RU2622566C1 - Missile-forming charge - Google Patents

Abstract

FIELD: weapons and ammunition supplies.

SUBSTANCE: missile-forming charge (MFC) refers to devices for damaging elements formation and can be used in various ammunitions destined for destruction of targets by high-speed damaging elements (DE). The MFC contains a charge of an explosive (HE) in the body with an end initiation system and a various-thickness HE explosion-dispersed, which forms the DE. The lining is made with thickness reduction from the center to the periphery and an insert is made on the side of the explosive charge on the periphery, made of a material with density corresponding to the lining material density. The inner and outer surfaces of lining are made with different radii with displacement of their centers along the lining axis by a value selected depending on the DE shape required to defeat a particular target. The insert is made of foil and consists of individual wedge-shaped elements uniformly distributed over the lining surface, the vertices of which are directed to the charge axis; geometric parameters of the wedge-shaped elements are selected based on the geometric parameters of lining and the desired shape of a damaging element.

EFFECT: invention allows to increase aerodynamic stability during the flight of the damaging element formed from the lining.

2 dwg

Description

Изобретение относится к устройствам формирования поражающих элементов и может быть использовано в различных боеприпасах, предназначенных для поражения целей высокоскоростными поражающими элементами (ПЭ).The invention relates to devices for the formation of striking elements and can be used in various munitions designed to hit targets with high-speed striking elements (PE).

Существует множество конструкций боеприпасов, формирующих при взрыве высокоскоростные ПЭ. Основными частями этих конструкций являются корпус, заряд взрывчатого вещества (ВВ) с системой инициирования и снарядоформирующая облицовка. Несмотря на высокую исходную скорость ПЭ, ему необходимо придать хорошие баллистические свойства, так как в противном случае эффект замедления от сопротивления воздуха значительно снизит эффективность ПЭ.There are many designs of ammunition that form explosive high-speed PE. The main parts of these structures are the body, explosive charge (EX) with the initiation system and shell-forming lining. Despite the high initial PE speed, it is necessary to give it good ballistic properties, since otherwise the effect of deceleration from air resistance will significantly reduce the efficiency of PE.

В связи с этим одна из основных задач, которую приходится решать при разработке конструкций таких боеприпасов, связана с управлением процессом формирования ПЭ для повышения устойчивости его полета до цели. Основные пути решения данной задачи, известные из предшествующего уровня техники, это: смещение центра масс в направлении головной части ПЭ, а также смещение центра сопротивления в хвостовую часть путем формирования у ПЭ в хвостовой части стабилизирующего элемента с большей площадью сечения в виде «юбки».In this regard, one of the main tasks that have to be solved when developing designs of such ammunition is related to controlling the process of formation of PE to increase the stability of its flight to the target. The main ways of solving this problem, known from the prior art, are: displacement of the center of mass in the direction of the head of the PE, as well as the displacement of the center of resistance in the tail by forming a stabilizing element with a larger section in the form of a "skirt" in the tail of the PE.

Из предшествующего уровня техники (патент RU 2262059, опубл. 10.10.2005) известен снарядоформирующий заряд (СФЗ), содержащий помещенный в корпус заряд ВВ, систему его инициирования и разгоняемую взрывом облицовку, выполненную биметаллической из материалов с разной плотностью, при этом слой материала с большей плотностью расположен перед слоем примыкающего к ВВ материала с меньшей плотностью, при этом геометрические размеры, материал слоев облицовки и размещение точек системы инициирования выбраны из условия обеспечения внедрения при взрыве ВВ материала с большей плотностью в головную часть формируемого поражающего элемента и возможности управления процессом формирования ПЭ за счет асимметрии выхода детонационной волны на поверхность облицовки. При такой облицовке материал с большей удельной плотностью, осаждаясь на материал с меньшей удельной плотностью, взаимодействует с ним (турбулентно перемешиваясь по линии раздела), образуя цельный биметаллический элемент. Внесение материала с большей удельной плотностью в головную часть является стабилизирующим фактором, улучшающим аэродинамические характеристики ПЭ.From the prior art (patent RU 2262059, publ. 10.10.2005), a projectile-forming charge (PPS) is known that contains an explosive charge placed in the housing, its initiation system, and an explosion-accelerated cladding made of bimetallic materials of different densities, while the material layer with with a higher density is located in front of the layer of material adjacent to the explosive with a lower density, while the geometric dimensions, the material of the cladding layers and the location of the points of the initiation system are selected from the conditions for ensuring the introduction of an explosive explosion Therians with greater density in the head portion formed by the striking element and the possibility of formation of process control due to the asymmetry of the PE detonation wave reaches the surface cladding. With such a lining, a material with a higher specific gravity, deposited on a material with a lower specific gravity, interacts with it (mixing turbulently along the dividing line), forming a solid bimetallic element. The introduction of material with a higher specific gravity into the head is a stabilizing factor that improves the aerodynamic characteristics of PE.

Недостатком такой конструкции является то, что не были приняты меры для формирования хвостовой части ПЭ юбки, что приводит к отсутствию гарантии полной аэродинамической устойчивости ПЭ в полете.The disadvantage of this design is that no measures were taken to form the tail of the PE skirt, which leads to the absence of a guarantee of the full aerodynamic stability of the PE in flight.

В другом известном СФЗ (патент US 6250229 от 26.06.2001), содержащем корпус, заряд ВВ, систему инициирования, облицовку, размещенную на одном из торцов корпуса и приводимую в движение взрывом заряда ВВ, облицовка выполнена из материала с динамическим пределом текучести, не возрастающим в процессе пластического деформирования. Кроме того, дополнительно между зарядом ВВ и облицовкой помещена пластина, материал которой имеет плотность, меньшую или равную плотности материала облицовки, и модуль объемного сжатия, больший или равный 100 ГПа, при этом толщина ее в центральной области больше или равна толщине облицовки в этой области, чтобы обеспечить при взрыве диаметр центральной области, больший или равный 75% от диаметра облицовки. Толщина этой пластины, как и облицовки, может быть постоянной или возрастать от периферии к центру, при этом материал облицовки выбирается из группы металлов, состоящей из тантала, молибдена, никеля или меди, а для пластины выбирается алюминий или магний. В одном из вариантов плотность материала облицовки меньше, чем пластины.In another known PPS (patent US 6250229 from 06.26.2001), comprising a housing, explosive charge, an initiation system, a facing placed on one of the ends of the housing and driven by an explosion of explosive charge, the facing is made of a material with a dynamic yield strength not increasing in the process of plastic deformation. In addition, in addition, between the explosive charge and the cladding, a plate is placed whose material has a density less than or equal to the density of the cladding material, and a bulk compression modulus greater than or equal to 100 GPa, while its thickness in the central region is greater than or equal to the thickness of the cladding in this region in order to ensure that during the explosion the diameter of the central region is greater than or equal to 75% of the diameter of the lining. The thickness of this plate, like the cladding, can be constant or increase from the periphery to the center, while the cladding material is selected from the group of metals consisting of tantalum, molybdenum, nickel or copper, and aluminum or magnesium is selected for the plate. In one embodiment, the density of the cladding material is less than the plate.

Недостатком известного СФЗ является то, что хвостовая юбка при указанных выше условиях выполнения конструкции не всегда образуется или образуется в неявно выраженном виде, поэтому не всегда обеспечивается аэродинамическая устойчивость ПЭ в полете, кроме того, сформированные из облицовки и пластины два ПЭ в полете расходятся друг с другом.A disadvantage of the known PPS is that the tail skirt under the above construction conditions does not always form or is formed in an implicit form, therefore, the aerodynamic stability of PE in flight is not always ensured, in addition, two PEs formed from the liner and plate in flight diverge from each other friend.

Известен еще один СФЗ (патент US 5744747, опубл. 28.04.98), выбранный в качестве ближайшего аналога по наибольшему количеству сходных признаков и решаемой задаче. Этот СФЗ состоит из заряда ВВ, помещенного в корпус, металлической облицовки, приводимой в движение при детонации взрывчатого вещества и деформируемой в ПЭ, и системы инициирования заряда ВВ. Металлическая облицовка выполнена разнотолщинной, с уменьшением толщины от центральной области к периферийной и находится в контакте с корпусом по периметру облицовки. Облицовка и торец заряда ВВ отделены металлической пластиной, имеющей диаметр, равный внутреннему диаметру корпуса. Эта металлическая пластина находится в контакте, по крайней мере, с утоненной периферийной областью облицовки. Согласно одному из вариантов осуществления изобретения, пластина может быть кольцевой формы. Материал и геометрические параметры этой пластины выбирают из условия уменьшения скорости, сообщаемой взрывчатым веществом при его детонации, периферийной области облицовки, относительно ее центральной области. Практически, материал пластины имеет плотность, меньшую или равную плотности материала, из которого изготовлена облицовка, и преимущественно пластина имеет толщину, которая увеличивается от ее периферийной области к центральной области. Такое уменьшение предотвращает от сворачивания хвост ПЭ, формируемого из периферийной области облицовки. После подрыва металлическая пластина отделяется от облицовки.Another PPS is known (patent US 5744747, publ. 04/28/98), selected as the closest analogue by the greatest number of similar features and the problem to be solved. This PPS consists of an explosive charge placed in a housing, a metal lining driven by the detonation of an explosive and deformed in PE, and an explosive charge initiation system. The metal cladding is made of different thickness, with a decrease in thickness from the central region to the peripheral one and is in contact with the housing along the perimeter of the cladding. The lining and the end face of the explosive charge are separated by a metal plate having a diameter equal to the inner diameter of the housing. This metal plate is in contact with at least the thinned peripheral region of the cladding. According to one embodiment of the invention, the plate may be annular in shape. The material and geometric parameters of this plate are selected from the condition of decreasing the speed reported by the explosive when it detonates, the peripheral region of the lining, relative to its central region. In practice, the plate material has a density less than or equal to the density of the material of which the cladding is made, and mainly the plate has a thickness that increases from its peripheral region to the central region. This reduction prevents the tail of PE formed from the peripheral region of the cladding from folding. After undermining, the metal plate is separated from the cladding.

Недостатком указанного снарядоформирующего заряда является потеря кинетической энергии ПЭ, вызванная тем, что дополнительная масса в виде металлической пластины, отделяющаяся при метании, не является составной частью поражающего элемента, а участвует только в формировании его геометрии, не обеспечивая устойчивого положения ПЭ в процессе полета.The disadvantage of this projectile-forming charge is the loss of the kinetic energy of the PE, caused by the fact that the additional mass in the form of a metal plate, which separates when throwing, is not an integral part of the striking element, but only participates in the formation of its geometry, not ensuring a stable position of the PE during the flight.

Техническим результатом заявляемого изобретения является повышение аэродинамической устойчивости в процессе полета сформированного из облицовки ПЭ.The technical result of the claimed invention is to increase aerodynamic stability during the flight formed from the lining of PE.

Указанный технический результат достигается за счет того, что в СФЗ, содержащем помещенный в корпус заряд ВВ с торцевой системой инициирования и разгоняемую взрывом ВВ разнотолщинную облицовку, из которой формируют ПЭ, и в котором облицовка выполнена с уменьшением толщины от центра к периферии, а на поверхности ее периферийной области со стороны заряда ВВ размещена вставка, выполненная из материала, плотность которого соответствует плотности материала облицовки, согласно изобретению внутренняя и наружная поверхности облицовки выполнены разными радиусами со смещением их центров вдоль оси облицовки на величину, выбор которой зависит от формы ПЭ, требуемой для поражения конкретной цели, причем вставка выполнена из фольги и состоит из равномерно распределенных по поверхности облицовки отдельных клиновидных элементов, вершины которых направлены к оси заряда, при этом геометрические параметры клиновидных элементов выбирают, исходя из геометрических параметров облицовки и требуемой формы поражающего элемента.The specified technical result is achieved due to the fact that in the PPS containing the explosive charge placed in the housing with the end initiation system and the explosive accelerated by a different thickness of the lining, from which PE is formed, and in which the lining is made with a decrease in thickness from the center to the periphery, and on the surface in its peripheral region from the side of the explosive charge there is an insert made of a material whose density corresponds to the density of the cladding material, according to the invention, the inner and outer surfaces of the cladding are made different radii with the displacement of their centers along the axis of the lining by an amount the choice of which depends on the shape of PE required to hit a specific target, the insert is made of foil and consists of individual wedge-shaped elements evenly distributed over the surface of the lining, the vertices of which are directed to the axis of the charge, while the geometric parameters of the wedge-shaped elements are selected based on the geometric parameters of the cladding and the desired shape of the striking element.

Выполнение внутренней поверхности облицовки одним радиусом, а наружной поверхности - другим, позволяет повысить аэродинамическую устойчивость сформированного ПЭ вследствие смещения центра масс в направлении его головной части при технологичности изготовления облицовки.The implementation of the inner surface of the cladding with one radius, and the outer surface with the other, allows to increase the aerodynamic stability of the formed PE due to the displacement of the center of mass in the direction of its head part with the manufacturability of the manufacture of the cladding.

Смещение центров этих радиусов вдоль оси облицовки на величину, выбор которой зависит от формы ПЭ, требуемой для поражения конкретной цели, позволяет варьировать формой ПЭ, которая будет наиболее оптимальна для конкретной цели при хороших баллистических характеристиках ПЭ.The shift of the centers of these radii along the axis of the lining by an amount, the choice of which depends on the shape of the PE required to hit a specific target, allows you to vary the shape of the PE, which will be most optimal for a specific target with good ballistic characteristics of the PE.

Выполнение облицовки со вставкой в виде радиально распределенных по поверхности отдельных клиновидных элементов с вершинами, направленными к оси заряда, позволяет создать условия для быстрого формирования улучшенной баллистической формы ПЭ. Наличие вставки формирует в периферийной области облицовки неоднородности в виде участков с различной толщиной, которым присуще различное поведение при деформации облицовки, что и вызывает изменение формы ПЭ в соответствующих его зонах и позволяет сформировать хвостовую юбку оптимальной формы. При этом осуществляется передача облицовки практически всей кинетической энергии, отобранной от заряда ВВ из-за перевода практически всей ее массы в состав ПЭ, формируя цельный элемент, что обеспечивает аэродинамическую устойчивость ПЭ в полете.The implementation of the lining with an insert in the form of individual wedge-shaped elements radially distributed over the surface with vertices directed to the axis of the charge allows the creation of conditions for the rapid formation of an improved ballistic form of PE. The presence of an insert forms heterogeneities in the peripheral region of the cladding in the form of sections with different thicknesses, which exhibit different behavior when the cladding is deformed, which causes a change in the shape of the PE in its corresponding zones and allows the tail skirt to be optimally shaped. In this case, the cladding is transferred almost all of the kinetic energy taken from the explosive charge due to the transfer of almost all of its mass into the composition of the PE, forming an integral element, which ensures the aerodynamic stability of the PE in flight.

Клиновидная форма элементов вставки из фольги позволяет осуществить плавный переход между центральной областью облицовки и периферийной, а также сформировать в хвостовой части линии сгиба без повреждения формы ПЭ. Кроме того, клиновидная форма позволяет в широких пределах изменять конструктивные параметры вставки в зависимости от требуемой формы ПЭ для поражения конкретной цели.The wedge-shaped shape of the foil insert elements allows for a smooth transition between the central area of the cladding and the peripheral, as well as to form bending lines in the tail section without damaging the PE shape. In addition, the wedge-shaped shape allows you to widely vary the design parameters of the insert depending on the desired shape of the PE to hit a specific target.

Выбор геометрических параметров клиновидных элементов в зависимости от геометрических параметров заряда и требуемой формы ПЭ связан с оптимизацией формы ПЭ при конкретных геометрических параметрах заряда путем формирования участков различной толщины, из которых формируется юбка, определенных размеров, соответствующих геометрическим размерам облицовки и СФЗThe choice of the geometrical parameters of the wedge-shaped elements depending on the geometrical parameters of the charge and the required shape of the PE is associated with the optimization of the shape of the PE at specific geometric parameters of the charge by forming sections of different thicknesses from which the skirt is formed, of certain sizes corresponding to the geometric dimensions of the lining and PPS

На фиг. 1, 2 изображен схематично боеприпас, который можно рассматривать в качестве примера конкретного выполнения, поясняющего заявляемое изобретение, где: 1 - корпус; 2 - заряд ВВ; 3 - облицовка; 4 - устройство формирования взрывной волны в заряде ВВ; 5 - вставка между облицовкой и зарядом ВВ.In FIG. 1, 2 shows schematically an ammunition, which can be considered as an example of a specific implementation, explaining the claimed invention, where: 1 - housing; 2 - explosive charge; 3 - facing; 4 - a device for generating a blast wave in an explosive charge; 5 - insert between the lining and the explosive charge.

Примером конкретного выполнения заявляемого изобретения может служить СФЗ, который включает заряд ВВ, сформированный путем снаряжения цилиндрического корпуса литьевым взрывчатым составом. С одного из торцов заряда ВВ установлена система инициирования, включающая детонатор с устройством формирования взрывной волны, с другой стороны расположена снарядоформирующая облицовка, выполненная из меди М0б. Устройство формирования взрывной волны включает распределитель, который выполнен из инертного материала ABC 2020 с каналами, заполненными взрывчатым составом. Каналы выполнены с общим приемным участком и концевыми участками, выходящими к поверхности заряда ВВ в точках, равномерно распределенных по поверхности. Облицовка выполнена диаметром 132 мм с уменьшением толщины от центра к периферии, при этом внутренняя и наружная поверхности облицовки выполнены разными радиусами (124 мм и 116 мм соответственно) со смещением их центров по оси на 8 мм. На периферийной части облицовки со стороны заряда ВВ размещена вставка, выполненная из медной фольги М0б, толщиной 0,2 мм, которая представляет собой равномерно распределенные клиновидные элементы с вершинами, обращенными к оси заряда, в количестве восемь штук (может быть 6 и 7). Клиновидные элементы располагают симметрично относительно оси. Геометрические параметры этих элементов выбирают, исходя из геометрических параметров заряда и требуемой формы поражающего элемента. В данном случае их размеры составляют 30×30×15 мм.An example of a specific implementation of the claimed invention can serve as the PPS, which includes an explosive charge formed by equipping a cylindrical body with an injection explosive composition. An initiation system is installed from one of the ends of the explosive charge, including a detonator with a blast wave formation device, and on the other hand, a projectile-forming lining made of copper M0b is located. The blast wave forming device includes a distributor, which is made of inert material ABC 2020 with channels filled with explosive composition. The channels are made with a common receiving section and end sections extending to the explosive charge surface at points uniformly distributed over the surface. The cladding is made with a diameter of 132 mm with a decrease in thickness from the center to the periphery, while the inner and outer surfaces of the cladding are made with different radii (124 mm and 116 mm, respectively) with a shift of their centers along the axis by 8 mm. On the peripheral part of the lining on the side of the explosive charge there is an insert made of M0b copper foil with a thickness of 0.2 mm, which is uniformly distributed wedge-shaped elements with vertices facing the charge axis, in the amount of eight pieces (maybe 6 and 7). Wedge-shaped elements are arranged symmetrically about the axis. The geometric parameters of these elements are selected based on the geometric parameters of the charge and the desired shape of the striking element. In this case, their dimensions are 30 × 30 × 15 mm.

Формирование ПЭ происходит следующим образом. После срабатывания электродетонатора (на рис. не показан) инициирующий импульс по каналам устройства формирования в заряде ВВ детонационной волны 4 подходит к его концевым участкам и осуществляется инициирование заряда ВВ 2, расположенного в корпусе 1, где происходит формирование детонационной волны, которая выходит на облицовку 3. В результате воздействия детонационной волны на облицовку 3 происходит ее разгон. При этом детонационная волна от устройства формирования 4 передается на разные участки облицовки 3 в разное время. На головную часть ПЭ идет материал центральной (наиболее толстой) области облицовки 3. При этом разнотолщинность облицовки 3 позволяет сместить при формировании ПЭ центр масс в направлении его головной части. Клиновидные вставки 5, формирующие на поверхности периферийной области облицовки 3 неоднородности, приводят к тому, что зоны с меньшей толщиной и массой деформируются с большим ускорением, чем зоны, лежащие между ними и имеющие большую толщину. Клиновидные элементы 5 также выполняют функцию направляющих элементов, определяющих форму и количество складок хвостовой части ПЭ, путем придания направления сгибов, вдоль которых образуются складки и формируется «юбка» поражающего элемента. Из облицовки с соответствующим количеством симметрично расположенных вставок может получиться шесть, семь или восемь складок. В результате деформации облицовки 3 формируется удлиненный ПЭ, масса которого примерно равна массе облицовки 3 с клиновидными вставками 5. «Юбка» в хвостовой части ПЭ имеет расширения. Такая форма является аэродинамически более устойчивой.The formation of PE is as follows. After the detonator is triggered (not shown in Fig.), The initiating pulse through the channels of the device for generating a detonation wave 4 in the explosive charge 4 approaches its end sections and the explosive charge 2 is located in the housing 1, where the detonation wave forms, which goes to the cladding 3 As a result of the impact of the detonation wave on the lining 3, it accelerates. In this case, the detonation wave from the forming device 4 is transmitted to different sections of the lining 3 at different times. The material of the central (thickest) region of the cladding 3 goes to the PE head part. In this case, the thickness variation of the cladding 3 allows the center of mass to be displaced during the formation of the PE in the direction of its head part. Wedge-shaped inserts 5, forming inhomogeneities on the surface of the peripheral region of the cladding 3, lead to the fact that zones with a smaller thickness and mass are deformed with greater acceleration than the zones lying between them and having a greater thickness. The wedge-shaped elements 5 also perform the function of guide elements that determine the shape and number of folds of the tail of the PE by giving direction to the folds along which folds are formed and a “skirt” of the striking element is formed. From the lining with the appropriate number of symmetrically placed inserts, six, seven or eight folds can be obtained. As a result of deformation of the lining 3, an elongated PE is formed, the mass of which is approximately equal to the mass of the lining 3 with wedge-shaped inserts 5. The “skirt” in the tail of the PE has extensions. This form is aerodynamically more stable.

Проведенные расчетные исследования описанного устройства и моделирование процесса формирования поражающего элемента показали, что предложенная конструкция боеприпаса обеспечивает формирование поражающего элемента оптимальной баллистической формы, что позволяет придать ему стабильную траекторию полета, соответствующую его продольной оси, и тем самым обеспечить более высокий проникающий эффект, даже после прохождения относительно больших расстояний до цели.Conducted computational studies of the described device and modeling the formation of the striking element showed that the proposed design of the munition provides the formation of the striking element of the optimal ballistic shape, which allows it to give a stable flight path corresponding to its longitudinal axis, and thereby provide a higher penetrating effect, even after passing relatively large distances to the target.

Таким образом, заявляемое устройство позволяет оптимизировать форму ПЭ при технологичности и простоте конструкции.Thus, the claimed device allows you to optimize the shape of PE with manufacturability and simplicity of design.

Claims (1)

Снарядоформирующий заряд, содержащий помещенный в корпус заряд взрывчатого вещества с торцевой системой инициирования и разгоняемую взрывом разнотолщинную облицовку, из которой формируют поражающий элемент, при этом облицовка выполнена с уменьшением толщины от центра к периферии и на поверхности ее периферийной области со стороны заряда взрывчатого вещества размещена вставка, выполненная из материала, плотность которого соответствует плотности материала облицовки, отличающийся тем, что внутренняя и наружная поверхности облицовки выполнены разными радиусами со смещением их центров вдоль оси облицовки на величину, выбор которой зависит от формы поражающего элемента, требуемой для поражения конкретной цели, причем вставка выполнена из фольги и состоит из равномерно распределенных по поверхности облицовки отдельных клиновидных элементов, вершины которых направлены к оси заряда, при этом геометрические параметры клиновидных элементов выбирают, исходя из геометрических параметров облицовки и требуемой формы поражающего элемента.A projectile-forming charge containing an explosive charge placed in the housing with an end initiation system and an explosion-proof cladding of various thicknesses from which the striking element is formed, wherein the cladding is made with decreasing thickness from the center to the periphery and an insert is placed on the surface of its peripheral region from the side of the explosive charge made of a material whose density corresponds to the density of the cladding material, characterized in that the inner and outer surfaces of the cladding made with different radii with a shift of their centers along the axis of the cladding by an amount, the choice of which depends on the shape of the striking element required to hit a specific target, the insert is made of foil and consists of individual wedge-shaped elements evenly distributed over the surface of the cladding, the vertices of which are directed towards the charge axis while the geometric parameters of the wedge-shaped elements are selected based on the geometric parameters of the cladding and the desired shape of the striking element.

Images