Патент на изобретение №2292007

(54) КУМУЛЯТИВНАЯ ТАНДЕМНАЯ БОЕВАЯ ЧАСТЬ

(57) Реферат:

Изобретение относится к кумулятивным боеприпасам, предназначенным для пробития сложных и гомогенных броневых преград, в том числе оснащенных динамической защитой. Сущность изобретения в том, что заряд-лидер размещен в выдвижной цилиндрической полой штанге с возможностью поступательного перемещения по ее каналу. Движение заряда-лидера по каналу штанги, стопорение его у переднего торца штанги и последующие расфиксация и выдвижение самой штанги вместе с зарядом-лидером осуществляются под давлением газов от пороховой навески, которая помещена в полости колпака, закрепленного на донной части корпуса заряда-лидера. Со стороны заднего торца полая штанга имеет жесткое днище с центральным отверстием для прохода кумулятивной струи основного заряда. Перед жестким днищем в штанге закреплен защитный экран в виде глухой тонкостенной перегородки с образованием между ней и днищем штанги фиксированного зазора. Материал, толщина перегородки и величина зазора определяют задержку срабатывания основного заряда. Тонкостенная перегородка и днище штанги электрически изолированы друг от друга и через источник тока подсоединены к контактам донного взрывателя основного заряда. После подрыва заряда-лидера происходит деформация перегородки, в результате которой осуществляется электрический контакт ее с днищем штанги и срабатывание взрывателя основного заряда. Изобретение позволяет увеличить бронепробивное действие против бронированных целей, в том числе имеющих динамическую защиту. 3 з.п. ф-лы, 5 ил.

Предложение относится к области кумулятивных боеприпасов, предназначенных для пробития сложных и гомогенных броневых преград, в том числе оснащенных динамической защитой.

Известен управляемый снаряд (патент RU №2138762, опубликован 27.09.99 г. Бюл. №27), представляющий собой кумулятивную тандемную боевую часть (КТБЧ), включающую последовательно расположенные в корпусе и разделенные двигателем основной заряд и заряд-лидер, снабженные взрывателями.

Известна другая КТБЧ (патент RU №2210723, опубликован 20.08.2003 г. Бюл. №23), включающая последовательно расположенные в корпусе и разделенные защитным экраном два кумулятивных заряда, основной и заряд-лидер. Заряды снабжены взрывателями, а взрыватель основного заряда снабжен устройством задержки срабатывания, представляющим собой контактный замыкатель, выполненный в форме усеченного конуса, установленный с зазором относительно защитного экрана и обращенный меньшим основанием в сторону носового отсека КТБЧ.

Конструкции КТБЧ приведенных аналогов обладают существенным недостатком, связанным с необходимостью достаточно большого разнесения лидирующего и основного заряда, приводящим к увеличению ее длины, что затрудняет решение вопросов компоновки противотанковых управляемых ракет.

Известна кумулятивная тандемная боевая часть с изменяемым расстоянием между кумулятивными зарядами при помощи выдвижной штанги, выбранная в качестве прототипа (патент ФРГ (DE) №3804992, опубликованный 13.04.89 г. F 42 B 13/10, 1/02). В указанную КТБЧ входит основной кумулятивный заряд и заряд-лидер с взрывателями и устройством задержки срабатывания взрывателя основного заряда, головной обтекатель с направляющей, в которую установлена выдвижная полая штанга, один из торцов которой снабжен днищем с центральным отверстием для прохода кумулятивной струи. Заряд-лидер с взрывателем размещен в носовой части канала штанги, а перед днищем, с зазором относительно него, закреплен защитный экран. Устройство задержки срабатывания взрывателя основного заряда образовано защитным экраном и днищем штанги, установленными с зазором относительно друг друга, защитный экран электрически связан с взрывателем через корпус основного заряда. Штанга снабжена фиксаторами сложенного и выдвинутого положений и устройством выдвижения штанги, размещенным в концевой части ее канала и включающим газогенератор с пороховой навеской и воспламенителем накольного действия. В сложенном положении носовая часть штанги размещена в зоне кумулятивной облицовки основного заряда. Воспламенитель газогенератора приводится в действие за счет ускорения при выстреле ударником с жалом, установленным в вершине кумулятивной облицовки основного заряда.

Недостатками прототипа являются негативное воздействие на элементы конструкции основного кумулятивного заряда давления и температуры пороховых газов после срабатывания газогенератора, осаждение конденсата на внутренней поверхности облицовки основного кумулятивного заряда, наличие ударника с накольным жалом в вершине облицовки, что отрицательно сказывается на формировании кумулятивной струи при срабатывании кумулятивного заряда и приводит к снижению его бронепробивного действия.

К недостаткам прототипа следует также отнести возможность преждевременного срабатывания основного заряда вследствие замыкания реакционных контактов из-за осаждения на них электропроводных частиц сажи после срабатывания газогенератора, а также ограниченная длина выдвижной штанги, не позволяющая обеспечить расположение основного кумулятивного заряда относительно преграды в момент его срабатывания на оптимальном (фокусном) расстоянии для обеспечения максимального бронепробивного действия.

Техническим результатом предлагаемого технического решения является повышение бронепробития путем улучшения условий формирования кумулятивной струи основного заряда и обеспечения достаточной длины выдвижения лидирующего кумулятивного заряда, что приводит к возможности поражения сложных и гомогенных броневых преград, в том числе оснащенных динамической защитой.

Это достигается тем, что в КТБЧ, содержащей основной кумулятивный заряд и заряд-лидер, снабженные каждый своим взрывателем, головной обтекатель с направляющей, в которой установлена выдвижная полая штанга с жестким днищем и центральным отверстием в нем для прохождения кумулятивной струи с размещением в канале штанги кумулятивного заряда-лидера с взрывателем, установленным на донной части его корпуса, защитный экран в виде тонкостенной перегородки, закрепленной в штанге перед ее днищем с образованием гарантированного зазора между ними, устройство задержки срабатывания взрывателя основного заряда, образованное днищем штанги и перегородкой, электрически связанной с взрывателем через элементы конструкции основного заряда, фиксаторы сложенного и выдвинутого положений штанги и устройство ее выдвижения, снабженное газогенератором с пороховой навеской и воспламенителем, заряд-лидер установлен с возможностью перемещения вдоль канала штанги и в исходном положении зафиксирован перед защитным экраном с помощью срезного кольца, с образованием герметичной полости между донной частью корпуса заряда-лидера и перегородкой, устройство выдвижения штанги также служит устройством перемещения заряда-лидера и выполнено в виде жесткого фланца с образованной в его центральной части полостью для размещения пороховой навески газогенератора и с боковым отверстием под воспламенитель, причем фланец закреплен на донной части корпуса заряда-лидера, при этом полость фланца с пороховой навеской сообщена с герметичной полостью через образованные во фланце перфорационные отверстия.

Для торможения заряда-лидера в конце его продвижения по каналу штанги, а также последующего выдвижения штанги из обтекателя под действием кинетической энергии заряда-лидера в конструкцию могут быть введены элементы торможения, выполненные в виде коническо-цилиндрических выступов на штанге и корпусе заряда-лидера, а отношение максимального диаметра выступов к минимальному составляет 1,01-1,015.

Фиксаторы сложенного положения штанги могут быть выполнены в виде срезаемых штифтов, установленных в обтекателе со стороны переднего торца штанги, а штанга может быть снабжена ограничителем и амортизатором обратного хода.

Устройство задержки срабатывания основного заряда может быть выполнено следующим образом: защитный экран электрически изолирован от корпуса основного заряда и днища штанги и соединен проводником с взрывателем основного заряда через его облицовку, образуя в цепи его подрыва нормально разомкнутый контакт.

Установка заряда-лидера с возможностью перемещения вдоль канала штанги улучшает условия формирования кумулятивной струи основного заряда, т.к. освобождается зона, где происходит формирование струи и обеспечивается оптимальное фокусное расстояние от основного заряда до преграды, что позволяет достигнуть повышения бронепробития.

Фиксация заряда-лидера перед защитным экраном с помощью срезного кольца позволяет максимально оптимизировать компоновку КТБЧ, что приводит к повышению эффективности ее работы.

Использование устройства выдвижения штанги в качестве устройства перемещения заряда-лидера позволяет использовать кинетическую энергию заряда-лидера, которую он набирает в результате продвижения по каналу штанги, за счет которой без дополнительных источников энергии заряд-лидер вместе со штангой продолжают движение до требуемого положения, обеспечивая необходимую свободную зону для формирования кумулятивной струи.

Выполнение устройства перемещения в виде жесткого фланца с центральной полостью под установку пороховой навески газогенератора и боковым отверстием под воспламенитель с закреплением его на донной части корпуса заряда-лидера позволяет оптимизировать компоновку, убрать из зоны формирования кумулятивной струи отработавшие элементы конструкции КТБЧ, не затрачивая ее энергию на их пробитие, исключить негативное влияние на элементы конструкции основного кумулятивного заряда давления и температуры пороховых газов и выпадение конденсированного осадка.

Сообщение полости для размещения пороховой навески с герметичной полостью, образованной между донной частью корпуса заряда-лидера и перегородкой, через перфорационные отверстия позволяет плавно нарастить давление пороховых газов в герметичной полости, что в конечном итоге приводит к улучшению характеристик КТБЧ.

Наличие элементов торможения заряда-лидера и штанги исключает колебания выдвинутых элементов в полете, что обеспечивает устойчивость полета ракеты.

Необходимая задержка срабатывания взрывателя основного заряда обеспечивается устройством задержки, а именно параметрами перегородки и величины зазора между ней и днищем штанги.

При этом задержка срабатывания основного заряда выбрана равной 200÷260 мкс на основании экспериментальных данных из условия обеспечения гарантированного ухода элементов динамической защиты с линии действия кумулятивной струи основного заряда.

Сущность предлагаемого изобретения поясняется чертежами, где на фиг.1 представлена схема КТБЧ в исходном положении, на фиг.2 изображена конструкция ограничителя обратного хода штанги с амортизатором, на фиг.3 – схема КТБЧ в боевом положении (в полете) с выдвинутыми лидирующим кумулятивным зарядом и штангой, на фиг.4 изображена электрическая схема включения взрывателя основного заряда, на фиг.5 – устройство торможения корпуса лидирующего кумулятивного заряда и штанги.

КТБЧ состоит из основного кумулятивного заряда 1 с донным взрывателем 2, головного обтекателя 3 с коаксиально расположенными в нем штангой 4 и кумулятивным зарядом-лидером 5 с взрывательным устройством 6 и жестким колпаком 7 с перфорационными отверстиями. В центральной части колпака 7 выполнена стаканообразная выдавка, образующая полость, в которой размещена пороховая навеска 8 газогенератора. Со смещением относительно продольной оси КТБЧ и перпендикулярно к ней в боковом отверстии колпака установлен электровоспламенитель 9, который с помощью гибкой электрической связи 10 соединен с пусковым устройством ракеты (не показано). Штанга 4 снабжена установленными с зазором , электрически изолированными друг от друга и закрепленными с помощью гайки 23 защитным экраном в виде тонкостенной перегородки 11 (для предохранения основного заряда от воздействия продуктов детонации заряда-лидера) и жестким днищем с центральным отверстием 12 со стороны заднего торца штанги. Колпак 7 расположен в герметичной полости, образованной донной частью корпуса кумулятивного заряда-лидера 5 и каналом штанги 4, ограниченным перегородкой 11.

Перегородка 11 образует в цепи подрыва нормально разомкнутый контакт и с помощью гибкой связи 13 через токопроводную кумулятивную облицовку 14 основного кумулятивного заряда электрически соединена с первым замыкающим контактом донного взрывателя 2, а жесткое днище 12 посредством гибкой связи 15 через токопроводный корпус 16 основного заряда и источник тока ракеты подключено ко второму контакту донного взрывателя 2 (фиг.4).

Для обеспечения необходимого времени задержки срабатывания основного кумулятивного заряда относительно заряда-лидера устройство задержки срабатывания донного взрывателя 2 образовано конструктивными элементами – перегородкой 11, днищем штанги 12 с их электрическими связями и выполнено в соответствии с зависимостью величины задержки от материала и толщины перегородки 11, величины зазора между ней и жестким днищем. Время задержки 200÷260 мкс выбрано на основании экспериментальных данных из условия обеспечения гарантированного ухода элементов динамической защиты с линии действия кумулятивной струи основного кумулятивного заряда 1 до его срабатывания. При меньшем значении времени задержкики элементы динамической защиты не успевают уходить с линии действия кумулятивной струи, уменьшая ее бронепробивное действие. При большем значении времени продукты детонации заряда-лидера 5 успевают пройти в зону формирования кумулятивной струи основного кумулятивного заряда, оказывая негативное влияние на ее формирование, снижая ее бронепробивное действие.

В исходном положении лидирующий кумулятивный заряд-лидер 5 расположен внутри штанги 4 и скреплен с ней при помощи срезного кольца 17, а штанга 4 установлена в направляющей внутри обтекателя 3 и скреплена с ним при помощи фиксаторов – срезных штифтов 18 у переднего торца обтекателя. Корпус 22 кумулятивного заряда-лидера 5 имеет на наружной поверхности элементы торможения А в виде выступов с плавным переходом с диаметра d на диаметр D в соотношении D/d=1,01÷1,015 и пружинное разрезное кольцо 19 (типа поршневого кольца), установленное в кольцевую проточку. Штанга 4 содержит на переднем торце выступ Б и амортизатор 20, например, в виде резинового кольца. На внутренней и наружной поверхностях штанги 4 выполнены канавки В и Г, а на наружной поверхности элемент торможения Е – выступ в виде плавного перехода с диаметра d₁ на диаметр D₁ в соотношении D₁/d₁=1,01÷1,015.

Соотношение диаметров участков элементов торможения заряда-лидера 5 и штанги 4 D/d и D₁/d₁, равное (1,01÷1,015), выбрано на основании экспериментальных данных. При меньшем соотношении не обеспечивается плотная посадка, исключающая поперечные колебания выдвинутых элементов заряда-лидера 5 и штанги 4, а при большем соотношении не происходит плавного снижения скорости подвижных элементов, что приводит к возникновению значительных ударных перегрузок в момент их фиксации.

В передней части головного обтекателя 3, на его внутренней поверхности выполнена кольцевая проточка с установленным в нее разрезным пружинным кольцом 21 и проточка с уступом Ж.

Перед пуском ракеты КТБЧ находится в исходном положении, см. фиг.1, и должна быть переведена в боевое положение фиг.3, для чего при нажатии кнопки “Пуск” пускового устройства ракеты вначале подается электрический сигнал через гибкую электрическую связь 10 на электровоспламенитель 9, а через временной интервал, необходимый для перевода КТБЧ в боевое положение, с пускового устройства подается команда на пуск ракеты.

При подаче электрического сигнала на электровоспламенитель 9 он срабатывает и поджигает пороховую навеску 8. Образующиеся пороховые газы через перфорации в жестком колпаке 7 заполняют герметичную полость, образованную донной частью корпуса 22 заряда-лидера и каналом штанги 4, ограниченным перегородкой 11.

При горении навески пороха 8 под действием давления пороховых газов на донную часть заряда-лидера 5 при достижении усилия, превышающего усилие среза кольца 17, кумулятивный заряд-лидер 5 начинает движение вперед относительно штанги 4, постоянно набирая скорость за счет имеющегося давления газов. После среза кольца 17 и начала движения кумулятивного заряда-лидера 5 под действием того же давления пороховых газов на перегородку 11 срезаются штифты 18 и штанга 4 перемещается в сторону основного кумулятивного заряда до упора выступа штанги Б в уступ Ж головного обтекателя 3, амортизатор 20 гасит возникающие при этом ударные нагрузки. По мере перемещения и разгона кумулятивного заряда-лидера 5 вперед относительно штанги 4 происходит набор им кинетической энергии, за счет которой, после фиксации его в штанге 4, происходит их совместное движение вперед до фиксации штанги 4 в головном обтекателе 3.

При выдвижении кумулятивного заряда-лидера 5 и штанги 4 элементы торможения плавно снижают их скорость на конечных участках движения, исключая возникновение ударных перегрузок в момент их фиксации. В окончательном положении кумулятивный заряд-лидер 5 и штанга 4 фиксируются от перемещения назад (исключается их складывание в момент соударения КТБЧ с преградой):

– кумулятивный заряд-лидер путем вхождения разрезного пружинного кольца 19 в одну из кольцевых канавок В на внутренней поверхности штанги 4;

– штанга 4 путем западания разрезного пружинного кольца 21 в одну из кольцевых канавок Г на наружной поверхности штанги 4.

Одновременно за счет обеспечения плотной посадки (без зазоров) тормозных элементов корпуса 22 заряда-лидера 5 в штанге 4, а также штанги 4 в головном обтекателе 3 исключаются поперечные колебания друг относительно друга всех выдвинутых элементов, что очень важно для обеспечения устойчивого полета ракеты.

Таким образом, при срабатывании устройства выдвижения лидирующего кумулятивного заряда-лидера 5 и штанги 4 исключается попадание пороховых газов в полость основного кумулятивного заряда, элементы конструкции устройства выдвижения уходят вперед, освобождая зону формирования кумулятивной струи основного кумулятивного заряда от конструктивных элементов устройства выдвижения, обеспечивается необходимая длина выдвижения заряда-лидера, позволяющая обеспечить расположение основного заряда относительно преграды в момент его срабатывания на оптимальном (фокусном) расстоянии до преграды.

После выдвижения и фиксации кумулятивного заряда-лидера 5 и штанги 4 по истечении временного интервала с пускового устройства подается команда на пуск ракеты.

При соударении КТБЧ с преградой, в том числе оснащенной динамической защитой, срабатывает взрывное устройство 6, инициируя подрыв кумулятивного заряда-лидера 5, от действия продуктов взрыва которого деформируется перегородка 11, и в момент ее соприкосновения с днищем 12 через гибкие связи 13 и 15, соответственно, корпус 16 и облицовку 14 происходит замыкание электрической цепи донного взрывателя 2 с источником тока ракеты, вызывая его срабатывание. Срабатывание взрывателя 2 инициирует подрыв основного кумулятивного заряда 1 с формированием кумулятивной струи. При этом время от момента срабатывания заряда-лидера 5 до момента соприкосновения перегородки 11 с днищем 12, называемое “временем задержки”, зависит от материала и толщины перегородки 11, величины зазора между глухим дном 11 и жестким днищем 12 и равно 200÷260 мкс. При этом срабатывание основного заряда происходит после ухода из зоны действия кумулятивной струи элементов динамической защиты, при ее наличии, что дает возможность получить максимальную величину пробития преграды. Благодаря отсутствию в зоне формирования кумулятивной струи конструктивных элементов устройства выдвижения, наличию центрального отверстия в жестком днище 12, смещению электровоспламенителя 9 относительно продольной оси КТБЧ и перпендикулярному его расположению исключаются потери энергии кумулятивной струи на их пробитие, что позволяет сформировать кумулятивную струю с максимальными энергетическими параметрами.

Таким образом, предлагаемое изобретение позволяет исключить недостатки прототипа: воздействие на элементы конструкции основного кумулятивного заряда давления и температуры пороховых газов после срабатывания газогенератора, выпадение конденсата из пороховых газов на облицовку основного кумулятивного заряда, ограничение длины выдвижения лидирующего заряда, невозможность использования устройства задержки срабатывания взрывателя основного кумулятивного заряда в виде установленных с зазором реакционных контактов и обеспечение при минимальных габаритах КТБЧ высокого бронепробивного действия.

Использование предлагаемого изобретения позволяет увеличить бронепробивное действие КТБЧ, по сравнению с выполненной в тех же габаритах по схеме последовательного расположения двух зарядов без выдвижения лидирующего заряда, примерно в 1,5÷2 раза.

Формула изобретения

1. Кумулятивная тандемная боевая часть, содержащая основной кумулятивный заряд и заряд-лидер с взрывателями, головной обтекатель с направляющей, в которой установлена выдвижная полая штанга с днищем, имеющим центральное отверстие для прохода кумулятивной струи, защитный экран в виде перегородки, закрепленной в штанге перед ее днищем с образованием зазора между ними, фиксаторы положения штанги, устройство выдвижения штанги, снабженное газогенератором с пороховой навеской и воспламенителем, при этом заряд-лидер размещен в канале штанги, а взрыватель основного заряда снабжен электрически связанным с ним через элементы конструкции основного заряда устройством задержки срабатывания, образованным защитным экраном и днищем штанги, отличающаяся тем, что заряд-лидер установлен с возможностью перемещения вдоль канала штанги и в исходном положении зафиксирован перед защитным экраном с помощью срезного кольца с образованием герметичной полости между донной частью корпуса заряда-лидера и перегородкой, а устройство выдвижения штанги служит также устройством перемещения заряда-лидера по каналу штанги и выполнено в виде жесткого колпака с образованной в его центральной части полостью для размещения пороховой навески газогенератора и боковым отверстием под воспламенитель, причем колпак закреплен на донной части корпуса заряда-лидера, а полость для размещения пороховой навески сообщена с герметичной полостью через образованные в колпаке перфорационные отверстия.

2. Кумулятивная тандемная боевая часть по п.1, отличающаяся тем, что дополнительно снабжена элементами торможения заряда-лидера и штанги на конечном участке их выдвижения, которые выполнены в виде коническо-цилиндрических выступов на штанге и корпусе заряда-лидера, а отношение максимального диаметра выступов к минимальному составляет 1,01÷1,015.

3. Кумулятивная тандемная боевая часть по п.1, отличающаяся тем, что устройство фиксации сложенного положения штанги выполнено со стороны переднего торца штанги, в обтекателе, в виде срезаемых штифтов, а штанга снабжена ограничителем и амортизатором обратного хода после расфиксации.

4. Кумулятивная тандемная боевая часть по п.1, отличающаяся тем, что защитный экран электрически изолирован от корпуса и днища штанги и электрически соединен с взрывателем основного заряда через кумулятивную облицовку, образуя в цепи его подрыва нормально разомкнутый контакт.

РИСУНКИ