Осколочные боеприпасы. Основные определения, классификация, поражающие элементы.

По принципу действия боеприпасы обычных средств поражения разделяются на:

• Осколочные боеприпасы – боеприпасы, при взрыве которых цель поражается осколками корпуса или готовыми поражающими элементами и частично продуктами взрыва и ударной волной. Применяются для поражения живой силы и небронированной или легкобронированной техники.
• Фугасные боеприпасы – боеприпасы, поражающие цель продуктами взрыва разрывного заряда. Применяются для поражения живой силы в укрытиях, техники, разрушения строений.
• Осколочно-фугасные боеприпасы – являются унификацией осколочных и фугасных боеприпасов.
• Кумулятивные боеприпасы – боеприпасы, принцип действия которых основан на прожигании преграды кумулятивной струей. Применяются для поражения бронированных целей.
• Зажигательные боеприпасы – боеприпасы, принцип действия которых основан на горении зажигательных веществ. Применяются для поражения техники, зданий и сооружений.

Боеприпасы осколочного действия (fragmentation munitions) являются одними из наиболее распространенных типов боеприпасов, к этому типу относят и все виды осколочно-фугасных боеприпасов (high explosive fragmentation munitions), поскольку разделение боеприпасов на осколочные и осколочно-фугасные является довольно условным.

Поражающее действие осколочного боеприпаса главным образом состоит из поражения высокоскоростным потоком большого числа инертных поражающих элементов (ПЭ), метаемых взрывом бризантного вещества (ВВ). 

При этом поражающие элементы могут представлять из себя:

• Осколки естественного дробления корпуса боеприпаса (natural fragmentation);
• Осколки заданного дробления (controlled/ embossed fragmentation);
• Готовые поражающие элементы (preformed fragmentation)

Боеприпасы с оболочкой (корпусом) естественного дробления

Наиболее простой тип осколочного боеприпаса, корпус которого изготавливается относительно  равнопрочным. Осколки такого боеприпаса образуются достаточно хаотично и их размеры и масса сильно отличаются, что ведет к снижению осколочного действия такого боеприпаса, вследствие неравномерности осколкообразованиия.

Процесс образования осколков естественногго дробления
Детонация взрывчатого вещества (ВВ) внутри корпуса (оболочки) приводит к увеличению радиуса его корпуса, происходит очень быстрое его раздувание, при этом при увеличении радиуса корпуса примерно в 1,5 раза, на корпусе образуются продольные «магистральные» трещины. Они распространяются вдоль корпуса и становятся основными. Трещины разветвляются и соединяются друг с другом, образуя отдельные осколки.
В связи с тем, что «магистральные» трещины распространяются вдоль корпуса, порождаемые ими осколки имеют удлиненную форму и являются наиболее массивными. Эти осколки называются основными. Между основными осколками с внутренней и внешней сторон корпуса образуются мелкие осколки.
Одновременно с продольным трещинообразованием во внешней, срединной и внутренней частях корпуса боеприпаса происходят различные эффекты трещинообразования, взаимодействие которых приводит к образованию широкого спектра осколков. При этом весь процесс осколкообразования занимает от нескольких десятков до нескольких сотен микросекунд.

Материал корпуса осколочных боеприпасов

При выборе материала оболочки (корпуса) боеприпаса с естественным дроблением учитываются такие параметры:

• Высокая прочность
• Эффективность осколкообразования
• Технологичность
• Низкая себестоимость

Основной материал при изготовлении корпуса (оболочки) – мало- и среднеуглеродистые стали. Малоуглеродистые стали применяют с добавлением легирующих элементов. Среднеуглеродистые стали для боеприпасов практически не содержат легирующих элементов.
Увеличение содержания углерода в стали приводит к улучшению числовых и массовых характеристик осколков, а также их формы. Основными сталями для изготовления корпусов осколочных снарядов в СССР, а позже россии являются среднеуглеродистая сталь С60 и хромистая сталь 45Х1. Эти стали не требуют упрочняющей термообработки на стадии изготовления корпуса. 

Боеприпасы с оболочкой (корпусом) заданного дробления

Боеприпасы с корпусом заданного дробления отличаются значительным улучшением поражающих характеристик.
В настоящее время применяются следующие методы организации заданного дробления:

• Механическое ослабление корпуса (за счет подрезки с внешней или внутренней стороны);
• Неравномерное приложение нагрузки со стороны ВВ (кумулятивные выемки)
• Нанесение структурных сеток

Механическое ослабление оболочки (подрезка, рифление) – наиболее распространенный метод. Форма паза, ослабляющего корпус, может быть прямоугольной, треугольной, тапециевидной. Пазы выполняются чаще всего в виде сетки с прямоугольными, ромбическими, шестиугольными ячейками с внешней или внутренней стороны различными технологическими методами (резанием, штамповкой, литьем). Оболочки заданного дробления могут быть одно- и многослойными. Форма и масса осколков определяется параметрами сетки подрезки и формой пазов.

Неравномерное приложение нагрузки со стороны ВВ осуществляется следующими методами:

• С помощью системы кумулятивных выемок на заряде ВВ
• За счет использования перфорированных прокладок из инертного материала или листового ВВ

Структурные сетки для заданного дробления применяются относительно недавно. Под структурной сеткой понимают нанесенную на оболочку систему охрупченных зон (embrittlement zone), по которым происходит разделение оболочки на отдельные осколки. Охрупченные зоны образуют следующими методами:

• Локальной термической обработкой стали
• Химико-термической обработкой
• Лазерной обработкой

Готовые поражающие элементы (ГПЭ) применяются в осколочных боприпасах, к которым предъявляются повышенные требования к вероятности поражения целей.

Осколочный боеприпас FRAG для сброса с дрона с поражающими элементами в виде стальных шариков

Преимущества:

• Стабильная масса ПЭ
• Хорошая аэродинамическая форма
• Возможность реализации широкого диапазона масс ПЭ

По типу ГПЭ делятся на следующие конструкции

• с компактными ГПЭ
• со стержневыми ПЭ
• улучшенной аэродинамической формы

Компактные ГПЭ

• Шар
• Куб
• Ролик (короткий цилиндр)

Стержневые ПЭ
Стальные стержни квадратного или круглого сечения уложенные на поверхности заряда ВВ

Улучшенной аэродинамической формы

• удлиненные ПЭ стреловидной формы;
• плоские ПЭ.

Такие ПЭ отличает то что они обладают стабилизацией в полете

Наибольшее распространение в качестве готовых поражающих элементов получили металлические шарики. Такие шарики (стальные или вольфрамовые) используют в ручных гранатах и противопехотных минах, применяются они в том числе для оснащения осколочных боеприпасов используемых для сбросов с дронов и в FPV-дронах.