узел инициирования осесимметричной детонационной волны с малой разновременностью в плоскости распространения

Формула изобретения

1. Узел инициирования осесимметричной детонационной волны с малой разновременностью в плоскости распространения, включающий донную часть основного разрывного заряда кумулятивной боевой части, инертную вставку, передаточный заряд в форме пластины, установленный в донной части основного разрывного заряда соосно с кумулятивной воронкой, взрыватель, канал, расположенный соосно с кумулятивной воронкой, отличающийся тем, что передаточный заряд размещен в отдельном корпусе и изготовлен из взрывчатого материала с высокой детонационной способностью на основе взрывчатого вещества с малым критическим диаметром детонации [d_кр], канал выполнен в этом корпусе и заполнен взрывчатым материалом, пластина передаточного заряда выполнена переменной толщины, увеличивающейся от центра в направлении к периферии в зоне передачи детонации от передаточного заряда к основному разрывному заряду.

2. Узел инициирования по п.1, отличающийся тем, что в зоне передачи детонации от передаточного к основному заряду для повышения инициирующей способности передаточного заряда выполнен осесимметричный кольцевой зазор между корпусом передаточного заряда и основным разрывным зарядом или облицовкой дна основного разрывного заряда величиной не менее 0,3 толщины корпуса передаточного заряда в зоне передачи детонации и шириной не менее 0,5 d_кр взрывчатого материала основного разрывного заряда.

3. Узел инициирования по п.2, отличающийся тем, что кольцевой зазор образован проточкой на корпусе передаточного заряда в зоне передачи детонации.

4. Узел инициирования по п.2, отличающийся тем, что кольцевой зазор образован проточкой на облицовке дна основного разрывного заряда в зоне передачи детонации.

5. Узел инициирования по п.1, отличающийся тем, что передаточный заряд изготовлен из пластичного взрывчатого материала.

6. Узел инициирования по п.1, отличающийся тем, что корпус передаточного заряда имеет предохранительную крышку, способную одновременно выполнять функции инертной вставки.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к области взрывной техники и может быть использовано при проектировании и изготовлении взрывных устройств, в том числе кумулятивных боевых частей (БЧ).

Известны узлы инициирования детонационной волны кумулятивных боевых частей, например [1], [2], включающие: взрыватель, часть основного разрывного заряда (ОРЗ), выполняющую роль передаточного заряда (ПЗ), и инертную вставку в форме тела вращения, установленную внутри кумулятивного заряда между ПЗ и ОРЗ. Данная конструкция позволяет получить тороидальный, сходящийся к кумулятивной воронке фронт детонационной волны, что обеспечивает повышение коэффициента полезного действия (КПД) кумулятивного заряда, то есть его бронепробиваемость.

Такая конструкция сложна в изготовлении. При сборке крайне трудно обеспечить необходимую соосность отдельных компонентов БЧ, так как конструкция не обеспечивает центровку инертной вставки, что приводит к существенному снижению кумулятивного действия. Кроме того инертная вставка должна иметь значительную толщину, чтобы обеспечить поглощение ударной волны от ПЗ и взрывателя в центральной части БЧ. В итоге такая конструкция узла инициирования имеет значительные размеры, что ухудшает массогабаритные характеристики боеприпаса. Кроме того технология снаряжения не позволяет получить одинаково качественными обе части ОРЗ, до и после инертной вставки, что снижает КПД.

Известна конструкция БЧ, в которой для передачи детонационного процесса от взрывателя к основному разрывному заряду используется ПЗ минимальной толщины [3].

Таким образом габариты узла инициирования существенно уменьшаются, однако сами авторы изобретения отмечают, что возникают проблемы при передаче детонации от передаточного к ОРЗ, вследствие малых размеров генерируемой ПЗ инициирующей ударной волны. Кроме того в конструкции не уделено должное внимание зоне передачи детонации от взрывателя к ПЗ. Как правило, рабочий торец взрывателя имеет диаметр не менее 5 мм, учитывая, что в штатных взрывателях не оговаривается разновременность выхода детонации на торец, в ПЗ радиальная несимметричность детонационной волны относительно оси может достигать 0,25 s, что существенно ухудшает КПД заряда.

Известно инициирующее устройство кумулятивного заряда, содержащее взрыватель, передаточный заряд и защитную пластину [4] - патент Великобритании 2257774. Пластина имеет периферический кольцевой паз и снабжена осесимметричным, заостренным отражателем, расположенным против взрывателя. Отражатель направляет детонационную волну в радиальном направлении через ПЗ к кольцевому пазу и через пластину - к ОРЗ.

Конструкция позволяет получить осесимметричную детонационную волну, однако и она имеет недостатки. В частности, в качестве взрывчатого материала ПЗ предлагается использовать отверждаемый взрывчатый состав (ВС) на основе мощного взрывчатого вещества (гексогена), такие составы имеют критический диаметр детонации не менее 2 мм, следовательно центральная часть ПЗ, выполняющая функцию детонационной разводки, должна иметь толщину не менее 3-4 мм, что требует значительной толщины инертной вставки для гашения ударной волны. В конечном счете такая конструкция отличается от предложенных [1], [2], главным образом, более высокой технологичностью. Кроме того, и в данной конструкции не учитывается возможная несимметричность детонационной волны, генерируемой взрывателем.

Прототипом предлагаемого технического решения выбран узел инициирования кумулятивной боевой части, который включает донную часть основного разрывного заряда кумулятивной боевой части, инертную вставку, передаточный заряд в форме пластины, установленный в донной части основного разрывного заряда соосно с кумулятивной воронкой, взрыватель, канал, расположенный соосно с кумулятивной воронкой [5].

Недостатками этой конструкции являются: сложность изготовления методом прессования малогабаритного ПЗ высокого качества и монтаж его в изделии; наличие разновременности фронта детонационной волны из-за неодновременности выхода детонации на рабочую поверхность взрывателя. Перечисленные недостатки приводят к снижению бронепробиваемости.

Задачей настоящего изобретения является повышение бронепробиваемости кумулятивной БЧ за счет повышения осевой симметричности инициируемой в разрывном заряде кумулятивной боевой части детонационной волны и минимальной разновременности этой волны в плоскости распространения, при одновременном сокращении габаритов узла инициирования, простоте его изготовления и сборки.

Это достигается за счет того, что:

1. Передаточный заряд выполнен в корпусе, который устанавливается соосно с кумулятивной воронкой основного разрывного заряда.

2. ПЗ изготовлен из ВМ с высокой детонационной способностью на основе взрывчатого вещества с малым критическим диаметром детонации [d_кр].

3. Передача детонации от взрывателя к ПЗ осуществляется через канал в корпусе ПЗ, заполненный взрывчатым материалом, диаметр канала не менее d_кр используемого взрывчатого материала.

4. Передаточный заряд имеет форму пластины переменной толщины, с минимальной толщиной в центре не менее 0,5 d_кр используемого ВМ и максимальной толщиной на периферии в зоне передачи детонации от ПЗ к ОРЗ не менее d_кр взрывчатого состава ОРЗ.

Сущность изобретения состоит в том, что предложен узел инициирования осесимметричной детонационной волны с малой разновременностью в плоскости распространения, в том числе для кумулятивных боевых частей, включающий: донную часть основного разрывного заряда кумулятивной боевой части, инертную вставку, передаточный заряд и взрыватель, в котором передаточный заряд выполнен в отдельном корпусе, изготовлен из взрывчатого материала с высокой детонационной способностью на основе взрывчатого вещества с малым критическим диаметром детонации [d_кр] и установлен соосно с кумулятивной воронкой. В корпусе, соосно с кумулятивной воронкой основного разрывного заряда, выполнен канал, заполненный взрывчатым материалом, соединяющий передаточный заряд со взрывателем (диаметр канала не менее критического диаметра детонации заполняющего канал взрывчатого материала), передаточный заряд имеет форму пластины переменной толщины с минимальной толщиной в центре не менее 0,5 d_кр взрывчатого материала передаточного заряда и максимальной толщиной на периферии в зоне передачи детонации от передаточного заряда к основному разрывному заряду.

В частном варианте в зоне передачи детонации от передаточного к основному заряду для повышения инициирующей способности передаточного заряда выполнен осесимметричный кольцевой зазор между корпусом передаточного заряда и основным разрывным зарядом или облицовкой дна основного разрывного заряда величиной не менее 0,3 толщины корпуса передаточного заряда в зоне передачи детонации и шириной не менее 0,5 d_кр взрывчатого материала основного разрывного заряда.

В частном варианте кольцевой зазор образован проточкой на корпусе передаточного заряда в зоне передачи детонации.

В частном варианте кольцевой зазор образован проточкой на облицовке донной части ОРЗ в зоне передачи детонации.

В частном варианте передаточный заряд изготовлен из пластичного взрывчатого состава.

В частном варианте поверхность сопряжения передаточного заряда с донной частью основного разрывного заряда в зоне передачи детонации имеет цилиндрическую форму.

В частном варианте поверхность сопряжения передаточного заряда с донной частью основного разрывного заряда в зоне передачи детонации имеет коническую форму.

В частном варианте поверхность сопряжения передаточного заряда с донной частью основного разрывного заряда в зоне передачи детонации выполнена плоской.

В частном варианте корпус передаточного заряда имеет защитную крышку.

В частном варианте инертная вставка является одновременно защитной крышкой.

Изобретение поясняется графическими изображениями (конструкция узла инициирования):

А - вариант с цилиндрической поверхностью сопряжения корпуса передаточного заряда с основным разрывным зарядом;

Б - вариант с плоской поверхностью сопряжения корпуса передаточного заряда с основным разрывным зарядом;

В - вариант с конической поверхностью сопряжения корпуса передаточного заряда с основным разрывным зарядом.

1. Облицовка дна основного разрывного заряда.

2. Инертная вставка.

3. Предохранительная крышка передаточного заряда.

4. Корпус передаточного заряда.

5. Корпус боевой части.

6. Взрывчатый материал основного разрывного заряда.

7. Взрывчатый материал передаточного заряда.

8. Взрыватель.

9. Зона передачи детонации от взрывателя к передаточному заряду.

10. Зона передачи детонации от передаточного заряда к основному разрывному заряду.

11. Канал в корпусе для передачи детонации от взрывателя к ПЗ.

12. Кольцевой зазор.

Работает предлагаемая конструкция следующим образом.

После срабатывания взрывателя (8) детонация распространяется от его рабочей поверхности по каналу (11) к передаточному заряду (7), при этом происходит нормализация плоскости детонации относительно оси БЧ (5), таким образом детонация в ПЗ возбуждается в "точке" малого диаметра строго на оси БЧ независимо от возможного перекоса фронта детонации на поверхности взрывателя в зоне передачи детонации от взрывателя к передаточному заряду (9). После выхода из канала детонация в передаточном заряде (7) начинает распространяться в форме осесимметричного кольца в радиальном направлении от точки на оси БЧ. Так как детонация распространяется в узком слое между двумя поверхностями (корпусом (4) и предохранительной крышкой (3)), толщина ПЗ в центральной части на оси БЧ может быть минимальной, но не менее 0,5 d_кр используемого ВМ.

Выполнение передаточного заряда в виде пластины минимальной толщины обеспечивает минимизацию толщины инертной вставки (2), а значит - минимальные габариты узла инициирования.

Так как для изготовления ПЗ используется взрывчатый материал с d_кр в несколько раз меньшим чем d_кр ВМ основного разрывного заряда (6), для обеспечения требуемых для инициирования ОРЗ размеров зоны передачи детонации от передаточного заряда к ОРЗ (10), передаточный заряд имеет форму пластины переменной толщины с максимальной толщиной на периферии в зоне передачи детонации не менее величины 0,5 d_кр ВМ основного разрывного заряда.

Взрывчатые материалы ПЗ и ОРЗ разделены материалом облицовки донной части ОРЗ (1) и корпуса ПЗ (4), при этом из соображений технологичности и прочности конструкции их суммарная толщина не может быть менее 1 мм (приблизительно). Наличие прослойки инертного материала, не проводящего детонацию, а наоборот, поглощающего энергию детонационной волны, осложняет процесс передачи детонации от ПЗ к ОРЗ, так как кроме ослабления ударной волны происходит искривление ее фронта из-за влияния волн разгрузки в боковом направлении. В конечном счете на ОРЗ будет действовать короткая ударная волна с фронтом сферической формы и треугольным профилем изменения давления во времени, имеющая малую инициирующую способность, так как размер зоны передачи детонации сопоставим с величиной d_кр ВМ инициируемого ОРЗ.

Чтобы увеличить инициирующую способность ПЗ в предлагаемой конструкции, между корпусом ПЗ и донной частью ОРЗ может быть выполнен осесимметричный кольцевой зазор (12). Наличие зазора приводит к изменению механизма инициирования детонации в ОРЗ. Вместо передачи детонации через инертную преграду (корпус ПЗ-ОРЗ) с неизбежным искажением фронта ударной волны реализуется механизм инициирования ударом пластины, метаемой продуктами детонации ПЗ, роль пластины при этом играет корпус ПЗ в зоне передачи детонации. Так как база полета пластины невелика, ее форма в полете практически не меняется и в ОРЗ генерируется ударная волна с П-образным профилем изменения давления во времени, имеющая гораздо более высокую инициирующую способность.

Величина зазора выбирается в зависимости от материала корпуса ПЗ и параметров детонации ВМ промежуточного заряда достаточной для обеспечения разгона метаемой пластины до высокой скорости. Так как при метании взрывом тонкой пластины основной набор скорости (около 90%) происходит очень быстро, после 2-3 волнообменов в материале пластины, величина зазора, достаточная для обеспечения разгона метаемой пластины приблизительно равна ее толщине.

Об эффективности замены одного механизма инициирования ОРЗ на другой говорит тот факт, что при прочих равных условиях (материал ОРЗ и ПЗ, количество ВМ и форма ПЗ, толщина корпуса ПЗ и облицовки ОРЗ) в случае плотного контакта корпуса ПЗ и донной части ОРЗ стационарная детонация в последнем формируется после пробега ударной волны не менее 6-7 мм, а при наличии зазора достаточно пробега не более 3 мм.

Казалось бы лишние несколько миллиметров, необходимые для формирования стационарной детонации в ОРЗ, не имеют существенного значения, однако это не так. Дело в том, что в то время как распространение детонации практически не зависит от внешних условий (поэтому она называется стационарной), процесс перехода ударной волны в детонацию, напротив, является существенно нестационарным и даже малые изменения плотности компонентного состава ВМ, дисперсности и дефектности кристаллов взрывчатого вещества... могут вызвать существенные искажения фронта генерируемой в конечном счете детонационной волны.

В результате вышеперечисленных особенностей конструкции детонационная волна в ОРЗ имеет высокую степень осевой симметрии (определяется точностью изготовления и монтажа элементов узла инициирования) и малую разновременность фронта в плоскости распространения, что существенно повышает бронепробиваемость БЧ (до 20% в сравнении с традиционной конструкцией).

Для упрощения изготовления ПЗ высокого качества и обеспечения удобства и безопасности обращения с ним последний может изготавливаться из пластичного отверждаемого ВМ методом прессования в корпус. После проверки качества заполнения свободная поверхность закрывается предохранительной крышкой, которая одновременно выполняет роль части инертной вставки. Инертная вставка изготавливается из материала с высокой способностью поглощать энергию ударной волны и низкой скоростью ее распространения.

Источники информации

1. Заявка ФРГ N OS 3402121, публ. 87.07.16.

2. Патент Германии N 2852359, публ. 91.02.21.

3. Заявка ФРГ N 32742290, публ. 89.06.22.

4. Патент Великобритании N 2257774, публ. 93.01.20.

5. Патент DE 3436936 C1, кл. F 42 B 1/02, 09.01.86 - прототип.