СНАРЯД ДЛЯ СТРЕЛКОВОГО ОРУЖИЯ
PROJECTILE FOR SMALL ARMS

Изобретение относится к конструкции стрелковых боеприпасов, содержащих реакционные материалы и обладающих повышенным запреградным действием.
Для повышения поражающей способности стрелковые боеприпасы (пули и снаряды) снаряжают взрывчатыми веществами (ВВ) или пиротехническими составами (ПС). Применение ВВ усложняет производство и обращение с содержащими их изделиями и обычно требует применения взрывателя. Стоимость взрывателя может составлять до 30-50% от стоимости всего боеприпаса, а также он занимает ощутимую часть полезной массы и объема снаряда. Поэтому применение ВВ в малокалиберных пулях и снарядах малоэффективно.
Широко применяется снаряжение стрелковых пуль и снарядов пиротехническими составами без воспламенителя или взрывателя, при этом инициирование реакции обеспечивается за счет сильного ударного нагружения состава. Известны различные конструкции бронебойно-зажигательных (БЗ) пуль и снарядов, которые отличаются местом размещения ПС:
1. в головной части, между тонким обтекателем и сердечником;
2. в задней части, за сердечником;
3. в центре прочного корпуса.
Известна многоцелевая пуля типа Raufoss Mk 211 калибра 12,7×99 мм NATO (http://en.wikipedia.org/wiki/Raufoss_Mk_211). Пуля имеет бронебойный твердосплавный сердечник и зажигательный состав перед ним, однако, в отличие от стандартных БЗ пуль, этот состав инициирует заряд ВВ и пирофорный металл, которые расположены вокруг сердечника и к моменту воспламенения успевают затянуться в образованную ими пробоину.
При использовании данной конструкции обеспечивается надежное воспламенение ПС при слабом ударе (тонкая или малопрочная преграда, низкая скорость), однако при увеличении толщины преграды большая часть горящего материала распыляется на поверхности преграды, не участвуя в запреградном действии.
Известна пуля KICM SAPHEI калибра 0,5 дюйма, разработанная компанией АТК (патент US №20080229963; МПК С06B 27/00, С06B 33/08, С06B 45/04; опубл. 25.09.2008 г.), в которой навеска ПС размещена в середине прочного корпуса. Нужная чувствительность и время замедления реакции для заданной преграды обеспечивается подбором состава ПС, а поскольку для тонких и толстых преград эти составы различаются, то предполагается выпуск нескольких типов боеприпасов с различной чувствительностью.
Особенность конструкции известной пули позволяет занести ПС за преграду, но воспламенение ПС происходит только на прочных преградах.
Наиболее близким аналогом является снаряд типа PELE (Penetrator with Enhanced Lateral Effects) (Don Gloude. Capabilities of Penetrator with Enhanced Lateral Efficiency (PELE). Medium Caliber Cartridge vs. KE or HE Ammunition. 2007 NDIA 42nd Annual Armament Systems: Gun and Missile Systems Symposium, 23-26 April 2007). Такой снаряд представляет собой удлиненный стакан (длина 3-20 калибров) из прочного материала (сталь, вольфрам) с открытым передним и закрытым задним торцом, внутри которого расположена вставка из инертного легкого сжимаемого материала (например, полиэтилен). Принцип действия такого снаряда заключается в том, что благодаря открытому торцу при ударе вставка из легкого материала сжимается, а после пробития преграды запасенная упругая энергия приводит к радиальному расширению и фрагментации стенок снаряда, создавая за преградой осколочный поток.
При оптимальном соотношении внутреннего и внешнего диаметра корпуса (обычно 0,5-0,7) обеспечивается высокая пробивная способность снаряда (примерно 80-90% по сравнению с монолитным ударником), а упругой энергии в материале вставки достаточно для хорошей фрагментации после выхода из преграды.
Недостатком наиболее близкого аналога является то, что данный вариант имеет промежуточные характеристики, не срабатывая на «легких» целях и не обеспечивая занос продуктов реакции на прочных.
Указанные конструкции не позволяют сделать боеприпас, надежно срабатывающий на широком спектре целей.
Задачей изобретения является разработка стрелкового боеприпаса с завышенным запреграным действием.
Техническим результатом, достигаемым при использовании предлагаемого изобретения, является:
- обеспечение высокой проникающей способности пуль и снарядов;
- обеспечение надежности инициирования наполнения из реакционных материалов (РМ) с заносом продуктов реакции в запреградное пространство;
- реализация в широком диапазоне (300…1500 м/с) скоростей удара и прочности преград.
Технический результат достигается тем, что стрелковый боеприпас состоит из корпуса в виде стакана из тяжелого прочного металла (например, сталь, вольфрам) с открытым передним торцом, внутри которого расположена вставка. Вставка выполнена из реакционного материала. Длина корпуса составляет от 1 до 40 калибров, а соотношение между внутренним и внешним диаметром корпуса составляет 0,3-0,7.
Реакционные материалы - класс веществ, как правило, состоящих из невзрывчатых твердых компонентов, инертных в обычных условиях и способных к горению или взрыву при сильном механическом воздействии. В обычном состоянии РМ спокойно сгорают и маловосприимчивы к механическим воздействиям, однако при сильном ударном воздействии способны к быстрой экзотермической реакции. Возможность варьирования в широком диапазоне плотности, прочности, чувствительности и скорости реакции открывает новые возможности стрелковых боеприпасов. Одним из сдерживающих факторов применения является сложность обеспечения надежного инициирования реакции в различных условиях применения.
На чертеже изображен стрелковый боеприпас, где 1 - корпус, 2 - вставка из реакционного материала.
Предлагаемая конструкция обеспечивает сочетание высокой проникающей способности пуль и снарядов и надежности инициирования наполнения из РМ с заносом продуктов реакции в запреградное пространство, реализуемое в широком диапазоне скоростей удара и прочности преград.
В предлагаемой конструкции вставка 2 выполнена из РМ, при этом предпочтение отдается составам, которые при сгорании образуют газообразные продукты (например, РМ на основе металлических горючих, фторполимеров, неорганических окислителей). Образование газов приводит к дополнительному повышению давления, поэтому повышается осколочный эффект, а горящие продукты обеспечивают зажигательное действие. Кроме того, конструкция обеспечивает концентрирование энергии удара в РМ, что обеспечивает его надежное воспламенение при умеренных скоростях и пониженной прочности преграды.
Например, согласно литературным данным (Имховик Н.А., Селиванов В.В., Симонов А.К., Малкин А.И., Яшин В.Б., Свидинский А.В. Результаты исследований по разработке новых реакционноспособных материалов и их применению в боеприпасах малого калибра. XXIV всероссийская научно-техническая конференция школы-семинара «Передача, прием, обработка и отображение информации о быстропротекающих процессах» г. Сочи, 7-11 октября 2013 г.), для инициирования РМ, заключенного в задней или средней части прочного корпуса, даже для преград из прочной стали, требуется скорость удара не ниже 500-700 м/с. Предложенная же конструкция в экспериментах обеспечивает воспламенение при скорости удара около 300 м/с при стрельбе по мишеням из материала низкой и средней прочности (алюминий, бетон, пластмасса и др.).
Благодаря дополнительной энергии, выделяющейся в процессе химической реакции, вставка из РМ 2 обеспечивает фрагментацию корпуса 1 при более низком объемном содержании, чем инертный материал. Поэтому минимальное соотношение между внутренним и внешним диаметром корпуса 1 может быть уменьшено примерно до 0,3. По этой же причине высота корпуса 1 может быть увеличена в 1,5-2 раза и составлять до 30-40 калибров.
Ограничения связаны как с общими механическими характеристиками ударника (проникающая способность и прочность), так и с особенностями инициирования РМ и его взаимодействием с корпусом.
Граничные значения длины корпуса 1…40.
При длине корпуса менее 1 калибра реализовать эффект невозможно в силу того, что: 1) пробивное действие мало; 2) РМ не может обеспечить радиальное расширение (разгрузка происходит через передний торец).
При длине корпуса и более 40 калибров: 1) прочность ударников к изгибу недостаточна и происходит их разрушение; 2) на тонких преградах происходит инициирование РМ только в передней части, без срабатывания значительной части ударника.
Граничные значения соотношения между внутренним и внешним диаметром корпуса 0,3…0,7.
При соотношении 0,3 и менее прочность корпуса и низкая степень наполнения не обеспечивают качественного разрушения корпуса после пробития.
При соотношении более 0,7 прочность корпуса снижается, а воздействие РМ усиливается, что приводит к преждевременному разрушению корпуса и падению проникающей способности.
Пример конкретного исполнения. Для испытаний было изготовлено несколько боеприпасов. Длина корпуса первого боеприпаса составила 10 калибров, а соотношение между внутренним и внешним диаметром - 0,4. Длина корпуса второго боеприпаса составила 20 калибров, а соотношение между внутренним и внешним диаметром - 0,7.
В проведенных экспериментах на скорости 300 м/с при ударе в резиновую, алюминиевую, бетонную и стальную преграды эффекта пробития и работы реакционного материала в пуле не наблюдалось. В тестах для реакционного материала без оболочки по наковальне из твердого сплава типа ВК критическая скорость, ниже которой реакция не инициируется, около 300 м/с. При более высоких скоростях по алюминию, бетону и стали визуально наблюдалось пробитие и горение реакционного состава.
Выше 1500 м/с на бетоне, алюминии, стали невозможно обеспечить режим проникания в преграду с сохранением формы пули - она либо раскалывается, либо срабатывается в гидродинамическом режиме.