Бронебойный оперенный подкалиберный снаряд
ARMOR-PIERCED FINNED SUB-CALIBER PROJECTILE

Изобретение относится к боеприпасам, в частности к бронебойным оперенным подкалиберным снарядам (БОПС) с отделяющимися ведущими устройствами в виде кольцевого воздухозаборника с обтюрирующими поясками. Снаряд предназначен для использования в существующем артиллерийском вооружении, его габариты должны соответствовать требованиям автоматических заряжающих устройств современных танков.
Существующие в настоящее время бронебойные оперенные подкалиберные снаряды (БОПС) эффективны при выстрелах прямой наводкой, они не реагируют на активные системы защиты и слабо реагируют на динамические и механические системы защиты бронетехники, но при этом обладают одним общим недостатком, дистанция эффективного поражения цели до 4000 метров, т.е. дистанция настильной траектории. Максимальная бронепробиваемость достигается на дистанции до 2000 метров. Так как БОПС является кинетическим снарядом, то бронепробиваемость напрямую зависит от его кинетической энергии, т.е. от скорости при которой поражающий элемент (сердечник) встречается с броней, от веса и формы поражающего элемента (сердечника). На дистанциях более 2000 метров эффективность таких снарядов снижается из-за потери скорости 55 м/с ÷ 60 м/с на каждые 1000 м. на трассе полета. Скорость БОПС также ограничена величинами в интервале 1500-1800 м/с и зависит от конструкции артиллерийских орудий и боеприпасов к ним. При скорости свыше 2000 м/с происходит снижение бронепробиваемости в силу разрушения материала снаряда при контакте с большинством защитных элементов и конструкций на бронетехнике. Сердечники из тяжелых сплавов с коэффициентом удлинения превышающим 30, склонны к изгибным деформациям при ведении по каналу ствола и после отделения ведущего устройства, а также к разрушению при взаимодействии с многопреградной и разнесенной броней. Кроме того, чрезмерное удлинение сердечника требует изменений в конструкции автоматов заряжания в танках и в самих артиллерийских орудиях.
Известен ОБПС «Надежда-Р» (индекс снаряда 3БМ-26, 3БМ-27, "125-мм. Бронебойные подкалиберные боеприпасы: ТТХ", russianarmor.info, "Боекомплект танков Т - 64/72/80/90. БОПС...", btvt.narod.ru, Яндекс, картинки. БОПС "Надежда".) - это оперенный бронебойный подкалиберный снаряд для танковых пушек калибра 125-мм, хвостовая часть корпуса снаряда выполнена в виде трубки, в которую вставлен сердечник из вольфрамового сплава. На снаряде установлено ведущее устройство разжимного типа. В носовой части снаряда установлен баллистический колпачок, под ним находится бронебойный демпфер. В хвостовой части снаряда установлен стабилизатор в виде оперения, состоящий из пяти лопастей, в основании стабилизатора установлен трассер.
Недостатком данного снаряда является его не достаточная, для современных условий, бронепробиваемость (средняя пробиваемость с дистанции 2000 метров по нормали - 450 мм гомогенной стали и 200 мм под углом 60°) из-за конструктивных особенностей снаряда. Короткий сердечник расположен в хвостовой части снаряда, при соударении с броней сердечник проходит сквозь тело снаряда, разрушает бронебойный демпфер и уже после этого вгрызается в броню. При этом теряется часть кинетической энергии, кроме того, корпус снаряда при ударе о броню испытывает изгибающие деформации на преодоление которых также расходуется часть кинетической энергии сердечника.
Известен БОПС "Манго" (индекс снаряда 3БМ-42, "Боекомплект танков Т - 64/72/80/90 БОПС..." btvt.narod.ru, "Подкалиберные снаряды настоящего и будущего", topwar.ru, "125-мм. Бронебойные подкалиберные боеприпасы: ТТХ", russianarmor.info, "Боеприпасы к 125-мм. пушкам 2А26, 2А45, 2А46, 2А75", russianarms.ru) - это бронебойный оперенный подкалиберный снаряд состоящий из полого цилиндрического корпуса малого диаметра, выполненного из стали и оснащенный хвостовым стабилизатором. Передний торец корпуса закрывается баллистическим колпачком и так называемым бронебойным демпфером, за демпфером, один за другим находятся два вольфрамовых сердечника, удерживаемых на месте при помощи рубашки из легкоплавкого металла. На снаряд устанавливается сбрасываемое ведущее устройство, выполненное из алюминия. Взаимодействие с каналом ствола обеспечивается несколькими кольцами на внешней поверхности устройства.
У данного снаряда имеется тот же недостаток, как и у всех кинетических снарядов - дистанция эффективного поражения цели до 4000 метров, т.е. дистанция настильной траектории. Стрелять на большую дистанцию по баллистической траектории таким снарядом не целесообразно, по причине потери скорости, следовательно, и кинетической энергии. Кроме того, бронебойные сердечники располагаются внутри трубки, при ударе о броню трубка и хвостовая часть со стабилизатором передают всю свою кинетическую энергию бронебойному демпферу, а часть энергии идет на нагрев и расплавление рубашки вокруг сердечников. Таким образом, для пробития брони сердечники расходуют только свою кинетическую энергию, часть которой теряется на разрушение бронебойного демпфера. При этом, фактически броню пробивает передний сердечник, а задний отдает переднему всю свою кинетическую энергию, проталкивая его в броню. Так как корпус снаряда представляет собой тонкостенную трубку, то при ударе снаряда о броню, корпус испытывает вибрационные и изгибающие деформации, которые поджимают движущиеся внутри трубки сердечники и отбирают у них часть кинетической энергии.
Известен "Снаряд с выстреливаемым стержнем и метод его использования" (Projectile capable of propelling a penetrator therefrom and method of using same) патент US 6,845,718 B2, представляющий собой калиберный реактивный снаряд с кинетической боевой частью. Состоящий из калиберного корпуса с размещенными внутри метательным устройством и бронебойным стержнем. В хвостовой части располагаются оперение и разгонный двигатель. Метательное устройство фиг. 3А, 3В, 3С приводится в действие посредством взрывного генератора поз. 306, 308, 312 и генератора Маркса поз. 406, посредством которых генерируется импульс тока высокого напряжения и подается на рельсотрон (электромагнитный ускоритель масс), разгоняющий токопроводящий якорь 320 вдоль двух металлических направляющих 318 с помощью силы Лоренца. Якорь 320 с большой скоростью выталкивает бронебойный стержень 106. В предложенном варианте электромагнитный ускоритель слишком короток, размеры снаряда не позволяют сделать его длинным, следовательно, якорь 320 просто вытолкнет стержень 106 из корпуса снаряда с не значительным дополнительным ускорением. В другом, более простом варианте, фиг. 5А, 5В, бронебойный стержень 106 выталкивается из ствола 506 посредством взрывчатого вещества 504. Данный снаряд выстреливает бронебойный стержень на каком-то определенном расстоянии до цели, следовательно, у него есть устройство определения дистанции срабатывания. Значит в снаряде предполагается устанавливать миниатюрные датчики инфракрасного излучения, лазерные акселерометры, вычислительные процессоры и литий-ионные источники электропитания, устойчивые к высоким ускорениям. Но это все значительно усложняет и удорожает снаряд. Кроме того, такие системы легко выводятся из строя средствами пассивной и активной защиты бронетехники. Например, простейшие резинотканевые, стальные или решетчатые экраны вызовут преждевременное срабатывание снаряда и в результате снизят поражающую способность выстреливаемого стержня. Активная система защиты либо нейтрализует датчики, либо повреждает подлетающий снаряд осколочным боеприпасом. В боевых условиях, при активном использовании средств радиоэлектронной борьбы и генерирования мощных электромагнитных импульсов, часть электронной начинки и генератор Маркса будут выведены из строя, а электрические детонаторы будут преждевременно активированы. Калиберные снаряды с корпусом большого поперечного сечения имеют повышенное аэродинамическое сопротивление, а это обуславливает значительное падение скорости на траектории полета и снижение эффективной дальности стрельбы. Иными словами, для стрельбы по строениям и укрытиям этот снаряд может и подойдет, а использовать его против современной бронетехники не целесообразно.
Известен "Бронебойный снаряд", патент RU 2514014, который содержит тандемно размещенные в каморе заряды взрывчатого вещества с контактными или неконтактными средствами подрыва. Перед основным зарядом взрывчатого вещества и лидирующим зарядом взрывчатого вещества в окне, в головной части корпуса, размещен бронебойный сердечник с возможностью перемещения. Основной заряд взрывчатого вещества выполнен в виде кумулятивной боевой части. Лидирующий заряд взрывчатого вещества выполнен в виде фугасной боевой части направленного действия. В донной части на корпусе имеется стабилизатор.
Данный снаряд калиберный, бронебойный сердечник предназначен для инициирования лидирующего фугасного заряда и пробития экранов, элементов динамической защиты и тонкой брони цели. Основным поражающим элементом в данном снаряде является кумулятивный заряд взрывчатого вещества. Но проблема заключается в том, что кумулятивный заряд располагается слишком близко к фугасному заряду. Во всех тандемных боеприпасах между лидирующим и кумулятивным зарядами всегда имеется промежуточный отсек с защитным экраном. В предложенном варианте нет ни промежуточного отсека, ни защитного экрана. В таком случае при срабатывании фугасного заряда, при разрушении передней части снаряда, задняя часть с кумулятивным зарядом будет отброшена назад, либо в сторону и велика вероятность дробления кумулятивного заряда и разрушение кумулятивной воронки.
Так как среди подкалиберных снарядов не нашлось подходящего аналога, то в качестве прототипа выбран "Бронебойный снаряд", патент RU 2120103, состоящий из корпуса, внутри которого размещен бронебойный сердечник, с возможностью перемещения и зафиксированный в нижней части упором в выступы корпуса, а в верхней части стопорным кольцом, заряда взрывчатого вещества, окна, соединяющего между собой камеру для взрывчатого вещества и камеру для бронебойного сердечника. В носовой части, в головном обтекателе, установлен взрыватель с детонационной трубкой служащей для подрыва заряда взрывчатого вещества. Предложенный снаряд калиберный. Для бронебойного снаряда важным фактором является скорость при которой снаряд встречается с броней, вес и площадь поперечного сечения поражающего элемента. Калиберные снаряды, имея большую площадь поперечного сечения, быстрее теряют скорость на трассе полета, следовательно, дистанция гарантированного поражения у них меньше, чем у подкалиберных. Согласно рисунка, сердечник имеет достаточно большой диаметр при малом коэффициенте удлинения, отсюда получается большая площадь контакта при входе сердечника в броню. В предложенной компоновке детонатор установлен в головной части и выступает наружу, значит - это головной контактный взрыватель мгновенного действия. Снаряды подобного вида требуют к себе особого, очень осторожного обращения, т.к. случайный удар или падение снаряда головной частью на твердую поверхность непременно вызовут взрыв снаряда. Для полевой артиллерии подобный снаряд может и подойдет, с большим количеством ограничений, а для бронетехники и автоматов заряжания не подходит категорически. Кроме того, с такой компоновкой данный снаряд легко нейтрализуется системами пассивной и активной защиты бронетехники. Например, навесной экран в виде решетки, стального листа или армированной резины, при попадании в них данного снаряда, непременно вызовут преждевременное срабатывание детонатора. Выстрел активной защитой осколочного боеприпаса навстречу данному снаряду, повредит носовой обтекатель и либо активирует детонатор, либо нейтрализует его, перебив детонационную трубку. Для того, чтобы сердечник такого снаряда пробил броню современных танков, он должен иметь очень большую скорость и большую кинетическую энергию при встрече с броней. В отношении скорости уже было сказано, что уже при скорости 2000 и более метров в секунду, материал сердечника разрушается, а бронепробиваемость снижается. А так как у сердечника большая площадь поперечного сечения и малое удлинение, то кинетической энергии у него не достаточно для пробития брони. Увеличить кинетическую энергию сердечника может дополнительный метательный заряд. В качестве метательного заряда автором предложено взрывчатое вещество. В описании указано, что сердечник выстреливается вперед взрывчатым веществом, выполненным в виде сплошной шашки, без или с кумулятивной воронкой. Автор видимо плохо знаком физическим процессом взрыва взрывчатых веществ. Для того, чтобы подобный снаряд работал, т.е. выстреливал сплошной сердечник из корпуса, вполне достаточно порохового метательного заряда. Взрывчатое вещество, выполненное в виде сплошной шашки, при взрыве конечно вытолкнет сердечник из корпуса, но при этом разрушит и сам корпус. В таком случае, ни о каком последующем набегании корпуса на сердечник не может быть и речи. Конечно можно уменьшить мощность взрывчатого вещества до величины при которой энергии взрыва будет достаточно только на выстреливание сердечника из корпуса и при этом корпус снаряда не будет разрушен или отброшен назад. Предположим, что после выстрела сердечник частично выдвинулся из корпуса вперед и внедрился в броню на 1/5-1/4 своей длинны. При внедрении сердечника в броню, на краях отверстия в броне, образуется валик и в этот валик ударяется набежавший корпус снаряда. Естественно валик сминается и зажимает тело сердечника. Кроме того, сам корпус при ударе о броню деформируется и обжимает ту часть сердечника, которая находится в корпусе. Таким образом, зажатый сердечник потеряет часть кинетической энергии, которую он имел в момент соударения с броней. Кроме того, при внедрении сердечника в броню на 1/5-1/4 длинны сердечника, набежавший корпус уже не ударит своим внутренним выступом по сердечнику, т.к. своей передней частью ударится о броню, т.е. передачи кинетической энергии корпуса сердечнику не произойдет.
Вариант сердечника с продольно сквозным отверстием и с конусной выемкой в нижней части - в описании автор указывает, что конусная выемка в нижней части сердечника сформирует кумулятивную струю после взрыва взрывчатого вещества. На самом деле кумулятивная струя формируется кумулятивной воронкой в теле взрывчатки и ее облицовкой. Так что, при взрыве взрывчатого вещества, энергией взрыва края нижней части сердечника с конусной выемкой будут либо разрушены, либо, за счет упругой деформации, будут стараться раскрыться в стороны и заклинят сердечник в корпусе. Вариант с кумулятивной воронкой в взрывчатом веществе также не эффективен. Сердечник, в данном варианте, является лишней деталью. Например, снаряд попадает в танк, оснащенный динамической защитой. При ударе снаряда о крышку контейнера динамической защиты сработает головной взрыватель и подорвет основной заряд с кумулятивной воронкой. Сформируется кумулятивная струя и активирует динамическую защиту танка, которая нейтрализует кумулятивную струю и значительно погасит кинетическую энергию сердечника. Таким образом, данный снаряд может быть эффективен против строений, укрытий и легко бронированной техники без средств защиты.
Задача, на решение которой направлено изобретение, заключается в создании бронебойного оперенного подкалиберного снаряда с большей бронепробиваемостью, подходящего под все автоматы заряжания современных отечественных танков с возможностью стрелять им и по навесной траектории на дистанцию, превышающую дистанцию настильной траектории.
Поставленная задача решается тем, что в бронебойном оперенном подкалиберном снаряде, состоящим из корпуса, размещенного в нем бронебойного сердечника, баллистического наконечника, надетого спереди на сердечник и корпус, хвостовой части с перьевым стабилизатором, прикрепленной к корпусу в задней части посредством резьбового соединения, двухопорного ведущего устройства с обтюрирующими поясками на опорах, установленного на корпусе и хвостовой части, метательного заряда со средствами его инициирования, сердечник выполнен оживальной формы с радиально выступающими ребрами вокруг оживальной части, образующими пяти или шестиконечную звезду, а в хвостовой части под углом 13°÷17° к осевой линии снаряда выполнены сквозные отверстия конической формы, сообщающиеся с полостью метательного заряда и являющиеся соплами реактивного тормоза.
Изобретение поясняется следующими чертежами:
Фиг. 1 - вид снаряда в разрезе.
Фиг. 2 - разрез А-А.
Фиг. 3 - вид носовой части сердечника.
Предлагаемый бронебойный оперенный подкалиберный снаряд фиг. 1 состоит из сердечника 1, вставленного в корпус 2 на 2/3-1/3 своей длины, спереди на сердечник 1 и корпус 2 надет баллистический наконечник 3, в задней части к корпусу, посредством резьбового соединения, крепится хвостовая часть 4 с перьевым стабилизатором 5. Сердечник 1 выполнен из вольфрама или обедненного урана и удерживается в корпусе 2 рубашкой из легкоплавкого металла 6, задней частью опирается на внутренний упор 7, в котором имеется сквозной газовый канал 8, соединяющий внутренний канал корпуса 2, в который вставлен сердечник 1 с полостью для метательного заряда 9. Из полости для метательного заряда, под углом 13°÷17° градусов к осевой линии снаряда, выходят наружу 3÷6 отверстии 10 конической формы, являющиеся соплами реактивного тормоза корпуса 2. Корпус 2 и хвостовая часть 4 изготавливаются из закаленной стали. Снаружи на снаряд устанавливается двух опорное ведущее устройство 11 с обтюрирующими поясками 12, задняя часть ведущего устройства закрывает сопла 10 от проникновения пороховых газов при выстреле из орудия. Баллистический наконечник 3 крепится к корпусу 2 посредством клеевого состава 13 (термоактивный клей для металла). В хвостовой части 4 вставлен трассер 14 фиксируемый гайкой 15. В хвостовой части 4, со стороны резьбового соединения с корпусом 2 располагается инерционное ударное устройство, инерционный электромеханический воспламенитель метательного заряда либо инерционный детонатор мгновенного действия 9. Как один из вариантов, предложено инерционное ударное устройство, состоящее из корпуса 16 который упирается дистанционной втулкой 17 в шашку метательного заряда 9. Внутри корпуса располагается ударник с жалом 18 с находящейся внутри него пружиной 19. Во взведенном состоянии ударник 18 фиксируется стопорными шариками 19, входящими в наружную кольцевую проточку на ударнике и в сквозные отверстия в корпусе 16, удерживаемые фиксирующей втулкой 21 надетой на переднюю часть корпуса 16. Механический ударник предложен как наиболее простой и абсолютно не реагирующий на все системы активной защиты танков и бронетехники. Метательный заряд 9 может состоять из пороховой шашки с высокой скоростью горения или в виде такой же шашки, собранной из отдельных дисков бризантного взрывчатого вещества. Сердечник 1 вокруг носовой оживальной части имеет выступающие ребра фиг. 3, образующие пяти или шести конечную звезду и выполняющие роль закусывающих зубьев.
1 - сердечник
2 - корпус снаряда
3 - баллистический наконечник
4 - хвостовая часть
5 - стабилизатор
6 - рубашка
7 - внутренний упор
8 - газовый канал
9 - метательный заряд
10 - сопло реактивного тормоза
11 - ведущее устройство
12 - обтюрирующий поясок
13 - клеевой состав
14 - трассер
15 - гайка трассера
16 - корпус инерционного ударного устройства
17 - дистанционная втулка
18 - ударник с жалом
19 - пружина ударника
20 - стопорный шарик
21 - фиксирующая втулка
22 - капсюль-воспламенитель (капсюль-детонатор)
Снаряд работает следующим образом: при вылете снаряда из канала ствола, под действием набегающего потока воздуха, кольцевые воздухозаборники создают подъемную силу на ведущее устройство 11, разделяют его на две - три части и отводят от корпуса снаряда, не воздействуя на него или на оперение 5. При соударении снаряда с броней баллистический наконечник 3 разрушается и сердечник 1 внедряется в броню, при этом за счет упора 7 кинетическая энергия корпуса 2 и хвостовой части 4 передается сердечнику 1 т.е. сердечник 1, корпус 2 и хвостовая часть 4 работают как единый элемент. При соударении с броней скорость снаряда резко падает, под действием инерции втулка 21 смещается вперед и освобождает стопорные шарики 20, которые, в свою очередь, освобождают ударник с жалом 18. Под действием пружины 19 ударник 18 накалывает (разбивает) капсюль-воспламенитель (капсюль детонатор) 22, который воспламеняет (подрывает) метательный заряд 9. Газы от метательного заряда 9 через газовый канал 8 воздействуют на сердечник 1 увеличивая его пробивную способность. Часть газов выходит через сопла 10, создавая реактивный тормозящий момент для корпуса 2 частично гася отдачу при выходе сердечника 1. Получается так, что корпус 2 является выстреливаемым стволом, который при соударении с броней производит дополнительный выстрел сердечника 1. После выхода сердечника из корпуса снаряда, последний, силой отдачи, будет отброшен назад.