Кумулятивно-фугасное боевое зарядное отделение универсальной малогабаритной торпеды
CUMULATIVE HIGH-EXPLOSIVE COMBAT CHARGING COMPARTMENT OF UNIVERSAL SMALL-SIZED TORPEDO

Изобретение относится к области военной техники и может быть использовано в боевых зарядных отделениях (БЗО) универсальных малогабаритных торпед (УМТ), предназначенных как для поражения надводных и подводных целей, так и атакующих торпед противника (в режиме антиторпеды).
Для малогабаритных торпед, в силу ограничений на размеры и массу БЗО, мощность фугасного действия заряда БЗО ограничена и недостаточна для поражения на промахе большинства надводных и подводных целей. При прямом попадании в крупноразмерную цель использование заряда кумулятивного действия позволяет обеспечить пробитие корпуса всех известных надводных и подводных целей (достаточно высокий уровень бронепробития) с достаточно высоким запреградным поражающим действием. При применении УМТ в режиме антиторпеды вероятность прямого попадания в цель невысока из-за относительно малых размеров цели, поэтому кумулятивное действие малоэффективно. В то же время, в силу относительно малой прочности малоразмерных целей, их дистанционное поражение достаточно эффективно обеспечивается фугасным действием. Совмещение высокого уровня фугасного и кумулятивного действия представляет собой сложную техническую задачу. Следует отметить, что эффективность кумулятивного действия по цели осложняется наличием перед БЗО аппаратурного (гидроакустического) отсека.
Поиск технических решений, проведенный по отечественным и зарубежным источникам, выявил следующие близкие аналоги предлагаемого изобретения.
Известно техническое решение по патенту US №3742859, опубл. 03.07.1973, F42B 1/00, согласно которому защищен разрывной заряд, содержащий концентрически расположенные слои взрывчатых веществ, в котором центральный заряд имеет скорость детонации меньшую, чем наружный. В концепции действия такого заряда внешнее более бризантное ВВ обеспечивает пробитие преграды (борта цели), а повышение поражающего действия за преградой обеспечивается фугасным действием взрывчатого состава (ВС). Если при контактном срабатывании такой механизм воздействия на цель еще может рассматриваться, то при срабатывании на промахе (в режиме антиторпеды) его эффективность будет ниже, чем для гомогенного фугасного заряда, поскольку бризантное действие эффективно реализуется только при контакте с целью.
В большинстве известных современных взрывчатых составах с повышенной теплотой взрывчатого превращения увеличение фугасного действия достигается введением в их состав большого количества высокоэнергетических горючих добавок (как правило, мелкодисперсного алюминия). Скорость детонации в этих ВС существенно снижается за счет того, что большая часть дополнительного выделения энергии за счет реакции этих добавок происходит после завершения процесса детонации. Вследствие этого в ближней зоне интенсивность фугасного действия снижается, а в дальней повышается за счет тепловыделения при сгорании горючих добавок в кислороде воздуха и, частично, в продуктах детонации ВС, имеющих положительный кислородный баланс. Для боезарядов, срабатывающих в среде, где кислород практически отсутствует (под водой или в плотном грунте), в ВС вводятся кислородосодержащие компоненты (как правило, - перхлорат аммония), которые, практически не участвуя в процессе детонационного превращения, существенно увеличивают эффективность вторичного энерговыделения за счет обеспечения более быстрого и более полного сгорания горючих добавок. На этом принципе построены известные технические решения по патентам GB №1411912, опубл. 29.10.1975, F42B 1/00, F42B 12/20 и US №5852256, опубл. 22.12.1998, F42B 12/20, согласно которым центральная часть двухслойного комбинированного заряда выполнена из ВС с более высокой скоростью детонации по сравнению с внешним слоем, выполненным из ВС повышенного фугасного действия. В этом случае увеличение фугасного действия достигается срабатыванием внешнего слоя ВС в режиме пересжатой детонации, при котором скорость детонации внешнего заряда, а следовательно, и его фугасное действие повышаются.
Данные технические решения направлены на повышение исключительно фугасного действия боеприпаса и не обеспечивают реализацию достаточного пробивного действия, свойственного зарядам с кумулятивными облицовками.
Известны технические решения по патентам DE №2553191, опубл. 02.06.1977, F42B 1/024 и DE №2901500, опубл. 29.11.1979, F42B 1/032, согласно которым боевые части имеют высокоэффективные по поражающей способности кумулятивные облицовки, но обладающие ограниченным фугасным действием. Применение в кумулятивных зарядах взрывчатых составов с высоким фугасным действием нецелесообразно, поскольку увеличение фугасного действия, как правило, обеспечивается за счет введения в ВС горючих компонентов, например порошка алюминия, что приводит к снижению скорости детонации и, соответственно, к снижению предельной толщины пробития преграды.
Известно техническое решение по патенту RU №2215978, опубл. 10.11.2003, F42B 12/10, согласно которому фугасно-кумулятивная боевая часть состоит из профилированной кумулятивной облицовки в виде сферического сегмента с утолщением в центральной части, заднего заряда, выполненного из фугасного металлизированного ВС, внутри которого концентрично расположен центральный заряд из бризантного ВС, контактирующий торцом с утолщением на облицовке, и переднего разрывного заряда из бризантного ВС, примыкающего к облицовке по всей ее сферической поверхности.
По технической сущности, совпадающим признакам и достигаемому результату данная конструкция заряда является наиболее близким аналогом и принята в качестве прототипа.
Указанный прототип обладает следующими недостатками:
- БЧ предназначена исключительно для совместного фугасно-кумулятивного воздействия на цель в воздушной среде с использованием кислорода воздуха для более полного сгорания горючих добавок ВС;
- расположение слоев различных ВС перпендикулярно оси изделия не позволяет продуктам реакции бризантного высокоскоростного ВС эффективно участвовать в окислении непрореагировавших продуктов реакции фугасного металлизированного ВС, т.к. они детонируют по времени последовательно.
Технической задачей, на решение которой направлено предлагаемое изобретение, является повышение эффективности кумулятивно-фугасного действия БЗО УМТ путем увеличения предельной толщины пробития преград за счет использования конической кумулятивной облицовки и фугасного действия комбинированного заряда, состоящего из нескольких слоев ВС.
Технический результат, на достижение которого направлено заявляемое изобретение, заключается в совмещении достаточно высокого уровня фугасного и кумулятивного действия БЗО при подводном взрыве.
Указанный технический результат достигается тем, что в предлагаемом изобретении:
- заряд, размещенный внутри корпуса боевой части, выполнен комбинированным, состоящим из трех коаксиально расположенных различных зарядов - центрального, среднего и периферийного;
- центральный заряд с массой от 3% до 10% от суммарной массы зарядов, выполнен из прессованного бризантного состава, например, окфол-3,5;
- средний заряд с массой от 22% до 40% от суммарной массы зарядов, выполнен из литьевого бризантного взрывчатого состава, состоящего, например, из октогена (82%˗85%) и смеси ЛД-70 с акриловым сополимером (15%˗18%);
- периферийный заряд с массой от 50% до 75% от суммарной массы зарядов выполнен из литьевого состава с повышенным фугасным действием на основе октогена (~16˗24%), алюминиевого порошка (~29˗32%), перхлората аммония (~32˗37%), и смеси ЛД-70 с акриловым сополимером (~15˗18%);
обл
обл
обл
обл
- в передней части корпуса БЗО соосно закреплена коническая кумулятивная облицовка, например, из мягкой стали или меди, с углом раствора конуса около 65˗75 градусов, с толщиной ~(0,02˗0,035)×D, где D - диаметр облицовки; со стороны центрального заряда облицовка имеет соосный цилиндрический выступ длиной и диаметром ~(0,025˗0,05)×D, а с противоположной стороны соосную сферическую выборку с радиусом ~(0,025˗0,05)×D;
цз
цз
- центральный заряд расположен на расстоянии ~(0,25˗0,4)×D, где D - диаметр центрального заряда - от цилиндрического выступа облицовки,
цз
- со стороны облицовки к центральному заряду примыкает инертная линза, например, из фторопласта или текстолита, выполненная в виде усеченного конуса с диаметром основания, равным диаметру центрального заряда, высотой ~(0,15˗0,25)×D, и углом раствора конуса по образующей около 100˗120 градусов;
- средний заряд примыкает к облицовке и заполняет корпус по всей его длине;
- периферийный заряд заполняет пространство между корпусом и средним зарядом.
Инициирование центрального заряда осуществляется с торца, противоположного облицовке.
Отличительные признаки в устойчивой взаимосвязи всей совокупности существенных признаков позволили:
- обеспечить требуемый уровень импульса фугасного действия для поражения малоразмерной цели за счет применения в комбинированном заряде периферийного фугасного взрывчатого состава с высоким содержанием металлического горючего и окислителя;
- обеспечить достаточно высокий уровень бронепробития при контактном действии по цели - за счет применения в комбинированном заряде бризантного взрывчатого состава;
- снизить влияние на уровень бронепробития наличия аппаратурного отсека и разброса условий в точке встречи с целью - за счет формирования компактной малоградиентной кумулятивной струи, что достигнуто использованием низкопрофильной (65°˗75°) конической кумулятивной облицовки в сочетании с цилиндрическим выступом и сферической выборкой на облицовке, а также инертной линзой на центральном заряде.
По результатам анализа уровня техники не выявлено аналогов, имеющих совокупность признаков, сходную с заявляемым решением, следовательно, можно считать, что заявляемое кумулятивно-фугасное боевое зарядное отделение универсальной малогабаритной торпеды является новым и обладает достаточным изобретательским уровнем. Каждый из вышеуказанных существенных признаков необходим, а их совокупность является достаточной для достижения новизны качества нового эффекта, не присущего признакам в их разобщенности.
Сущность предложенного технического решения поясняется чертежом, где приведена схема БЗО УМТ.
В корпусе БЗО 1 размещена коническая кумулятивная облицовка 2, имеющая сферическую выборку 3 и цилиндрический выступ 4 со стороны центрального заряда. Комбинированный заряд состоит из центрального заряда 5, среднего заряда 6 и периферийного заряда 7. С тыльной стороны центрального заряда расположен детонатор 8, на торце центрального заряда, обращенного к облицовке, расположена инертная линза 9. Перед БЗО расположен корпус отсека 10, заполненный аппаратурой 11.
Центральный заряд выполнен из прессованного состава на основе октогена. Средний заряд выполнен из литьевого бризантного взрывчатого состава. Периферийный заряд выполнен из литьевого взрывчатого состава с повышенным фугасным действием.
Коническая кумулятивная облицовка выполнена из мягкой стали или меди.
Инертная линза выполнена, например, из фторопласта.
БЗО УМТ функционирует следующим образом. При подходе УМТ к цели срабатывает взрыватель, инициирующий детонатор БЗО. Срабатывание взрывателя происходит либо при контакте с целью, и тогда цель поражается совместным действием кумулятивной струи, продуктов детонации, проникающих в образующуюся пробоину корпуса, и импульса ударной волны, либо, при промахе, дистанционно - только фугасным действием.
При подрыве на облицовку воздействуют продукты детонации центрального и среднего заряда, что определяет эффективное формирование кумулятивной струи. Периферийный фугасный заряд за счет меньшей скорости детонации непосредственно не участвует в процессе разгона оболочки и формировании струи, однако существенно увеличивает эффективность центрального и среднего зарядов, ограничивая снижение давления в продуктах детонации за счет оттока продуктов детонации. С другой стороны, более высокая скорость детонации центрального и среднего зарядов обуславливает режим пересжатой детонации периферийного заряда и перераспределение эпюры давления продуктов детонации преимущественно в радиальном направлении, что увеличивает эффективность фугасного действия.
Несмотря на то что использование низкопрофильной (с углом раствора 65°˗75°) конической кумулятивной облицовки уменьшает скорость и предельную глубину пробития преграды, по сравнению с облицовками с меньшим углом раствора конуса, более компактная кумулятивная струя, формируемая при подрыве заряда БЗО по предложенному техническому решению, - меньше срабатывается при прохождении расположенного перед БЗО аппаратурного отсека, имеет больший диаметр и общий импульс действия после преодоления аппаратурного отсека, что позволяет существенно увеличить диаметр пробиваемого отверстия и, соответственно, повысить степень поражения цели. При этом, как показали численные расчеты и экспериментальные исследования, имеющийся запас по предельной толщине пробития преград, позволяют поражать зачетные цели в широком диапазоне условий встречи.
В комплексе комбинированный заряд и низкопрофильная коническая облицовка обеспечивают многофакторное воздействие на цели, позволяя использовать УМТ как по крупноразмерным, так и по малоразмерным целям.
Проведенные испытания экспериментальных макетов БЗО УМТ, в которых было использовано предлагаемое техническое решение, подтвердили эффективное поражение имитаторов целей, как кумулятивным, так и фугасным действием.