RU2124176C1

RU2124176C1 - High-explosive warhead

Info

Publication number: RU2124176C1
Application number: RU97115741A
Authority: RU
Inventors: СФ. Злобин; Е.Ю. Коренная; А.Ф. Леонов; В.М. Пинаев; В.Ю. Сладков; А.Н. Чуков
Original assignee: Тульский государственный университет
Priority date: 1997-09-22
Filing date: 1997-09-22
Publication date: 1998-12-27

Abstract

FIELD: military equipment, applicable in salvo jet projectiles. SUBSTANCE: high-explosive warhead has a body with a detachable bottom and evenly contracting nose section, and an explosive charge, layer of ready-made fragments (spherical-shaped) located in the body, and an exploder with an initiating explosive charge located in the body nose. The warhead is furnished with a solid-state neodymium laser with pumping directly in the explosive charge coaxially to the body in its evenly contracting section and fastened in the mounting seat connected to the warhead body by means of stiffening ribs. The warhead is furnished with a central tube having an inside diameter of not less than that of the laser outlet, its front section is rigidly fastened to the laser body by means of an adapter, and the tube rear section is installed in the mounting seat of the warhead bottom in the same axis with the second initiating explosive charge fastened to the bottom. EFFECT: enhanced efficiency of warhead fragmentation and explosion. 2 cl, 4 dwg

Description

Изобретение относится к области военной техники и может быть использовано в реактивных снарядах систем залпового огня, артиллерийских, авиационных и морских снарядах, а также и в других осколочно-фугасных (ОФ) боеприпасах. The invention relates to the field of military equipment and can be used in rockets of multiple launch rocket systems, artillery, aviation and sea shells, as well as in other high-explosive fragmentation explosives (HE) ammunition.

Известен "Способ воспламенения метательных зарядов при помощи подрывного лазерного луча", патент США N 5212339 по классу F 42 B 3/113 от 18 мая 1993 г. , принятый авторами за аналог. Сущность этого изобретения состоит в том, что артиллерийский снаряд имеет улучшенную систему инициирования. Данный артиллерийский снаряд содержит оболочку, имеющую ближний и дальний концы и гнездо детонатора на ближнем конце, со снарядом, закрепленном на дальнем конце оболочки. Метательный элемент находится внутри оболочки для запуска снаряда к цели, при том, что метательный элемент определяет первый и второй осевые резонаторы. Прозрачное окошко разделяет первый осевой резонатор и второй осевой резонатор, а материал бризантного ВВ в ближний конец оболочки внутри первого осевого резонатора и смежно с гнездом детонатора для произведения высокого давления в пределах первого осевого резонатора. Светящийся газ запирается в первом осевом резонаторе для произведения света и тепла в ответ на высокое давление, производимое бризантным ВВ. Генерирующий материал, имеющий ближний и дальний концы, располагается коаксиально внутри первого осевого резонатора; этот материал имеет "глухое" зеркало, закрепленное на его ближнем конце, и частичный отражатель, закрепленный на его дальнем конце, причем дальний конец с частичным отражателем укрепляется в прозрачном окошке. Элемент отражателя окружает генерирующий материал для концентрации света и тепла от светящегося газа в генерирующий материал, посредством чего лазерный световой пучок, производимый генерирующим материалом, направляется во второй осевой резонатор для одновременного инициирования метательного заряда. Основным недостатком данной конструкции является невозможность ее применения в осколочно-фугасной боеголовке, т.к. в данном случае вся конструкция боеголовки предназначена для метания металлического тела (снаряда) и, соответственно, лазерное устройство расположено в задней части боеголовки, устройство для произведения первичного инициирующего импульса располагается вне самой боеголовки, лазер инициирует горение порохового заряда, а не детонацию заряда взрывчатого вещества (ВВ), т.е. данная конструкция неприемлема для достижения требуемой в нашем случае цели (быстрое инициирование заряда ВВ при наиболее полном использовании и энергии заряда ВВ и отсутствии дополнительных предохранительных устройств). The well-known "Method of ignition of propellant charges using a subversive laser beam", US patent N 5212339 in class F 42 B 3/113 of May 18, 1993, adopted by the authors as an analogue. The essence of this invention is that the artillery shell has an improved initiation system. This artillery shell contains a shell having a proximal and distal ends and a detonator socket at the proximal end, with a projectile mounted on the far end of the shell. The throwing element is located inside the shell to launch the projectile toward the target, while the throwing element defines the first and second axial resonators. A transparent window separates the first axial resonator and the second axial resonator, and the blasting material of the explosive at the proximal end of the shell inside the first axial resonator and adjacent to the detonator socket to produce high pressure within the first axial resonator. The luminous gas is locked in the first axial resonator to produce light and heat in response to the high pressure produced by the blasting explosive. Generating material having near and far ends is coaxially located inside the first axial resonator; this material has a “blind” mirror mounted on its proximal end and a partial reflector mounted on its distal end, with the distal end with a partial reflector being fixed in a transparent window. A reflector element surrounds the generating material to concentrate light and heat from the luminous gas into the generating material, whereby a laser light beam produced by the generating material is directed to the second axial resonator to simultaneously initiate a propellant charge. The main disadvantage of this design is the impossibility of its use in a high-explosive fragmentation warhead, because in this case, the entire design of the warhead is designed to throw a metal body (projectile) and, accordingly, the laser device is located at the rear of the warhead, the device for producing the primary initiating pulse is located outside the warhead itself, the laser initiates the burning of the powder charge, and not the detonation of the explosive charge ( BB), i.e. this design is unacceptable to achieve the goal required in our case (quick initiation of an explosive charge with the most full use of explosive charge energy and the absence of additional safety devices).

Известен "Снаряд и метод изготовления", патент США N 3945321 по классу МКИ 102/67 F 42 B 13/48 от 23 марта 1976 г., принятый авторами за прототип. Этот снаряд содержит корпус с разъемным дном и сужающейся носовой частью, слой готовых осколков сферической формы, заряд ВВ, головной взрыватель с инициирующим зарядом ВВ и детонационную трубку. Принцип действия этой боеголовки следующий: срабатывает штатный головной взрыватель, импульс по детонационной трубке передается к заряду ВВ и происходит его детонация с переднего торца заряда ВВ, ударная волна воздействует на боковую поверхность корпуса и происходит ее разрыв с метанием готовых осколков. Known "Shell and manufacturing method", US patent N 3945321 in the class MKI 102/67 F 42 B 13/48 of March 23, 1976, adopted by the authors for the prototype. This projectile contains a body with a detachable bottom and a tapering nose, a layer of finished spherical-shaped fragments, an explosive charge, a head fuse with an initiating explosive charge, and a detonation tube. The principle of operation of this warhead is as follows: a regular head fuse is triggered, the pulse is transmitted through the detonation tube to the explosive charge and detonates from the front end of the explosive charge, the shock wave acts on the side surface of the shell and it breaks with the throwing of ready-made fragments.

Недостатком этой боеголовки является низкий коэффициент использования энергии заряда ВВ, т.е. низкая активная масса заряда ВВ при одноточечном инициировании, приводящая к понижению эффективности осколочного действия боеголовки. The disadvantage of this warhead is the low coefficient of utilization of explosive charge energy, i.e. low active mass of the explosive charge in single-point initiation, leading to a decrease in the efficiency of the fragmentation effect of the warhead.

Задачей настоящего изобретения является повышение осколочного действия ОФ боеприпасов (в т.ч. удлиненных) за счет быстрого, практически мгновенного и одновременного инициирования заряда ВВ в двух точках (на противоположных торцах заряда ВВ и расположенных на центральной оси этого заряда), повышение импульса продуктов детонации (ПД) при сохранении простоты конструкции и сравнительно невысокой стоимости. The objective of the present invention is to increase the fragmentation effect of HE ammunition (including elongated) due to the rapid, almost instantaneous and simultaneous initiation of an explosive charge at two points (at opposite ends of the explosive charge and located on the central axis of this charge), increase the momentum of detonation products (PD) while maintaining the simplicity of the design and relatively low cost.

Поставленная задача решается тем, что осколочно-фугасная боеголовка, содержащая корпус с разъемным дном и с равномерно сужающейся носовой частью, расположенные в корпусе заряд взрывчатого вещества, слой готовых осколков и взрыватель с инициирующим зарядом взрывчатого вещества, размещенный в носовой части корпуса, дополнительно снабжена твердотельным неодимовым лазером с накачкой взрывом заряда конденсированного взрывчатого вещества, центральной трубкой и вторым инициирующим зарядом взрывчатого вещества, причем лазер находится непосредственно в заряде взрывчатого вещества коаксиально корпусу в его равномерно сужающейся части и закреплен в посадочном месте, присоединенном посредством ребер жесткости к корпусу боеголовки. Центральная трубка имеет внутренний диаметр не ниже диаметра выходного отверстия лазера, ее передняя часть жестко скреплена с корпусом лазера посредством переходной втулки, а задняя часть трубки установлена в посадочном месте дна боеголовки по одной оси со вторым инициирующим зарядом взрывчатого вещества, закрепленным на разъемном дне корпуса боеголовки, при этом передний торец лазерного устройства в сборе отстоит от переднего торца заряда взрывчатого вещества на расстоянии не менее 1,5 σ , где σ - критический диаметр детонации заряда взрывчатого вещества. The problem is solved in that a high-explosive fragmentation warhead containing a body with a detachable bottom and a uniformly tapering nose, located in the body of an explosive charge, a layer of finished fragments and a detonator with an initiating explosive charge located in the nose of the body, is additionally equipped with a solid-state a neodymium laser pumped with an explosion of a condensed explosive charge, a central tube and a second initiating explosive charge, the laser being sredstvenno in explosive charge coaxially in the body it is uniformly tapered portion and is secured in the seat, by stiffeners attached to the housing warhead. The central tube has an inner diameter not lower than the diameter of the laser outlet, its front part is rigidly bonded to the laser body by means of an adapter sleeve, and the rear part of the tube is mounted in the seat of the bottom of the warhead along one axis with a second explosive initiating charge mounted on the detachable bottom of the warhead body , while the front end of the laser device assembly is separated from the front end of the explosive charge at a distance of at least 1.5 σ, where σ is the critical diameter of the detonation of the charge in ryvchatogo substances.

Сопоставительный анализ с прототипом показывает, что заявляемая осколочно-фугасная боеголовка отличается тем, что позволяет повысить эффективность осколочного и фугасного действия за счет обеспечения двухточечного инициирования заряда ВВ с двух торцов одновременно, при этом активная масса заряда ВВ возрастает на 10 - 25% в зависимости от калибра боеприпаса, что позволяет увеличить скорость разлета осколков на 15 - 30% и эффективность осколочного поражения в 1,3 - 2 раза по сравнению с одноточечным инициированием заряда ВВ, кроме того, во второй точке инициирования отсутствует предохранительный механизм, так как индуцированное излучение лазера возбуждает сразу детонацию второго промежуточного заряда ВВ или ВВ заряда боеголовки. Comparative analysis with the prototype shows that the claimed high-explosive fragmentation warhead is different in that it improves the efficiency of high-explosive fragmentation and explosive action by providing two-point initiation of the explosive charge from two ends simultaneously, while the active mass of the explosive charge increases by 10 - 25% depending on ammunition caliber, which allows to increase the speed of fragmentation by 15 - 30% and the effectiveness of fragmentation damage by 1.3 - 2 times compared with single-point initiation of explosive charge, in addition, in the second initiation point no safety mechanism, since stimulated emission laser turned on immediately detonation second intermediate explosive charge or explosive charge warheads.

Сущность изобретения поясняется следующими фигурами:
Фиг. 1. Принципиальная схема осколочно-фугасной боеголовки.The invention is illustrated by the following figures:
FIG. 1. Schematic diagram of a high-explosive fragmentation warhead.

Фиг. 2. Сечение А-А схемы осколочно-фугасной боеголовки. FIG. 2. Section AA of a high-explosive fragmentation warhead.

Фиг. 3. Твердотельный неодимовый лазер с накачкой конденсированного взрывчатого вещества, применяемый в системе инициирования заряда ВВ осколочно-фугасной боеголовки. FIG. 3. A solid-state neodymium laser pumped by a condensed explosive used in the HE initiation system for a high-explosive fragmentation warhead.

Фиг. 4. Распределение импульса продуктов детонации на боковую поверхность оболочки при инициировании заряда ВВ с одного торца и с двух торцов (по лине заряда

где z - сечение оболочки, L - длина оболочки).FIG. 4. The distribution of the momentum of the detonation products on the side surface of the shell upon initiation of an explosive charge from one end and from two ends (along the charge line

where z is the section of the shell, L is the length of the shell).

Осколочно-фугасная боеголовка (см. фиг. 1) содержит корпус 1 с разъемным дном 2 и с равномерно сужающейся носовой частью 3 и расположенные в корпусе 1 заряд ВВ 4, слой готовых осколков (готовые осколки сферической формы) 5 и взрыватель 6 с инициирующим зарядом ВВ 7, расположенный в носовой части 3 корпуса 1. Боеголовка снабжена твердотельным неодимовым лазером 8 с накачкой взрывом заряда конденсированного ВВ, находящимся непосредственно в заряде ВВ 4 коаксиально корпусу 1 в его равномерно сужающейся части 3. Лазер закреплен в посадочном месте 9, присоединенном посредством ребер жесткости 10 к корпусу боеголовки 1. Кроме того, боеголовка снабжена центральной трубкой 11 с внутренним диаметром не ниже диаметра выходного отверстия лазера 12, причем ее передняя часть 13 жестко скреплена с корпусом лазера 14 посредством переходной втулки 15, а задняя часть трубки 16 установлена в посадочном месте дна боеголовки 17 по одной оси со вторым инициирующим зарядом ВВ 18, закрепленным на дне 2, причем передний торец лазерного устройства в сборе 19 отстоит от переднего торца заряда ВВ 20 на расстоянии не менее 1,5σ, где σ - критический диаметр детонации заряда взрывчатого вещества. Удаление переднего торца лазерного устройства в сборе 19 от переднего торца заряда ВВ 20 боеголовки на расстояние s не менее 1,5δ, где δ - критический диаметр детонации заряда ВВ, обоснован практикой отработки зарядов ВВ, содержащих инертные элементы конструкции, и связано с условием формирования полноценной скользящей детонационной волны в заряде [Физика быстропротекающих процессов, под ред. Н.А. Златина, т. II, Москва: изд-во "Мир", 1971, с. 285 - 288]. При меньших значениях расстояния возникает возможность затухания детонационной волны и, как следствие, нестабильное функционирование с понижением КПД взрывного устройства. High-explosive fragmentation warhead (see Fig. 1) contains a housing 1 with a detachable bottom 2 and a uniformly tapering nose 3 and located in the housing 1 charge BB 4, a layer of finished fragments (finished spherical fragments) 5 and fuse 6 with an initiating charge EXPLOSIVES 7, located in the bow 3 of the housing 1. The warhead is equipped with a solid-state neodymium laser 8 pumped by an explosion of a condensed explosive charge located directly in the explosive charge 4 coaxially to the housing 1 in its uniformly tapering part 3. The laser is mounted in the seat 9, connected by means of stiffeners 10 to the body of the warhead 1. In addition, the warhead is provided with a central tube 11 with an inner diameter not lower than the diameter of the laser outlet 12, and its front part 13 is rigidly bonded to the laser body 14 by means of the adapter sleeve 15, and the rear part of the tube 16 installed in the seat of the bottom of the warhead 17 along the same axis with the second initiating charge BB 18, mounted on the bottom 2, and the front end of the laser device assembly 19 is separated from the front end of the charge BB 20 at a distance of not less than 1 , 5σ, where σ is the critical diameter of the detonation of the explosive charge. Removing the front end of the laser device assembly 19 from the front end of the explosive charge 20 of the warhead to a distance s of at least 1.5δ, where δ is the critical diameter of the explosive charge detonation, is justified by the practice of working out explosive charges containing inert structural elements, and is associated with the condition for the formation of a full sliding detonation wave in a charge [Physics of fast processes, ed. ON THE. Zlatina, T. II, Moscow: Mir Publishing House, 1971, p. 285 - 288]. At smaller values of the distance, there is the possibility of attenuation of the detonation wave and, as a consequence, unstable functioning with a decrease in the efficiency of the explosive device.

Предлагаемая осколочно-фугасная боеголовка функционирует следующим образом: срабатывает штатный взрыватель 6, который инициирует первый инициирующий заряд ВВ 7. Он, в свою очередь, инициирует детонацию заряда ВВ 4 боеголовки. Детонационный фронт, распространяющийся по заряду ВВ 4, обеспечивает срабатывание лазера 8. Происходит накачка недимового стекла, являющегося рабочим телом лазера 8, и возникает когерентное излучение. Световой поток по центральной трубке 11 практически мгновенно достигает второй инициирующий заряд ВВ 18, расположенный на разъемном дне 2 корпуса 1 боеголовки, инициируя его комплексным воздействием лазерного излучения. В результате этого происходит инициирование заряда ВВ 4 боеголовки во второй точке и фронт детонационной волны начинает продвигаться навстречу фронту детонационной волны от первой точки инициирования. При правильном подборе всех параметров они встречаются примерно в середине расположенного в корпусе 1 слоя готовых осколков 5 и при столкновении фонтов детонационной волны в этой области происходит резкое повышение давления. Представленное на фиг. 4 распределение импульса ПД I₁ на боковую поверхность оболочки при инициировании с одного (левого) торца и импульса ПД I₂ при инициировании с двух торцов показывает, что повышение давления в точке столкновения гораздо больше по сравнению с одноточечным инициированием (скользящая детонационная волна). При этом потери энергии непрореагировавших остатков заряда ВВ и потери на торцовой разлет продуктов детонации уменьшаются на 30 - 40%, что приводит к увеличению скоростей разлета корпусных и готовых осколков на 27 - 30% по сравнению со штатным боеприпасом. В реальных условиях это увеличение составляет 400 - 600 м/с. Эта прибавка позволяет увеличить скорости разлета готовых и корпусных осколков до 2000 - 2300 м/с в боеприпасах среднего калибра (100 - 160 мм). При этих скоростях эффективность осколочного действия при поражении небронированной техники I - II групп (E_уд = 135 - 140 кгм/см², S_ц = 1,8 м²) повышается практически в 1,8 - 2,8 раза по сравнению со штатным боеприпасом.The proposed high-explosive fragmentation warhead operates as follows: a standard fuse 6 is triggered, which initiates the first initiating explosive charge 7. It, in turn, initiates the detonation of the explosive charge 4 warheads. The detonation front propagating along the explosive charge 4 ensures that the laser 8 is triggered. Nedim glass, which is the working body of laser 8, is pumped, and coherent radiation arises. The light flux through the central tube 11 almost instantly reaches the second initiating charge of the explosive 18 located on the detachable bottom 2 of the warhead body 1, initiating it by the complex action of laser radiation. As a result of this, the explosive charge 4 of the warhead is initiated at the second point, and the detonation wave front begins to move toward the detonation wave front from the first initiation point. With the correct selection of all parameters, they occur approximately in the middle of the layer of finished fragments 5 located in the housing 1, and when the fonts of the detonation wave collide, a sharp increase in pressure occurs in this region. Presented in FIG. 4, the distribution of the PD I ₁ pulse on the side surface of the shell upon initiation from one (left) end and the PD I ₂ pulse when initiated from two ends shows that the increase in pressure at the collision point is much larger compared to single-point initiation (sliding detonation wave). At the same time, the energy loss of unreacted explosive charge residues and the loss on the end face of detonation products are reduced by 30 - 40%, which leads to an increase in the speed of expansion of hull and finished fragments by 27 - 30% compared with standard ammunition. In real conditions, this increase is 400 - 600 m / s. This increase allows you to increase the speed of expansion of finished and shell fragments up to 2000 - 2300 m / s in medium-caliber ammunition (100 - 160 mm). At these speeds, the effectiveness of fragmentation in the defeat of unarmored vehicles of groups I - II (E _beats = 135 - 140 kgm / cm ² , S _c = 1.8 m ² ) increases almost 1.8 - 2.8 times compared to the standard ammunition.

Claims

A high-explosive fragmentation warhead containing a detachable bottom body with a uniformly tapering nose, an explosive charge located in the housing, a layer of finished fragments and a fuse with an initiating explosive charge located in the nose of the housing, characterized in that the warhead is equipped with a solid-state neodymium laser pumped by the explosion of a condensed explosive charge, a central tube and a second initiating explosive charge, the laser being directly in charge f explosive coaxially to the body in its uniformly tapering part and fixed in the seat, connected by stiffeners to the body of the warhead, the central tube has an inner diameter not lower than the diameter of the laser outlet, its front part is rigidly bonded to the laser body through the adapter sleeve, and the back part of the tube is installed in a seat on the bottom of the warhead along one axis with the second initiating explosive charge, mounted on the detachable bottom of the warhead housing, at m front end of the laser device assembly spaced from the front end of the explosive charge at least 1,5σ, where σ - the critical detonation diameter of the explosive charge.