Снаряд-невидимка
INVISIBLE PROJECTILE

Изобретение относится к боеприпасам, в частности к артиллерийским снарядам, выстреливаемым из ствола орудия и невидимым для радиорадаров. Изобретение относится, в том числе к управляемым ракетам с отделяемой боевой частью, боеголовку которых можно рассматривать как снаряд.
Известны классические снаряды, корпусы которых выполнены из металла (Патент РФ №2206053, F41B 5/02, 2002 г., Патент РФ №2086900, F42B 14/02, 1977 г.). В процессе полета такие снаряды отражают радиоволны, что позволяет их на подлете к цели обнаружить и уничтожить. Такая проблема стала актуальной в связи с развитием локаторов с фазированной решеткой, способных распознавать малоразмерные цели на больших дистанциях, и созданием боевых лазеров, способных уничтожать на лету даже малоразмерные цели. Поэтому возникла задача сделать снаряд невидимый для радиолокаторов.
Наиболее близким аналогом является снаряд, содержащий корпус, взрыватель и взрывчатое вещество, корпус которого выполнен из радиопрозрачного композитного материала (Патент России №2522342, F42B 12/00, 2014 г.). Необходимо отметить, что большинство композитных материалов хорошо работают на сжатие и очень плохо на растяжение. В этом случае фугасные характеристики такого снаряда будут весьма скромными, поскольку в первые же мгновения взрыва взрывчатого вещества корпус снаряда просто развалится. Корпус может растрескаться еще в момент самого выстрела.
Техническим результатом изобретения является создание артиллерийского снаряда, обладающего достаточной прочностью и высокими осколочно-фугасными характеристиками.
Технический результат достигается тем, что снаряд содержит корпус, взрыватель и взрывчатое вещество, при этом корпус выполнен из керамики, на которую намотаны концентричные слои растянутых параллельно лежащих волокон, ориентированных послойно под углом 0°, +45°, -45° к продольной оси снаряда, скрепленных между собой посредством полимерного связующего, волокна выполнены с поперечным сечением в виде равностороннего треугольника, при этом площадь поперечного сечения волокон уменьшается послойно в направлении от оси снаряда, а соседние волокна контактируют между собой взаимообращенными гранями. Кроме того, корпус может быть выполнен из кварцевой, нитридной или оксидной керамики и могут использоваться стеклянные или базальтовые волокна.
Технический результат достигается за счет того, что во время выстрела обмотка из волокон контактирует с внутренней поверхностью ствола орудия и не дает корпусу снаряда разрушаться. Избыточное давление растянутых слоев волокон сжимает керамический корпус снаряда с большой силой. При полете снаряд невидим для радаров и не может быть замеченным. При встрече с целью происходит детонация взрывчатого вещества, размещенного в корпусе снаряда, но разрыв корпуса на осколки происходит только в последний момент, когда взрывчатое вещество взорвалось в полном объеме.
На рис. 1 представлен общий вид снаряда, на рис. 2 - разрез А-А на рис. 1.
Снаряд содержит корпус 1 с взрывателем 2. В корпусе 1 размещено взрывчатое вещество 3. На корпус 1 намотаны концентричные слои растянутых параллельно лежащих волокон 4, ориентированных послойно под углом 0°, +45°, -45° к продольной оси снаряда, скрепленных между собой посредством полимерного связующего, например эпоксидной смолы, полиэфирной и др. Волокна 4 выполнены с поперечным сечением в виде равностороннего треугольника, при этом площадь поперечного сечения волокон 4 уменьшается послойно в направлении от оси снаряда, а соседние волокна контактируют между собой взаимообращенными гранями. Снаряд выполнен из радиопрозрачного материала. Взрывчатое вещество 3 может быть зажигательного, фугасного, объемно-детонирующего и др. действия.
Корпус 1 может быть выполнен из кварцевой, нитридной или оксидной керамики. В качестве волокон 4 используются стеклянные или базальтовые волокна.
Устройство работает следующим образом.
В момент выстрела может быть использовано как гладкоствольное, так и нарезное орудие. При необходимости снаряд может быть размещен в контейнере. Придание вращения снаряду вокруг своей продольной оси может быть осуществлено за счет нарезов ствола или за счет контейнера. На всем участке полета снаряд является невидимым для радаров и других средств обнаружения. Поскольку керамика имеет меньшую плотность по сравнению с металлом, то общий вес снаряда будет меньше стального и он гарантированно будет лететь со сверхзвуковой скоростью и обладать достаточно высокой кинетической энергией. При встрече с целью сработает взрыватель, который может быть мгновенного действия или с задержкой. Взрыватель мгновенного действия может быть использован, например, в зажигательных снарядах, когда подрыв взрывчатого вещества должен происходить в момент соприкосновения с целью. Взрыватель с задержкой позволяет активировать взрывчатое вещество после прохождения снарядом слоя брони. При встрече снаряда с легкобронированной целью (бронетранспортер, катер береговой охраны, ракетная пусковая установка, надстройка и корпус транспорта, корабля и др.) снаряд пробивает броню и взрывается внутри боевого отделения, нанося поражение керамическими осколками, фугасным и зажигательным действием взрывчатого вещества.
Слои волокон 4 с треугольным профилем поперечного сечения (в виде равностороннего треугольника), контактирующие между собой взаимообращенными гранями, позволяют создать «плотную упаковку» с минимальным содержанием связующего (не более 5% по весовому составу). Расположение слоев волокон поочередно послойно под углом 0°, +45°, -45° к продольной оси снаряда позволяет снаряду хорошо воспринимать продольные и касательные напряжения, создавая при этом колоссальное давление сжатия керамического корпуса 1, не позволяя ему преждевременно разрушиться в момент выстрела или при соприкосновении с целью. Разрушение снаряда возможно только при взрыве взрывчатого вещества 3 (при его полной детонации). Уменьшение площади поперечного сечения волокон послойно в направлении от оси снаряда позволяет наружную поверхность снаряда выполнить с высоким качеством с отсутствием геометрических погрешностей (волн на поверхности, некруглости и т.д.). Количество слоев зависит от калибра снаряда и может достигать от нескольких десятков до сотен. Толщина волокна может изменяться послойно от 24 до 7 мкм, поэтому на корпусе может быть размещено не менее ста слоев в зависимости от калибра снаряда. Корпус снаряда может быть выполнен из кварцевой, нитридной или оксидной керамики, которые по своим физико-механическим характеристикам превосходят металлы и обладают хорошей радиопрозрачностью. В качестве волокон могут быть использованы стеклянные или базальтовые, обладающие низкой стоимостью, радиопрозрачностью и высокими физико-механическими характеристиками. В качестве полимерного связующего может быть использована эпоксидная или полиэфирная смола. Взрыватель выполнен из радиопрозрачного материала (керамика, ситаллы, стеклопластик, органопластик и др.).