БРОНЕБОЙНЫЙ СНАРЯД
ARMOUR-PIERCING SHELL

Область техники, к которой относится изобретение
Изобретение относится к боеприпасам для преодоления преград в виде брони или толстых стен из железобетона.
Уровень техники
Как известно, танк не теряет своей значимости в современном бою и основу современных сухопутных сил составляет бронетехника, представленная танками и боевыми машинами пехоты.
Для того чтобы увеличить живучесть бронетехники на поле боя от поражения бронебойным оружием противника, используются два пути:
- увеличение толщины брони или использование сложной по конструкции броневой защиты (в качестве брони используется модульная керамика и композитная броня из высококачественной стали),
- установка на танк активной защиты от кумулятивных снарядов, противотанковых гранатометов и управляемых противотанковых ракет.
В связи с этим преодоление броневой защиты указанных машин представляет серьезную проблему для противотанковых боеприпасов, которые включают в себя поражающие элементы - бронебойные и кумулятивные снаряды, ракеты и реактивные гранаты с кинетической и кумулятивной боевыми частями, с ударным ядром.
Использование для поражения танка противника неуправляемых и управляемых ракет не всегда эффективно, так как на танках установлена активная защита, которая разрушает ракету перед подлетом к танку, а также ракеты имеют высокую цену.
Выстрел для танка - это расходный материал, и должен стоить очень дешево, и должен надежно поражать танки противника на значительном расстоянии.
При увеличении толщины брони вес танка начинает значительно расти, и из-за этого танк начинает терять свои тактико-технические характеристики, такие как скорость движения, запас хода, управляемость, подвижность, давление на грунт, и возникает невозможность транспортировки его по автомобильным и железным дорогам из-за ограничения грузоподъемности мостов.
При использовании кумулятивных снарядов или ракет требуется создавать им сложную систему наведения и управления, что ведет к увеличению стоимости снаряда.
Применение кумулятивных снарядов не ведет к непременному поражению танка, потому что срабатывает активная защита, находящаяся на броне танка, и уничтожает снаряд или ракету на расстоянии от танка.
Наиболее дешевый и наиболее надежный способ поразить танк - это использовать снаряды с кинетической частью. Снаряды с кинетической энергией обладают высокой бронепробиваемостью, они отличаются от других противотанковых боеприпасов своей высокой подлетной скоростью, малой чувствительностью к воздействию динамической защиты, относительной независимостью системы наведения оружия от естественных и искусственных помех и небольшой стоимостью.
В качестве материала бронебойного стержня используются керамика на основе карбида вольфрама (плотность 15,77 г/куб. см), а также металлические сплавы на основе урана (плотность 19,04 г/куб. см) или вольфрама (плотность 19,1 г/куб. см).
Урановые сплавы имеют преимущества над вольфрамовыми за счет абляционной самозатачиваемости и их бронепробиваемость выше на 15-20% по сравнению с вольфрамовыми сплавами, начиная со скоростей более 1600 м/с.
Однако урановые сплавы имеют существенный недостаток, при ядерном ударе в них нейтронным облучением наводится вторичная радиация, и она поражает экипаж танка.
Урановые и вольфрамовые сплавы обладают дополнительными поражающими свойствами:
- поражающим фактором является пирофирность. Это способность нагретой на воздухе металлической пыли урановых и вольфрамовых сплавов возгораться после пробития брони,
- отрицательное биологическое воздействие на экипаж танков противника.
Вольфрамовый сплав начинает проявлять абляционную самозатачиваемость, начиная со скорости 2000 м/с.
Источники информации
Описание изобретения к патентам Российской Федерации RU 2141571, RU 2313683, RU 2454559, RU 2425244, RU 2195566, RU 2439358, RU 2342552, RU 2264554, RU 2458315, RU 2168048.
«Основы пиротехники». Шидловский А.А., М.; «Теория и расчет ракетных двигателей твердого топлива». Абугов Д.И., Бобылев В.М., М.: Машиностроение, 1987; «Теория тепловых двигателей. Избранные труды». Стечкин Б.С. М.: Физматлит, 2001; «Двигатели летательных аппаратов. Введение в специальность». Киев: Вища школа, 1986; «Прикладная газовая динамика». Абрамович Г.Н. М.: Наука, 1991; «Прикладная гидроаэродинамика». Александров B.C., Тула: Тульский ордена Трудового Красного Знамени политехнический институт, 1984; «Авиационные эжекторные усилители тяги». Ененков В.Г., Клячкин А.Л., Супрун В.М., М.: Машиностроение, 1980; Зуев В.С., Макарон В.С. «Теория прямоточных и ракетно-прямоточных [авиационных] двигателей». М., 1971; Горение в сверхзвуковом потоке. Новосибирск, 1984; Курзинер Р.И. Реактивные двигатели для больших сверхзвуковых скоростей полета. 2 изд., М., 1989; «Теория и расчет воздушно-реактивных двигателей». Учебник для вузов. В.М. Акимов, В.И. Бакулев, Р.И. Курзинер, В.В. Поляков, В.А. Сосунов, С.М. Шляхтенко. Под редакцией С.М. Шляхтенко. 2-е издание, переработанное и дополненное. М.: Машиностроение, 1987; «Прикладная газовая динамика. Издание 4-е». Г.Н. Абрамович. М.: НАУКА, Главная редакция физико-математической литературы, 1976; "Теория ракетных двигателей". В.Е. Алемасова и др. М.: Машиностроение, 1969; Алемасов В.Е., Дрегалин А.Ф., Тишин А.П. Теория ракетных двигателей. М.: Машиностроение, 1980; Бронебойные кинетические снаряды и ракеты http://army-news.ru/2013/10/bronebojnye_kineticheskie_snaryady_i_rakety/ от 10.10.2013.
За прототип приняты описания изобретений на патенты Российской Федерации RU 2168048, RU 2195566, RU 2493533, RU 2343396, RU2347177, описания полезных моделей Российской Федерации RU 34005, RU 34007.
Раскрытие изобретения
Целью создания настоящего изобретения является создание снаряда, пригодного для стрельбы из артиллерийских систем и уничтожения наземных, надводных, воздушных бронированных целей.
Для этого используется бронебойный кинетический снаряд. Бронебойный кинетический снаряд обладает высокой подлетной скоростью, независимостью от искусственных и естественных помех, нечувствительностью к действию динамической защиты и имеют малую стоимостью. Они могут гарантированно преодолевать систему активной защиты бронетехники. В качестве материала для бронебойного стержня используется керамика на основе вольфрама и металлические сплавы на основе урана или вольфрама.
Вольфрамовые сплавы имеют значительное преимущество при применении их в качестве бронебойного стержня по сравнению с керамическими, они прочнее на изгиб, а по сравнению с урановыми сплавами не наводит вторичную радиацию при ядерном ударе. Однако у них эффект абляционной самозатачиваемости начинает проявляться только при скоростях превышающих 2000 м/с. Поэтому для эффективного использования вольфрамового стержня в качестве бронебойного кинетического снаряда необходимо придать снаряду скорость, превышающую 2000 м/с.
Поражающими факторами данного снаряда являются частицы брони, разлетающиеся во все стороны в башенном пространстве. После пробития брони образуются мелкие частицы вольфрамовой пыли, которые возгораются и служат дополнительным поражающим фактором.
Также после пробития брони пыль тяжелых металлов (вольфрама) попадает в дыхательные пути экипажа танка и вызывает дополнительные поражающее воздействие.
Бронебойный снаряд выстреливают из ствольного орудия придавая снаряду начальную скорость более 5-6 М (М - число Маха), 1700-2040 м/с.
Бронебойный снаряд состоит из двух основных частей: боевого элемента, изготовленного из керамики на основе вольфрама или металлических сплавов на основе вольфрама, и гиперзвукового прямоточного воздушно-реактивного двигателя (ГПВРД) на твердом порошкообразном горючем, который разгоняет боевую часть снаряда со скорости 5-6 М до скоростей 7-8 М, 2380-2720 м/с и поддерживает эту скорость снаряда на всей траектории полета.
Основными преимуществами предлагаемого бронебойного снаряда является то, что:
1. Твердотопливный реактивный двигатель имеет высокую надежность и безопасность на всех этапах эксплуатации до и вовремя выстрела.
2. Постоянная готовность к выстрелу без проведения каких-либо регламентных работ.
3. Возможность длительного хранения снаряда без потери его боевых качеств.
4. Боевой элемент изготовлен из керамики на основе вольфрама и металлических сплавов на основе вольфрама. При ядерном нападении эти боевые элементы не поразят экипаж танка или орудийный расчет вторичной радиоактивностью.
Бронебойный снаряд (16) состоит из корпуса (1), в передней части которого находятся воздухозаборные устройства, воздухозаборник первый (12) и воздухозаборник второй (13). Для регулировки количество подаваемого воздуха во внутрь снаряда для обеспечения устойчивого горения шашки (6) имеется управляемый воздухозаборник (11) (конструкция не показана). Бронебойный снаряд (16) имеет боевой элемент (10), который расположен в центре корпуса (1) бронебойного снаряда (16). Для того чтобы защитить боевой элемент (10) от воздействия высокой температуры при горении шашки (6), внутри корпуса (1) бронебойного снаряда (16) располагается кожух шашки (7) и кожух боевого элемента (8). Между кожухами (7) и (8) располагаются прокладки (9), которые соединяют между собой внутренние элементы бронебойного снаряда (16) и обеспечивают зазор между кожухами. Проходящий поток воздуха между кожухом шашки (7) и кожухом боевого элемента (8) и между кожухом боевого элемента (8) и боевым элементом (10) охлаждает боевой элемент. Для обеспечения эффективной работы гиперзвукового прямоточного воздушно-реактивного двигателя (ГПВРД) в хвостовой части снаряда расположена камера сгорания, имеющая форму сопла Лаваля (4), а также имеются жесткие выдвигаемые насадки сопла (2), на которых имеются рули (3), которые обеспечивают вращение бронебойного снаряда относительно продольной оси. Для зажигания шашки (6) служит пиропатрон (14). Для того чтобы обеспечить долговечность ствола пушки и для обеспечения обтюрации пороховых газов снаружи корпуса (1) бронебойного снаряда (16) располагаются обтюраторы (5).
Бронебойный снаряд (16) работает следующим образом. После разгона снаряда до скорости более 5-6 М, 1700-2040 м/с, например пушечным выстрелом, срабатывают пиропатроны (14) и зажигают воспламенительный состав пиропатрона, который воспламеняют шашку (6). В процессе начала воспламенения шашки (6) управляемый воздухозаборник (11) закрыт, и это позволяет надежно загореться шашкам (6). Управляемый воздухозаборник (11) служит для дозированной подачи воздуха в камеру сгорания (15) гиперзвукового прямоточного воздушно-реактивного двигателя (ГПВРД) и для активации пиропатронов (14). Конструкция управляемого воздухозаборника (11) на чертеже не показана. Набегающий поток воздуха воздействует на механизм управляемого воздухозаборника (11) и в зависимости от давления, создаваемого набегающим потоком воздуха на управляемый воздухозаборник (11), которое зависит от скорости бронебойного снаряда и высоты полета снаряда над уровнем моря, его элементы срабатывают и подают необходимое количество воздуха для оптимального и устойчивого горения шашки (6) и создания необходимой силы тяги гиперзвукового прямоточного воздушно-реактивного двигателя (ГПРВРД) бронебойного снаряда (16). Продукты горения шашки (6) за счет набегающего потока воздуха двигаются по камере сгорания (15) в хвостовую часть бронебойного снаряда (16) и попадают в камеру сгорания (4), имеющую форму сопла Лаваля. Здесь газы проходят через сопло Лаваля (4) и жесткие выдвигаемые насадки сопла (2) и приобретают гиперзвуковую скорость, вследствие чего за счет реактивной тяги разгоняют и поддерживают гиперзвуковую скорость бронебойного снаряда (16) на время горения шашек (6). Сопловый блок выполнен из нескольких сопел (2) и расположен в хвостовой части снаряда. Сопла (2) выходят из пазов во время выхода бронебойного снаряда (16) из ствола орудия до начала работы гиперзвукового прямоточного воздушно-реактивного двигателя (ГПВРД) и образуют сопловый конус, образуя в выдвинутом (рабочем) положении с неподвижной частью сопла Лаваля (4) единый газодинамический тракт.
Для стабилизации бронебойного снаряда во время полета в пространстве он закручивается относительно своей продольной оси, и для этого служат рули (3). Рули (3) расположены под некоторым углом относительно продольной оси бронебойного снаряда, и реактивные газы, ударяясь в рули (3), создают поперечные силы относительно продольной оси бронебойного снаряда, которые вызывают вращение бронебойного снаряда относительно продольной оси.
При горении шашки (6) образуются газы с высокой температурой. Для обеспечения замкнутого пространства, где происходит горение шашки (6), и для направленного истечения продуктов горения в хвостовую часть в сопло Лаваля (4) служит кожух шашки (7). Кожух шашки (7) делит набегающий поток воздуха, который поступает из воздухозаборника первого (12), на две части. Одна часть служит для поддержания горения шашки (6), а другая часть проходит между кожухом шашки (7) и кожухом боевого элемента (8) и служит для охлаждения обоих кожухов (7) и (8). Боевой элемент (10) охлаждается набегающим потоком воздуха, который поступает через воздухозаборник второй (13). Поток воздуха поступает в зазор между боевым элементом (10) и кожухом боевого элемента (8) и затем истекает в сопловый блок (2), в результате чего боевой элемент (10) охлаждается.
Бронебойный снаряд (16) движется в воздушном пространстве до момента встречи с препятствием. При встрече с препятствием из металла, в том числе и бронированного, происходит сквозное пробитие препятствия боевым элементом (10) и горение вольфрамовой пыли, образовавшейся из боевого элемента (10), в заброневом пространстве.
Описание чертежей
На Фиг. 1, Фиг. 2, Фиг. 3, Фиг. 4 изображен бронебойный снаряд.
На чертежах изображены следующие детали:
1. Корпус
2. Жесткие выдвижные насадки сопла
3. Руль
4. Сопло Лаваля
5. Обтюраторы
6. Шашка
7. Кожух шашки
8. Кожух боевого элемента
9. Прокладка
10. Боевой элемент
11. Управляемый воздухозаборник
12. Воздухозаборник первый
13. Воздухозаборник второй
14. Пиропатрон
15. Камера сгорания
16. Бронебойный снаряд
Осуществление изобретения
Изобретение базируется на известных законах физики, ранее изготовленных подобных изделиях, при изготовлении бронебойного снаряда применяются технологии, широко распространенные в машиностроении, что позволяет, опираясь на прошлые знания, изготовить данное изделие.