferice, care produce o suprapresiune cu efect distructiv asupra structurilor surprinse în zona de dezvoltare a „norului” sau în imediata vecinătate a acestuia.When operating a combustion medium with a fuel-air explosive, which uses the combat component that is the subject of the present invention, the combustible substance and the metal particles in incandescent state are disseminated relatively simultaneously in the surrounding atmospheric air, under the action of the detonation wave and the product. of combustion results in the operation of the central explosive charge (2). As the combustible substance, fragmented as aerosols, spreads into the surrounding air, the mixture thus formed reaches a concentration within the flammability limits. The particles of incandescent metallic powder, which move through the "cloud" thus formed, in the same direction and at a speed of the same order of magnitude with the aerosols of combustible substance, each initiate the burning of an element of mixing volume around them. Thus, within a period of time of the order of milliseconds, the combustion of the entire quantity of fuel substance initially contained in the combat component takes place. The release of an appreciable amount of combustion energy in such a short time leads to the emergence of a spherical shock wave, which produces an overpressure with destructive effect on the structures caught in the area of development of the "cloud" or in its immediate vicinity.

Suprapresiunile realizate la inițierea amestecurilor combustibil-aer generate la funcționarea unei componente de luptă cu acțiune prin undă de șoc, ce face obiectul prezentei invenții ating valori de la 5 la 10 bari.The overpressures achieved at the beginning of the fuel-air mixtures generated at the operation of a combat action with shock wave action, which are the object of the present invention reach values from 5 to 10 bar.

Avantajul principal al componentei de luptă cu acțiune prin undă de șoc, ce face obiectul prezentei invenții, constă în aceea că permite realizarea munițiilor cu exploziv combustibil-aer a căror viteză rămasă la țintă este mai mare de 30 m/s, ceea ce în cazul componentelor de luptă realizate în conformitate cu „procedeul în doi timpi”, nu este posibil.The main advantage of the shock wave action component, which is the subject of the present invention, is that it allows the accomplishment of ammunition with explosive fuel-air whose speed remaining at the target is greater than 30 m / s, which in the case combat components made in accordance with the "two-step process" is not possible.

Alte avantaje ale componentei de luptă care face obiectul prezentei invenții sunt:Other advantages of the combat component that are the subject of the present invention are:

• dispunerea pulberii metalice de granulometrie controlată (6) în spațiul dintre cele două teci coaxiale (2) și (4), sub formă de „șlam” nu permite aprinderea prematură a particulelor metalice la funcționarea explozivului pentru diseminare (3);• the arrangement of the metallic powder of controlled particle size (6) in the space between the two coaxial plates (2) and (4), in the form of "slab", does not allow the premature ignition of the metal particles when the explosive for dissemination works (3);

NESECRETSMT

NESECRET (\-2 O O 4 - O O 3 2 3 - 1 3 -04- 2004 'tNESECRET (\ -2 O O 4 - O O 3 2 3 - 1 3 -04- 2004 't

• dispunerea pulberii metalice de granulometrie controlată (6) în spațiul dintre cele două teci coaxiale (2) și (4), sub formă de „șlam” asigură o bună distribuție a particulelor de metal incandescent în „norul” de amestec combustibil-aer;• the arrangement of the metallic powder of controlled particle size (6) in the space between the two coaxial plates (2) and (4), in the form of "slurry", ensures a good distribution of the incandescent metal particles in the "cloud" of fuel-air mixture;

• dispunerea pulberii metalice de granulometrie controlată (6) în spațiul dintre cele două teci coaxiale (2) și (4), sub formă de „șlam” împiedică atât sedimentarea pulberii metalice pe timpul depozitării mijlocului de luptă, oxidarea și degradarea acesteia în contact cu aerul, precum și aglomerarea pulberii, sub formă de particule de dimensiuni necontrolate, prin unirea mai multor particule de pulbere sub acțiunea temperaturii și presiunii produse la funcționarea încărcăturii de exploziv pentru diseminare;• the arrangement of the metallic powder of controlled particle size (6) in the space between the two coaxial plates (2) and (4), in the form of "sludge", prevents both the sedimentation of the metal powder during the storage of the fighting medium, its oxidation and degradation in contact with the air, as well as the agglomeration of the powder, in the form of particles of uncontrolled size, by combining several particles of powder under the action of temperature and pressure produced when the explosive charge for dissemination works;

• asigură inițierea sistemelor combustibile aerodisperse în condiții atmosferice nefavorabile, cum sunt o viteză a vântului mai mare de 10 m/s sau precipitații abundente;• ensures the initiation of aerodisperse fuel systems under adverse atmospheric conditions, such as a wind speed greater than 10 m / s or heavy rainfall;

• este mai ieftină, mai fiabilă și mai ușor de realizat decât o componentă construită pe baza altor metode de inițiere.• is cheaper, more reliable and easier to achieve than a component built on other initiation methods.

NESECRETSMT

SE£RE din 6 ^-2004-00323-NESfjCRETSE £ RE from 6 ^ -2004-00323-NESfjCRET

--H3S1--------¹ - H3S1 -------- ¹

3 -04- 2004 Λ3 -04- 2004 Λ

Claims

REVENDICĂRI

1. Componentă de luptă cu acțiune prin undă de șoc, caracterizată prin aceea că este realizată dintr-un recipient, de regulă de formă cilindrică, prevăzut cu o teacă centrală ce conține o încărcătură de exploziv convențional, (de exemplu trinitrotoluen), o teacă având un diametru mai mare, coaxială cu prima, care formează cu aceasta o incintă, în care se găsește o pulbere metalică cu granulometrie controlată și substanța combustibilă lichidă care umple restul volumului recipientului, realizată conform fig.l.1. Combat wave action component, characterized in that it is made from a container, usually cylindrical in shape, provided with a central sheath containing a conventional explosive charge (for example trinitrotoluene), a sheath having a larger diameter, coaxial with the first, which forms with it a chamber, in which there is a metallic powder with controlled particle size and the liquid combustible substance that fills the rest of the volume of the container, made according to fig.

2. Metoda de realizare a unei componente de luptă conform revendicării 1, caracterizată prin aceea că pulberea metalică, ce produce, la funcționarea componentei de luptă, multitudinea de particule incandescente, este plasată coaxial în jurul încărcăturii explozive pentru diseminare, sub forma unui amestec cu viscozitate ridicată, denumită „șlam”, între respectiva pulbere și o substanță combustibilă lichidă, în raport gravimetric de 1 : 1 până la 1 : 1,5, asigurând un raport gravimetric de 5 : 1 până la 15 : 1 între substanța combustibilă ce formează la diseminare „norul” de amestec combustibil-aer și pulberea metalică cu granulometrie controlată pentru inițiere iar pulberea metalică are o granulometrie controlată, conținând particule cu dimensiuni cuprinse între 10 și 150 microni.2. The method of making a combat component according to claim 1, characterized in that the metal powder, which produces, at the operation of the combat component, the plurality of incandescent particles, is coaxially placed around the explosive charge for dissemination, in the form of a mixture with high viscosity, called "sludge", between said powder and a liquid fuel substance, in a gravimetric ratio of 1: 1 to 1: 1.5, providing a gravimetric ratio of 5: 1 to 15: 1 between the fuel substance forming when disseminating the "cloud" of fuel-air mixture and the metallic powder with controlled particle size for initiation and the metallic powder has a controlled particle size, containing particles with dimensions between 10 and 150 microns.

3. Metoda de inițiere a sistemelor combustibile aerodisperse, cu aplicabilitate în domeniul proiectării și realizării de mijloace de luptă conform revendicării 1, cu viteză rămasă la țintă mai mare de 30 m/s constând în trimiterea în „norul” de amestec combustibil-aer a unei multitudini de particule metalice incandescente, care inițiază, fiecare, elementul de volum de amestec combustibil-aer care le înconjoară, producând astfel, într-un interval de timp de ordinul milisecundelor, combustia întregului „nor” de amestec, cu generare de undă de șoc.3. The method of initiating the aerodisperse fuel systems, applicable in the field of designing and realizing combat means according to claim 1, with a target speed exceeding 30 m / s consisting in sending the fuel-air mixture "cloud" of a multitude of incandescent metallic particles, each initiating the element of volume of fuel-air mixture that surrounds them, thus producing, within a period of time of the order of milliseconds, the combustion of the whole "cloud" of mixing, with wave generation shock.

4. Procedeul de dispunere a pulberii metalice de granulometrie controlată (6) în spațiul dintre cele două teci coaxiale (2) și (4), sub formă de „șlam” care nu permite aprinderea prematură a particulelor metalice la funcționarea explozivului pentru diseminare (3).4. The process of disposing the metallic powder of controlled particle size (6) in the space between the two coaxial plates (2) and (4), in the form of a "slab" that does not allow the premature ignition of the metal particles when the explosive for dissemination works (3 ).

5. Procedeul de dispunere a pulberii metalice de granulometrie controlată (6) în spațiul dintre cele două teci coaxiale (2) și (4), sub formă de „șlam” asigurând astfel o mai bună distribuție a particulelor de metal incandescent în „norul” de amestec combustibil-aer.5. The process of disposing the metallic powder of controlled particle size (6) in the space between the two coaxial plates (2) and (4), in the form of a "slab" thus ensuring a better distribution of the incandescent metal particles in the "cloud" of fuel-air mixture.

6. Procedeul de dispunere a pulberii metalice de granulometrie controlată (6) în spațiul dintre cele două teci coaxiale (2) și (4), sub formă de „șlam” prin care se împiedică atât sedimentarea pulberii metalice pe timpul depozitării mijlocului de luptă, oxidarea și degradarea acesteia în contact cu aerul, precum și aglomerarea pulberii, sub formă de particule de dimensiuni necontrolate, prin unirea mai multor particule de pulbere sub acțiunea temperaturii și presiunii produse la funcționarea încărcăturii de exploziv pentru diseminare.6. The process of disposing the metallic powder of controlled particle size (6) in the space between the two coaxial sheaths (2) and (4), in the form of a "slab" which prevents both the sedimentation of the metal powder during the storage of the fighting medium, its oxidation and degradation in contact with the air, as well as the agglomeration of the powder, in the form of particles of uncontrolled size, by joining several particles of powder under the action of temperature and pressure produced at the operation of the explosive charge for dissemination.