ВРАЩАЮЩИЙСЯ ОСКОЛОЧНЫЙ ЗАРЯД ПОВЫШЕННОЙ ЭФФЕКТИВНОСТИ (ВАРИАНТЫ)
ROTARY FRAGMENTATION SHELL OF HIGHER EFFICIENCY (VERSIONS)

Изобретение относится к осколочно-фугасным боеприпасам, форма которых близка к цилиндрической или сигарообразной, и предназначено для противосамолетных ракет. Систем залпового огня, авиабомб, снарядов, гранатометов и т.п.
Известен осколочный боеприпас, см. «Оружие пехоты», Минск, ХАРВЕСТ, 1999, стр.594, состоящий из заряда ВВ и корпуса. Существует, но пока не известен заряд повышенной эффективности, содержащий несколько слоев осколков или осколкообразущих рубашек, а также вращающийся осколочный боеприпас Староверова.
Цель изобретения - объединить достоинства того и другого. То есть получить боеприпас, вращающийся с большой (предельной по соображениям прочности) скоростью и имеющий несколько слоев готовых осколков или осколкообразующих рубашек, расположенных так, что осколки при разлете взаимно перекрывают промежутки между собой, затрудняя выход взрывных газов и тем самым повышая кпд осколочного заряда как разновидности теплового двигателя.
Трудность заключается в том, что при вращении и одновременном взрывном расширении нарушается изначальная лучевая симметрия взаиморасположения осколков. Это происходит потому, что разные слои испытывают разное изменение угловой скорости.
Для анализа этого явления сделаем допущение - предположим, что длина (то есть по окружности) осколков бесконечно мала. В этом случае центр тяжести осколка (далее ц.т.) можно считать расположенным точно посередине его толщины (то есть в радиальном направлении). Это допущение теоретически позволяет пренебречь дугообразностью осколков и позволяет рассматривать взрывной процесс как объемный, и даже не как плоский (то есть как поперечное сечение), а как линейный, см. фиг.1. Здесь и далее: 1 - осколки первого слоя (считая от продольной оси заряда), 2 - второго, 3 - третьего, 4 - взрывчатка.
Вхождение осколков первого слоя в промежутки между осколками второго слоя происходит при удвоении радиуса границы между ними - R. Предположим, что толщина осколков равна 20% от этот радиуса. Тогда ц.т. осколков первого слоя лежит на расстоянии 0,9R от оси заряда «О», а ц.т. второго слоя - на расстоянии 1,1R.
В процессе взрывного расширения до 2R ц.т. первого слоя сместится до 1,9R, a второго слоя - до 2,1R. To есть замедление угловой скорости вращения осколков первого слоя вокруг оси «О» будет пропорционально увеличению радиуса и составит 1,9/0,9=2,11 раза, а замедление второго слоя составит 2,1/1,1=1,91 раз (касательную составляющую скорости считаем постоянной). То есть внешние осколки замедляются меньше и обгоняют внутренние. То же относится к сравнению второго и третьего слоев.
Насколько они их обгоняют, зависит от скорости вращения, от времени взрыва и коэффициента трения между слоями, и окончательно определяется опытным путем.
Возврат к реальной модели взрыва несколько изменит количественные значения, но не качественные соотношения.
Для ликвидации этого явления возможны три варианта.
ВАРИАНТ 1. В невращающемся заряде повышенной эффективности границы осколков первого и второго слоев располагались в шахматном порядке. Теперь граница между осколками или насечка на осколкообразующей рубашке второго слоя смещена назад относительно направления вращения настолько, чтобы к моменту двойного расширения заряда осколок второго слоя совместился с промежутком между осколками первого слоя, см. фиг.2, а лучше чуть-чуть не дошел до этого положения, потому, что проскакивание этого положения приведет к повороту обоих осколков и к почти свободному выходу взрывных газов. А небольшое отставание приведет лишь к тому, что осколки совместятся на микросекунду позже.
ВАРИАНТ 2. Осколки первого и второго слоев попарно связаны между собой зубом или шпонкой так, чтобы осколки второго слоя перекрывали большую часть промежутка между разлетающимися осколками первого слоя, см. фиг.3, где 5 - шпонка. На фиг.3 показаны три варианта соединения: зуб на первом слое, зуб на втором слое, шпонка.
ВАРИАНТ 3. Жестко связать осколки первого и второго слоев с образованием Z-образной в поперечном сечении фигуры. То есть образуется как бы один слой, осколки в котором соединены в фальц, см. фиг.4.
Если «ножка» Z-образной фигуры будет специально ослаблена (перекалена или просто очень тонкая), то при расширении такой Z-образный элемент будет ломаться. И из одного осколка образуется два.
Возможно и пазо-гребневое соединение, то есть в шпунт. Фальц удобнее, так как Z-образные фигуры можно получать штамповкой.
Однако такой заряд, как и любой заряд из готовых осколков должен иметь прочную оболочку (например, углепластиковую) для компенсации центробежной силы.
При соединении слоев в шпунт или в фальц можно соединить сваркой стыки осколков изнутри и снаружи для лучшего восприятия центробежной силы и для лучшей герметизации заряда.
Для лучшего «запирания» взрывных газов в фальц или в шпунт могут быть соединены и торцевые стороны готовых осколков или колец осколкообразующей рубашки. Чтобы кольца осколкообразующей рубашки не прокручивались при быстрой раскрутке, они могут быть соединены клеем, например эпоксидной или полиэфирной смолой.
Или же кольца осколкообразующих рубашек разных слоев могут быть сдвинуты в продольном направлении в шахматном порядке.
Этот вариант может быть применен и на невращающихся зарядах.
Несколько сложнее компенсировать разницу угловых скоростей для второго и третьего слоев, возможны два варианта.
ВАРИАНТ 4. Внешняя поверхность второго слоя в поперечном сечении имеет прямые или дугообразные скосы, аналогичные двускатной крыше, причем угол скоса относительно касательной или радиуса может быть разный, и длина двух скосов может отличаться, см. фиг.5. Задний относительно направления вращения скос должен быть «круче» (относительно касательной или радиуса) и может иметь несколько меньшую длину (чтобы масса соседних осколков была примерно равной). При этом третий слой содержит вдвое больше осколков, чем первый или второй. Осколки третьего слоя должны быть готовыми, а не в виде осколкообразующей рубашки.
ВАРИАНТ 5. Граница осколков второго и третьего слоев имеет круглую в поперечном сечении форму, и на каждом готовом или будущем осколке второго слоя лежит два осколка третьего слоя, причем соседние осколки третьего слоя, лежащие над границей осколков второго слоя, соединены гибкой связью - цепью или тросом, или лентой, см. фиг.6, где 6 - гибкая связь.
Гибкая связь должна быть такой длины, чтобы связанные осколки третьего слоя охватывали осколок первого слоя. То есть ложились в промежуток между чередующимися осколками первого и второго слоев.
Для хорошего проскальзывания слоев осколков или осколкообразующих рубашек друг по другу при взрывном разлете они могут быть покрыты с одной или с обеих соприкасающихся сторон графитованным фторопластом или графитом. Последнее может быть осуществлено методом термического разложения метана на нагретой заготовке.
На фиг.7 показаны три стадии взрывного расширения заряда по варианту 4 (как на фиг.5). Действует заряд так: при разлете осколков между осколками второго слоя появляются промежутки. Так как осколки второго слоя имеют на «крыше» осколки третьего слоя (они тяжелее), то они движутся медленнее, чем осколки первого слоя, и последние встраиваются в промежутки между осколками второго слоя (стадия 2). При дальнейшем разлете между чередующимися осколками первого и второго слоев, которые к этому времени выстраиваются в почти правильную окружность (в поперечном сечении), встраиваются осколки третьего слоя, которые съезжают с «крыш» за счет перегрузок при ускорении.
Достигается трехкратное увеличение диаметра заряда (то есть 9-кратное увеличение по объему) почти без прорыва взрывных газов. Вследствие этого скорость осколков значительно возрастает по сравнению с обычным осколочным зарядом.
Вследствие вращения заряда, который предварительно принудительно раскручивается до предельной скорости, осколки имеют большую касательную скорость, которая векторно складывается с радиальной скоростью от действия взрывчатки, значительно увеличивая их поражающую способность.