Спиральный заряд для проделывания проломов в элементах строительных конструкций

Полезная модель относится к области вооружения и военной специальной техники, а более конкретно к инженерным боеприпасам (подрывным зарядам), и может быть использована при создании средств для проделывания проломов для прохода личного состава в элементах строительных конструкций (в стенах, межэтажных перекрытиях и т.п.) при действиях штурмовых войсковых групп в ходе боевых действий на урбанизированной местности, а также спасательных групп в условиях чрезвычайных ситуаций.
Известны состоящие на вооружении инженерных войск ВС РФ удлиненные фугасные заряды СЗ-1Э, СЗ-4П, СЗ-6М на основе пластичных и эластичных ВВ, удлиненные кумулятивные заряды КЗУ, КЗУ-2, ЛКЗ-80, а также кумулятивно-фугасные заряды типа КФЗ-1, КФЗ, КФЗ-Т (аналоги), которые могут быть использованы в отдельных случаях для разрушения преград из кирпича и бетона в интересах проделывания проходов через них. (Средства поражения и боеприпасы: Учебник/ А.В. Бабкин, В.А. Велданов, Е.Ф. Грязнев и др.; под общ. ред. В.В. Селиванова. - В 2 т. Т. 1. - М: Изд-во МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2016. - 506 с.; История создания средств инженерного вооружения. Книга 2: Инженерные боеприпасы. - Нахабино: 15 ЦНИИИ Минобороны России, 2009. - 136 с.; Инженерные боеприпасы. Руководство по материальной части и применению. Книга первая. - М.: Военное издательство Министерства обороны СССР, 1976. - 244 с.; Руководство по подрывным работам. - М.: Военное издательство Министерства обороны СССР, 1969. - 464 с.).
Недостатками этих зарядов являются значительные массогабаритные размеры и ограниченная приспособленность к применению (в т.ч. и по удобству размещения на разрушаемой преграде) в сложных условиях (в зонах техногенных и природных катастроф и в ходе боя в городе), а также формирование достаточно мощного поля поражения за счет осколочного и фугасного действия в зоне применения этих зарядов и, соответственно, наличие высокой опасности поражения личного состава спасателей и штурмовых групп, располагающегося, как правило, рядом с намечаемым проломом, Все это ограничивает их использование в условиях чрезвычайных ситуаций и штурмовых действий. Кроме того, некоторые из них не обеспечивают разрушение арматуры в железобетонных преградах, что приводит к отсутствию сплошного прохода в преграде после их срабатывания.
Известны также удлиненные (по другой терминологии - шнуровые, линейные) кумулятивные заряды серии УКЗ-Л, разработанные в НИИ проблем конверсии и высоких технологий при Самарском государственном техническом университете (модификации внутри серии отличаются размерами и, соответственно, толщиной пробиваемой преграды) (прототип) (Взрывные технологии: учебник для вузов / В.В. Селиванов, И.Ф. Кобылкин, С.А. Новиков. - М.: Изд-во МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2014. - 519 с. С. 404-405). Эти заряды обеспечивают определенные удобства применения в сложных ситуациях (допускают вариации своей формы применительно к решаемой задаче, в т.ч. к форме преграды). Гибкость (эластичность) этих зарядов обеспечивается применением эластичного ВВ (например, ЭГ-85), полиэтиленовых оболочек в качестве корпусов, облицовок из гибкой ленты на основе металлизированного состава, получаемого из смеси полимеров и порошков меди или стали. При этом в зоне применения этих зарядов реализуется относительно низкий уровень параметров осколочного и фугасного действия, что важно для обеспечения безопасности личного состава, применяющего эти средства. Существенным недостатком зарядов этого типа является их низкая способность по разрушению типовых элементов строительных конструкций (особенно железобетонных) при проделывании проломов для прохода личного состава (как правило, без разрушения арматуры), а для достижения требуемого эффекта необходимо кратно увеличить массогабаритные размеры этих зарядов с соответствующей потерей по удобству их применения в рассматриваемых условиях.
Задачей предлагаемого технического решения является повышение пробивного действия удлиненных кумулятивных зарядов при сохранении их основных преимуществ - удобства применения в сложных условиях и ограниченного поражающего действия в зоне их установки.
Решение поставленной задачи достигается тем, что в предложенном спиральном заряде для проделывания проломов в элементах строительных конструкций, состоящем из секций удлиненного кумулятивного заряда, секции этого заряда расположены по отрезку линии, подобной спирали Архимеда, и соединены между собой с помощью фланцев, которые содержат промежуточные детонаторы, выполненные с возможностью распространения детонации по секциям спирального заряда последовательно от внутреннего витка к внешнему витку, а массогабаритные характеристики этих секций заряда распределены по возрастанию их величины от внутреннего витка к внешнему витку спирали, а узел его инициирования с втулкой для установки средств взрывания и с дополнительным детонатором размещен в геометрическом центре заряда и сочленен с внутренним витком заряда.
Сущность предлагаемого технического решения поясняется следующими изображениями (схематично):
- на фиг. 1 показан общий вид предлагаемого заряда при его установке на преграде;
- фиг. 2 - радиальное сечение заряда;
- фиг. 3 - складной вещмешок для переноски заряда;
- фиг. 4 - вариант использования подкладки складного вещмешка для крепления заряда на преграде;
- фиг. 5 - сечение заряда по линии застежки подкладки складного вещмешка.
Форма заряда для проделывания проломов в элементах строительных конструкций (фиг. 1) подобна спирали Архимеда в виде нескольких витков. При этом каждый виток содержит одну и более секций (1) (отрезков удлиненных кумулятивных зарядов). Секции соединены между собой с помощью фланцев (2) с промежуточным детонатором. Секции уложены на мягкую тканевую подкладку (3) и крепятся на ней с помощью застежек (4), сочлененных с этой подкладкой. Втулка (5) для установки средств взрывания (узла инициирования с дополнительным детонатором) расположена в геометрическом центре заряда. Передача детонации от средств взрывания к секции внутреннего витка и между секциями осуществляется с помощью промежуточных детонаторов, расположенных во фланцах (2). Распространение детонации по секциям спирального заряда происходит последовательно с внутреннего витка к внешнему витку. Крепление предлагаемого заряда для проделывания проломов на вертикальных или наклонных стенах производится с использованием проушин (6), выполненных по углам подкладки (3), с помощью лент и других связочных материалов.
Пластичное взрывчатое вещество (фиг. 2, 7) в секциях заряда расположено в гибком (например, из полимерного материала) чехле (корпусе) (8). Секции заряда имеет полуцилиндрическую кумулятивную облицовку (9) из гибкого материала (например, на основе смеси полимеров и порошков меди или стали). Для оптимизации массогабаритных размеров заряда в целом с сохранением заданной схемы его действия (внутренние секции обеспечивают эффект предразрушения материала преграды в зоне пролома, а внешняя секция - формирование пролома заданного размера) массогабаритные характеристики секций заряда распределены по возрастанию их величины от внутреннего витка к внешнему витку спирали. Застежка (4) используется для фиксации положения секции, что обеспечивает заданное расстояние между витками спирального заряда. Размеры застежек адаптированы к размерам закрепляемых секций заряда.
Транспортирование (переноску) секций заряда предлагается осуществлять в разобранном виде в складном вещмешке (фиг. 3, 10) с ремнями (11). В нем секции (1) с фланцами (2) на их концах, закрытыми предохранительными заглушками (перед применением удаляются), укладываются в составном вещмешке (10) параллельными рядами послойно.
Складной вещмешок в раскрытом виде используется в качестве подкладки для сборки и крепления спирального заряда на объекте при проделывании пролома. Для более плотного контакта спирального заряда с преградой на подкладке (фиг. 4, 3) по линии укладки этого заряда в ней выполнены фигурные разрезы (12), обеспечивающие образование вдоль каждого разреза откидных клапанов (13) из материала подкладки. Эти клапаны в транспортном положении фиксируются двумя застежками (4) с помощью их пряжек (14).
При сборке спирального заряда на объекте откидные клапаны (фиг. 5, 13) раскрываются и вместе с застежками (4) с помощью пряжек (14) охватывают заряд, обеспечивая его надежное крепление на подкладке (3), заданную форму и более полное прилегание к преграде (15).
Предлагаемый спиральный заряд работает следующим образом. По команде оператора (взрывника) импульс от средств взрывания инициирует взрыв дополнительного детонатора узла инициирования, обеспечивая передачу детонации на секцию внутреннего витка спирального заряда. Детонация распространяется по секциям заряда последовательно от узла инициирования и передается на секции последующего витка и далее на секции внешнего витка заряда.
Эффективность действия предлагаемого спирального заряда определяется использованием эффектов «локальной» кумуляции (действием кумулятивных «ножей», формирующихся из облицовок секций заряда) и «объемной» кумуляции (в зоне формируемого пролома за счет ударно-волнового взаимодействия проникающих в преграду «ножей» от каждого витка, и, отчасти, бризантного действия их зарядов ВВ). Другими словами, ведущую роль в повышении результативности действия этого заряда играет эффект множественного (коллективного) воздействия на разрушаемую преграду, разнесенного по времени и месту (О характере разрушения преград при множественном ударе твердых тел с умеренной скоростью. Р.И. Илькаев, Э.Э. Лин, А.Л. Михайлов и др. - ДАН. - 2006. - Т. 409. N 2. С. 182-184; Буравова СЕ. Эффект фокусировки волн разгрузки и повреждаемость преграды под действием потока частиц // Письма в ЖТФ. - 1989, Т. 15. Вып. 17. С. 63-67; Зелепугин С.А., Сидоров В.Н., Хорев И.Е. Экспериментальное и численное исследование разрушения преград группой высокоскоростных тел // Проблемы прочности. - 2003, N 2 (362). С. 92-101; О механизмах коллективного воздействия твердых тел на преграду. Э.Э. Лин, В.Ю. Мельцас, С.А. Новиков и др. // Сборник материалов III научной конференции Волжского регионального центра РАРАН «Современные методы проектирования и отработки ракетно-артиллерийского вооружения» - Саров, РФЯЦ-ВНИИЭФ, 2004. Т. 2. С. 618-624.). Такой характер воздействия порождает интерференцию волн напряжений в нагружаемой среде и снижение прочностных характеристик материала преграды вблизи ударников («ножей») за счет накопления повреждений. Это приводит к более эффективному внедрению таких ударников по сравнению с одиночным воздействием и требуемому разрушению преграды в заданной зоне, в т.ч. и за счет более развитого откола, с образованием сплошного пролома в преграде после их срабатывания.
При этом одним из критических условий при определении зазора (расстояния) между витками спирального заряда является недопущение передачи детонации соседним виткам через воздушный промежуток воздушной ударной волной, то есть недопущение перехода детонации на секции зарядов внешних витков вне предусмотренной последовательности их детонации.
Теоретические исследования, проведенные в процессе разработки данного предложения, подтвердили, что в современных условиях по основным тактико-техническим характеристикам и по критерию оценки «эффективность боевого применения - стоимость» рассматриваемое техническое решение имеет показатели в 1,5-1,8 раза выше по сравнению с известными аналогами.