RU2236667C1 - Common projectiles or fragmentation shells - Google Patents

Abstract

FIELD: military equipment; common projectiles and fragmentation shells.

SUBSTANCE: proposed ammunition has body, bursting charge and central sleeve with secondary fragmentation charge made from viscous-plastic metallized explosive at detonating velocity of 60 to 85% of detonating velocity of secondary fragmentation charge whose mass is equal to 3-20% of mass of bursting charge. Projectile may have one or several sections with ready destruction elements; section have different geometric forms and may be located in different areas of ammunition. Space between ready destruction elements is filled with combustible fluid. Provision is made for increased velocity of axial and radial throwing of fragments.

EFFECT: avoidance of break of ready destruction elements; possibility of control of angles of dispersion of fragments.

3 cl, 8 dwg

Description

Изобретение относится к оборонной технике и может быть использовано в различных осколочно-фугасных и осколочных боеприпасах (БП), предназначенных для поражения целей осколками естественного или заданного дробления корпуса, а также готовыми поражающим элементами (ГПЭ) и фугасным действием.The invention relates to defense technology and can be used in various high-explosive fragmentation and fragmentation munitions (BP), designed to hit targets with fragments of natural or predetermined fragmentation of the body, as well as ready-to-use striking elements (GGE) and high-explosive action.

Основные типы традиционных конструкций, широко применяемых осколочных и осколочно-фугасных боеприпасов естественного или заданного дробления корпуса подробно описаны в каталоге “Оружие России”, т.7. - М.: АОЗТ “Военный Парад”, 1997.The main types of traditional designs, widely used high-explosive fragmentation and high-explosive fragmentation ammunition of natural or predetermined crushing of the hull are described in detail in the Russian Arms catalog, v.7. - M .: AOZT “Military Parade”, 1997.

Основными элементами конструкции таких боеприпасов являются взрыватель, корпус, основной заряд взрывчатого вещества, осесимметрично расположенный центральный стакан с дополнительным детонатором. В качестве дополнительного детонатора, как правило, используются вещества с повышенной восприимчивостью к детонации, а его масса не превышает одного процента от массы основного заряда.The main structural elements of such ammunition are a fuse, a body, the main explosive charge, an axisymmetrically located central glass with an additional detonator. As an additional detonator, as a rule, substances with increased susceptibility to detonation are used, and its mass does not exceed one percent of the mass of the main charge.

Формирование осколков заданного дробления осуществляется в результате нанесения на корпус или на вкладные детали насечек путем механической или физико-механической, лазерной или химико-термической их обработки. Боеприпасы с готовыми поражающими элементами содержат дополнительную оболочку, которая может быть расположена соосно с корпусом по всей длине БП или в одной из его частей. Готовые поражающие элементы совместно с дополнительной оболочкой и корпусом формируют в составе боеприпаса блок ГПЭ. Ряд боеприпасов с готовыми поражающими элементами представлен в том же каталоге. ГПЭ могут быть выполнены из стали и сплавов или металлов с повышенной плотностью на основе вольфрама или урана и иметь компактную или стреловидную форму.The formation of fragments of a given crushing is carried out as a result of applying notches to the body or to the inset parts by mechanical or physical-mechanical, laser or chemical-thermal processing. Ammunition with ready-to-use striking elements contain an additional shell, which can be located coaxially with the body along the entire length of the PSU or in one of its parts. Ready-made striking elements, together with an additional shell and body, form a GGE block in the composition of the ammunition. A number of ammunition with ready-to-use striking elements is presented in the same catalog. GGE can be made of steel and alloys or metals with increased density on the basis of tungsten or uranium and have a compact or swept shape.

Для обеспечения максимальных скоростей метания осколков в существующих боеприпасах в качестве основного заряда используют вещества с максимально возможной скоростью детонации. Высокая бризантность таких составов приводит к нерациональному дроблению корпусов обычного или заданного дробления и разрушению части ГПЭ. Кроме того, уровни максимальных скоростей метания, создаваемых современными композициями взрывчатых веществ с максимальными значениями скоростей детонации, недостаточны для поражения ряда трудноуязвимых объектов. Основная масса осколков при действии существующих конструкций боеприпасов разлетается в радиальном направлении. При малых углах подхода боеприпасов к цели боеприпасы с радиальным разлетом осколков малоэффективны.To ensure maximum speeds of throwing fragments in existing ammunition, substances with the highest possible detonation speed are used as the main charge. The high brisance of such compositions leads to irrational crushing of the shells of conventional or predetermined crushing and the destruction of part of the GGE. In addition, the levels of maximum throwing speeds created by modern explosive compositions with maximum detonation velocities are insufficient to hit a number of intractable objects. The bulk of the fragments under the action of existing designs of ammunition scatters in the radial direction. At small angles of approach of the ammunition to the target, ammunition with radial expansion of fragments is ineffective.

Известно техническое решение, в котором осевой поток осколков создается размещением блока ГПЭ в передней части боеприпаса и метании его пороховым зарядом, расположенным между блоком и осколочно-фугасной частью - патент РФ №2158408. Скорости метания осколков в радиальном направлении при действии такой схемы устройства не превышают 100 м/с. Такое техническое решение может применяться только в боеприпасах, обладающих гиперзвуковой скоростью движения.A technical solution is known in which the axial flow of fragments is created by placing a GGE block in front of the munition and throwing it with a powder charge located between the block and the high-explosive fragmentation — RF patent No. 2158408. The speed of throwing fragments in the radial direction under the action of such a device circuit does not exceed 100 m / s. Such a technical solution can only be used in ammunition with hypersonic speed.

Наиболее близким к сущности предлагаемого изобретения является техническое решение, описанное в патенте РФ №2018779. По этому техническому решению боеприпас состоит из корпуса, основного заряда взрывчатого вещества и центрального стакана с дополнительным детонатором (разрывным зарядом). В таком боеприпасе основная часть корпуса действует в режиме формирования радиального потока осколков, а головная часть формирует осевой поток осколков. Недостатком прототипа являются низкие уровни скоростей метания осколков, не обеспечивающие поражение трудноуязвимых объектов, и нерациональное дробление корпуса с образованием значительного количества неэффективных осколков (с массой менее 0,5 г).Closest to the essence of the invention is the technical solution described in the patent of the Russian Federation No. 2018779. According to this technical solution, the ammunition consists of a shell, a main explosive charge and a central canister with an additional detonator (explosive charge). In such an ammunition, the main part of the hull operates in the mode of forming a radial stream of fragments, and the head part forms an axial stream of fragments. The disadvantage of the prototype is the low levels of speed of throwing fragments that do not provide damage to intractable objects, and irrational crushing of the body with the formation of a significant number of ineffective fragments (weighing less than 0.5 g).

Задачей настоящего изобретения является создание боеприпаса, превосходящего прототип по скорости метания осколков, обеспечивающего снижение выхода малоэффективных осколков и возможность управления направленностью движения осколочных потоков с учетом необходимости решения целевых задач, возлагаемых на боеприпас.The objective of the present invention is the creation of ammunition that exceeds the prototype in terms of throwing speed of fragments, which reduces the yield of ineffective fragments and the ability to control the direction of movement of the fragmentation flows, taking into account the need to solve the tasks assigned to the munition.

Указанная задача решается тем, что в осколочном или осколочно-фугасном боеприпасе, содержащем корпус, основной заряд взрывчатого вещества и центральный стакан с дополнительным разрывным зарядом, основной заряд выполнен из вязкопластичного металлизированного взрывчатого вещества со скоростью детонации, составляющей от 60 до 85% скорости детонации дополнительного разрывного заряда, при этом масса дополнительного разрывного заряда составляет от 3 до 20% массы основного заряда.This problem is solved in that in a high-explosive fragmentation or fragmentation ordnance containing a shell, a main explosive charge and a central glass with an additional explosive charge, the main charge is made of a visco-plastic metallized explosive with a detonation speed of 60 to 85% of the detonation velocity of the additional burst charge, while the mass of the additional burst charge is from 3 to 20% of the mass of the main charge.

Таким образом, отличительными признаками изобретения являются:Thus, the distinguishing features of the invention are:

- выполнение основного заряда из вязкопластичного взрывчатого вещества;- the implementation of the main charge of a viscoplastic explosive;

- обеспечение соотношения скоростей детонации основного заряда в диапазоне 60-85% от скорости детонации дополнительного заряда;- ensuring the ratio of the detonation velocities of the main charge in the range of 60-85% of the detonation velocity of the additional charge;

- обеспечение соотношения массы дополнительного заряда в диапазоне 3-20% от массы основного заряда.- ensuring the ratio of the mass of the additional charge in the range of 3-20% of the mass of the main charge.

Данные признаки изобретения в совокупности позволяют обеспечить увеличение скорости метания осколков на 10-15% и снизить выход неэффективных осколков (с массой менее 0,5 г) на 30-50%.These features of the invention in the aggregate can provide an increase in the speed of throwing fragments by 10-15% and reduce the yield of inefficient fragments (with a mass of less than 0.5 g) by 30-50%.

Увеличение скоростей метания и уменьшение выхода неэффективных осколков по отношению к прототипу является следствием многократного нагружения корпуса и многоэтапного разгона осколков, обусловленного особенностью механизма распространения ударных волн и формирования детонационного фронта в вязкопластичных взрывчатых системах при приведенных выше значениях соотношений скоростей детонации и масс основного и дополнительного зарядов.An increase in throwing speeds and a decrease in the yield of ineffective fragments with respect to the prototype is a result of multiple loading of the hull and multi-stage acceleration of the fragments, due to the peculiarity of the mechanism of propagation of shock waves and the formation of a detonation front in viscoplastic explosive systems at the above values of the ratios of detonation velocities and masses of the main and additional charges.

Дополнительным отличительным признаком данного устройства является наличие одной или нескольких секций с ГПЭ, при этом секции выполняются в виде различных геометрических форм и могут быть расположены в разных частях боеприпаса. Пространство между элементами ГПЭ заполняются органической горючей жидкостью.An additional distinguishing feature of this device is the presence of one or more sections with GGE, while the sections are made in the form of various geometric shapes and can be located in different parts of the munition. The space between the elements of the GGE is filled with organic combustible liquid.

Введение в конструкцию предлагаемого боеприпаса одной или нескольких секций с ГПЭ и выполнение этих секций в виде различных геометрических форм, таких как конус, сфера, полусфера, цилиндр и т.д., расположенных в разных частях боеприпаса, позволяет задавать направленность и угол разлета осколков и ГПЭ при более высоком уровне скоростей метания, исходя из целевого назначения боеприпаса, вследствие способности ударных и детонационных фронтов в вязкопластичных средах формировать движение осколков в направлении, совпадающем с нормалью к каждой точке поверхности секций, обращенных к детонационному фронту.Introduction to the design of the proposed munition of one or more sections with GGE and the execution of these sections in the form of various geometric shapes, such as a cone, sphere, hemisphere, cylinder, etc., located in different parts of the munition, allows you to specify the direction and angle of expansion of the fragments and GGE at a higher level of throwing speeds, based on the intended purpose of the munition, due to the ability of shock and detonation fronts in viscoplastic media to form the movement of fragments in the direction coinciding with the normal to each to a point on the surface of the sections facing the detonation front.

Заполнение пространства между ГПЭ органической горючей жидкостью позволяет исключить разрушение ГПЭ и обеспечивает дополнительное увеличение скорости осколков на 15-30% благодаря способности многих горючих жидкостей выполнять роль демпфера и их способности сгорать в дефлаграционом режиме в замкнутом объеме секций при давлениях в сотни кбар, создаваемых детонационным фронтом основного заряда взрывчатого вещества.Filling the space between the GGE with an organic combustible liquid eliminates the destruction of the GGE and provides an additional increase in the rate of fragments by 15-30% due to the ability of many combustible liquids to act as a damper and their ability to burn in a deflagration mode in a closed volume of sections at pressures of hundreds of kbar created by the detonation front the main explosive charge.

Боеприпас (фиг.1) состоит из следующих основных элементов: корпуса (1) с осколками естественного или заданного дробления, центрального стакана (3), заполненного взрывчатым веществом (4), основного заряда (2), выполненного из вязкопластичной металлизированной взрывчатой смеси, скорость детонации которой составляет 60-85% от скорости детонации взрывчатого вещества, расположенного в центральном стакане. При этом масса взрывчатого вещества в центральном стакане составляет 3-20% от массы основного заряда. Кроме того, боеприпас содержит взрыватель (5), который может быть расположен в донной, головной или других частях боеприпаса.The ammunition (Fig. 1) consists of the following main elements: a case (1) with fragments of natural or predetermined crushing, a central glass (3) filled with explosive (4), a main charge (2) made of a visco-plastic metallized explosive mixture, speed the detonation of which is 60-85% of the detonation velocity of an explosive located in a central glass. In this case, the mass of the explosive in the central glass is 3-20% of the mass of the main charge. In addition, the munition contains a fuse (5), which can be located in the bottom, head or other parts of the munition.

Схема боеприпаса с ГПЭ (7), расположенными внутри блока, образованного корпусом и внутренней оболочкой (6), расположенной осесимметрично с корпусом, представлена на фиг.2. На фиг.3 представлена схема боеприпаса с блоком ГПЭ, расположенным в головной части корпуса боеприпаса, с вершиной конуса, обращенной в направлении головной части боеприпаса, а на фиг.4 представлен вариант конструкции, в которой конус с ГПЭ ориентирован в противоположном направлении.The diagram of the ammunition with the GGE (7) located inside the block formed by the housing and the inner shell (6) located axisymmetrically with the housing is shown in Fig.2. Figure 3 presents the diagram of the munition with a GGE block located in the head of the munition body, with the top of the cone facing towards the head of the munition, and Figure 4 shows a design variant in which the cone with the GGE is oriented in the opposite direction.

Схемы исполнения БП с рассредоточенными по корпусу секциями двухсекционного блока с ГПЭ, одна из которых находится в головной части, а вторая расположена по образующей корпуса, представлены на фиг.5.BP design diagrams with sections of a two-section block with GPE dispersed over the hull, one of which is located in the head part, and the second is located along the generatrix of the hull, are presented in Fig. 5.

На фиг.6 представлена конструкция, аналогичная изображенной на фиг.2 и отличающаяся тем, что в блоке пространство между ГПЭ заполнено горючей органической жидкостью (8).In Fig.6 presents a design similar to that shown in Fig.2 and characterized in that in the block the space between the GGE is filled with combustible organic liquid (8).

Конструктивные схемы одно- и двухсекционного исполнения блока с междуэлементным пространством, заполненным горючей жидкостью, обеспечивающие управление углом разлета потока ГПЭ от цилиндрической части корпуса БП, представлены на фиг.7-8.Structural diagrams of one- and two-sectional execution of a unit with an inter-element space filled with a combustible liquid, providing control of the expansion angle of the GGE stream from the cylindrical part of the PSU, are presented in Figs.

В зависимости от целевого назначения боеприпас может применяться с взрывателем, снабженным ударным механизмом с тремя установками на мгновенное (осколочное), инерционное (осколочно-фугасное) и замедленное (проникающее) действие или может быть снабжен взрывателем траекторного подрыва с возможностью установки на временное, неконтактное или контактное исполнение.Depending on the intended purpose, the ammunition can be used with a fuse equipped with a percussion mechanism with three settings for instant (fragmentation), inertial (high-explosive) and delayed (penetrating) action, or it can be equipped with a trajectory detonating fuse with the possibility of installation on a temporary, non-contact or contact execution.

Боеприпас с перечисленными установками взрывателей является многофункциональным и позволяет реализовывать следующие виды действия:Ammunition with the listed fuse settings is multifunctional and allows you to implement the following types of actions:

- траекторный разрыв;- path gap;

- ударный наземный подрыв с установкой на осколочное действие;- shock ground detonation with a fragmentation effect;

- ударный наземный подрыв с установкой на осколочно-фугасное действие;- shock ground detonation with installation on high-explosive fragmentation;

- ударный наземный разрыв с установкой на проникающее фугасно-бризантное действие.- shock ground rupture with installation on a penetrating high explosive-blasting effect.

В вариантах конструкции боеприпаса, включающих секцию блока ГПЭ, расположенную в головной части боеприпаса, баллистический колпак выполняют из легкого материала (10), например, из алюминиевого сплава и заполняющий его наполнитель также из легких материалов, например, пенополиуритана.In variants of the design of the munition, including a section of the GGE block located in the head of the munition, the ballistic cap is made of light material (10), for example, of an aluminum alloy and its filling filler is also of light materials, for example, polyurethane foam.

Другие варианты конструкции боеприпаса могут оснащаться тяжелыми и прочими головными частями (9).Other ammunition design options can be equipped with heavy and other warheads (9).

Монолитное исполнение передней части корпуса позволяет, при наличии взрывателя ударного действия с замедлением, использовать боеприпас как снаряд проникающего действия.The monolithic design of the front of the case allows, in the presence of a fuse with a slowdown, to use the ammunition as a penetrating projectile.

Боеприпас предложенной конструкции работает следующим образом.Ammunition of the proposed design works as follows.

От взрывателя приводится в действие разрывной заряд, расположенный в центральном стакане. При выходе детонационного фронта на границу раздела корпус центрального стакана - основной заряд в основном заряде вначале формируется ударный и впоследствии детонационный фронт с существенной разницей во времени, обусловленной разницей в скоростях детонации и особенностями процесса формирования детонационных фронтов в вязкопластичных взрывчатых композициях, содержащих жидкие компоненты, а также вследствие выбранных в данной конструкции соотношений масс основного и разрывного зарядов.An explosive charge located in the central cup is driven from the fuse. When the detonation front reaches the interface between the central shell body and the main charge, the shock and subsequently the detonation front are formed in the main charge with a significant time difference due to the difference in detonation velocities and features of the process of formation of detonation fronts in viscoplastic explosive compositions containing liquid components, and also due to the mass ratios of the main and explosive charges selected in this design.

Ударная волна, распространяясь по основному заряду, обеспечивает прогрев компонентов взрывчатого вещества, формирует кавитационные области на границе раздела металл - жидкость в композиции основного заряда. Указанное явление обеспечивает вступление металлического горючего взрывчатого вещества основного заряда в химическую реакцию на детонационном фронте, вследствие чего обеспечиваются более высокие уровни вклада энерговыделения в метательное действие по сравнению с действием традиционных боеприпасов.The shock wave, propagating along the main charge, provides heating of the components of the explosive, forms cavitation areas at the metal-liquid interface in the composition of the main charge. This phenomenon ensures that the main combustible metal explosive of the main charge enters the chemical reaction at the detonation front, as a result of which higher levels of the contribution of energy release to the propellant action are achieved in comparison with the action of traditional ammunition.

Ударная волна обусловливает начальный этап движения корпуса БП и начало процесса формирования осколков при сравнительно невысоких уровнях давления, что исключает в дальнейшем при подходе детонационного фронта формирование мелких неэффективных осколков корпуса и разрушение ГПЭ. Кроме того, ряд дополнительных импульсов воздействует на корпус в результате распространения повторных ударных волн по металлическим горючим, входящим в состав основного заряда.The shock wave determines the initial stage of the movement of the BP shell and the beginning of the process of formation of fragments at relatively low pressure levels, which excludes the formation of small ineffective fragments of the shell and the destruction of the GGE when the detonation front approaches. In addition, a number of additional pulses acts on the housing as a result of the propagation of repeated shock waves through the metal fuel included in the main charge.

Дальнейшая фаза разгона и формирование осколков обусловлены приходом детонационного фронта к расширяющемуся корпусу боеприпаса. Многократное нагружение корпуса серией ударно-волновых импульсов и детонационной волной, реализуемое при действии данной конструкции боеприпаса, обеспечивает увеличение на 10-15% скоростей метания осколков по сравнению с действием композиций с высокими значениями скоростей детонации в традиционных конструкциях БП.The further phase of acceleration and the formation of fragments are due to the arrival of the detonation front to the expanding shell of the ammunition. Multiple loading of the case with a series of shock-wave pulses and a detonation wave, realized under the action of this design of the munition, provides an increase of 10-15% in the speed of throwing fragments compared to the action of compositions with high values of detonation speeds in traditional BP designs.

Заполнение свободного пространства между ГПЭ жидким органическим горючим обеспечивает не только роль демпфера, но, вследствие реагирования жидкости в пространстве между элементами в режиме дефлаграции, и дополнительный разгон элементов на 15-30% по сравнению с образцом конструкции, в котором отсутствуют жидкие компоненты.Filling the free space between the GGE with liquid organic fuel provides not only the role of the damper, but, due to the reaction of the liquid in the space between the elements in the deflagration mode, and additional acceleration of the elements by 15-30% compared with the design sample in which there are no liquid components.

Форма секции блока с ГПЭ при его расположении в головной части боеприпаса определяет возможность метания элементов строго в направлении оси боеприпаса, что осуществляется, если внутренняя оболочка блока с ГПЭ имеет коническую или криволинейную форму и основание конуса или криволинейной поверхности ориентировано на головную часть боеприпаса. Расходящийся осевой поток осколков может быть сформирован, когда основание конуса или криволинейной поверхности обращено в направлении дна боеприпаса.The shape of the section of the block with the GGE when it is located in the head of the munition determines the possibility of throwing elements strictly in the direction of the axis of the munition, which is done if the inner shell of the block with the GGE has a conical or curved shape and the base of the cone or curved surface is oriented to the head of the munition. A diverging axial flow of fragments can be formed when the base of the cone or curved surface faces toward the bottom of the munition.

Первый вариант технического решения целесообразно использовать в конструкциях боеприпасов с малым углом подхода к цели. Второй вариант обеспечивает возможность повышения площади поражения при больших углах или вертикальном подходе боеприпаса. Схемы (фиг.7, 8) обеспечивают возможность управления углом разлета потока ГПЭ от цилиндрической части корпуса БП.The first version of the technical solution is advisable to use in the design of ammunition with a small angle of approach to the target. The second option provides the possibility of increasing the area of destruction at large angles or a vertical approach of ammunition. Schemes (7, 8) provide the ability to control the expansion angle of the GGE stream from the cylindrical part of the PSU case.

Заполнение свободного пространства между ГПЭ органической горючей жидкостью не только предотвращает неэффективное дробление осколков и увеличивает их скорость, но и является дополнительным к форме поверхности секций фактором, позволяющим уменьшать или увеличивать угол разлета осколочных потоков в соответствии с целевым назначением БП.Filling the free space between the GGE with an organic combustible liquid not only prevents inefficient fragmentation of fragments and increases their speed, but also is an additional factor to the section surface shape, which allows to reduce or increase the angle of expansion of fragment fragments in accordance with the intended purpose of the PS.

Результаты испытаний макетных образцов различных вариантов исполнения конструкции боеприпаса в соответствии с данным изобретением свидетельствуют, что он существенно превосходит прототип по скорости осевого и радиального метания осколков, обеспечивает снижение выхода малоэффективных осколков и обеспечивает возможность регулирования в широком диапазоне углов разлета осколков и ГПЭ.The test results of prototypes of various embodiments of the design of the munition in accordance with this invention indicate that it significantly exceeds the prototype in terms of axial and radial throwing speed of the fragments, provides a decrease in the yield of ineffective fragments and provides the ability to control a wide range of flight angles of the fragments and GGE.

Claims (3)

1. Осколочный или осколочно-фугасный боеприпас, содержащий корпус, основной заряд взрывчатого вещества и центральный стакан с дополнительным разрывным зарядом, отличающийся тем, что основной заряд выполнен из вязкопластичного металлизированного взрывчатого вещества со скоростью детонации, составляющей 60-85% скорости детонации дополнительного разрывного заряда, при этом масса дополнительного разрывного заряда составляет 3-20 мас.% основного заряда.1. A fragmentation or high-explosive fragmentation munition containing a body, a main explosive charge and a central glass with an additional explosive charge, characterized in that the main charge is made of a visco-plastic metallized explosive with a detonation speed of 60-85% of the detonation velocity of the additional explosive charge while the mass of the additional explosive charge is 3-20 wt.% the main charge. 2. Боеприпас по п.1, отличающийся тем, что он содержит одну или несколько секций с готовыми поражающими элементами, при этом секции выполнены различной геометрической формы и могут быть расположены в разных частях боеприпаса.2. The ammunition according to claim 1, characterized in that it contains one or more sections with ready-to-use striking elements, while the sections are made of various geometric shapes and can be located in different parts of the ammunition. 3. Боеприпас по п.2, отличающийся тем, что пространство между готовыми поражающими элементами заполнено органической горючей жидкостью.3. Ammunition according to claim 2, characterized in that the space between the finished striking elements is filled with organic combustible liquid.

Images