БЛОК ПОРОХОВОГО ЗАРЯДА
POWDER CHARGE UNIT

Изобретение относится к блоку порохового заряда в соответствии с ограничительной частью п.1 формулы изобретения. Блоки пороховых зарядов, такие как используемые для вставления в камору порохового заряда в огнестрельном оружии для стрельбы безгильзовыми боеприпасами, известны в современной оборонной технологии. Огнестрельное оружие, например огнестрельное оружие для стрельбы безгильзовыми боеприпасами, известно, например, из документа EP №1731 867 B1. В этом случае, пуля и блок порохового заряда связаны соответственно с каморой пули и каморой порохового заряда, которые в положении стрельбы ориентированы соосно с осью канала ствола огнестрельного оружия.
Обычные блоки пороховых зарядов имеют основной корпус, который содержит средство порохового заряда и диаметр которого меньше, чем внутренний диаметр каморы порохового заряда. Причина этого уменьшенного диаметра блока порохового заряда заключается в композиции и связанной с ней характеристике сгорания блока порохового заряда. Поэтому современные блоки пороховых зарядов содержат зерна порохового заряда, которые спрессованы друг с другом посредством связующего и предназначены для измельчения в отдельные зерна при воспламенении блока порохового заряда. Способ, при осуществлении которого отдельные зерна пороха удерживаются в порохе вместе, в этом случае обеспечивает их сцепление на два порядка величины интенсивнее, чем способ, при осуществлении которого зерна пороха удерживаются вместе связующим. Площадь воздействия фронта пламени в каморе порохового заряда внезапно увеличивается за счет измельчения, которое является настолько полным, насколько это возможно при воспламенении блока порохового заряда. Внутренние баллистические характеристики, которые полагаются равномерными и прежде всего являются воспроизводимыми, достигаются за счет заданного сгорания отдельных зерен пороха, которое следует сразу же после этого воспламенения. Поскольку блок порохового заряда, который измельчен для образования отдельных зерен порохового заряда, имеет больший объем, чем блок порохового заряда в первоначально спрессованном положении, блоки пороховых зарядов использовались с меньшим диаметром, чем внутренний диаметр каморы порохового заряда, чтобы блок порохового заряда имел достаточное пространство для дробления (измельчения) его на отдельные зерна пороха.
Один недостаток этих обычных блоков пороховых зарядов заключался в том, что центральная продольная ось блока порохового заряда после вставления в камору порохового заряда не совпадала точно с центральной продольной осью каморы порохового заряда. В некоторых обстоятельствах это затрудняет воспламенение блока порохового заряда, которое обычно осуществляется с помощью средства воспламенения, расположенного на продолжении центральной продольной оси блока порохового заряда. Вместе с тем, поскольку механизм инициирования воспламенения расположен на продолжении продольной оси каморы порохового заряда, смешение между центральными продольными осями блока порохового заряда и каморы порохового заряда может приводить к осечкам. Дополнительным недостатком обычных блоков пороховых зарядов с меньшим диаметром, чем внутренний диаметр каморы порохового заряда, является риск перекоса во время вставления блока порохового заряда в камору порохового заряда.
Поэтому задача данного изобретения состоит в том, чтобы разработать такой блок порохового заряда, соответствующий ограничительной части п.1 формулы изобретения, что в нем преодолеваются вышеописанные недостатки и при этом по-прежнему гарантируется, что происходит как можно более полное измельчение блока порохового заряда.
Эта задача решается посредством блока порохового заряда, соответствующего п.1 формулы изобретения. Преимущественные варианты осуществления указаны в зависимых пунктах формулы изобретения.
В соответствии с изобретением, в одной или нескольких подзонах на окружной поверхности основного корпуса расположены радиальные выступы, которые согласуют радиус основного корпуса в этих подзонах с внутренним радиусом каморы порохового заряда. Эти радиальные выступы, с одной стороны, с выгодой центрируют основной корпус в каморе порохового заряда, а с другой стороны, оставляют достаточное свободное пространство между радиальными выступами для гарантии полного измельчения блока порохового заряда.
Основной корпус предпочтительно имеет радиальные выступы на соответственно противоположных сторонах окружной поверхности. В этом случае, все радиальные выступы могут быть расположены попарно с осевой симметрией относительно центральной продольной оси блока порохового заряда. В частности, это обеспечивает точное центрирование блока порохового заряда в каморе порохового заряда.
В одном предпочтительном варианте осуществления данного изобретения радиальные выступы выполнены в форме ребер. В частности, термин «ребра» означает удлиненные выступающие наружу выпуклости, которые имеют большее протяжение в одном направлении, чем в направлении, поперечном этому. Радиальные выступы в форме ребер можно легко получить и они могут иметь дополнительные преимущественные признаки, зависящие от ориентации.
Например, по меньшей мере, одно или более ребер могут проходить параллельно продольной оси блока порохового заряда. Такая ориентация ребер, как эта, обладает выгодным влиянием на способность блока порохового заряда к вставлению в камору порохового заряда.
Вместе с тем, по меньшей мере, одно или более ребер могут проходить в окружном направлении. В частности, при сочетании таких ребер с теми, которые проходят параллельно продольной оси блока порохового заряда, это обеспечивает структуру ребер (сетку ребер), предназначенную для придания большей надежности в целом ввиду наличия ребер, проходящих в окружном направлении.
Помимо этого возможно прохождение, по меньшей мере, одного или более ребер под наклоном относительно продольной оси и под наклоном относительно окружного направления блока порохового заряда. В частности, возможно ребро, которое проходит в форме спирали вокруг основного корпуса. Множество спиральных ребер, предпочтительно - с постоянной высотой шага, также могут быть расположены со смещением по фазе вокруг основного корпуса. Также возможно сочетание ребер, ориентированных под наклоном, с ребрами, которые ориентированы параллельно, и/или ребрами, которые проходят в окружном направлении.
В соответствии с еще одним преимущественным вариантом осуществления данного изобретения, радиальные выступы предпочтительно выполнены в форме штырей или площадок. В этом случае термин «площадка» означает, в частности, квадратные или круглые выступающие наружу выпуклости, которые имеют, по существу, одинаковую протяженность во всех направлениях. Конфигурация радиальных выступов в форме штырей или площадок делает возможным увеличение свободного пространства между радиальными выступами по сравнению с вариантом, предусматривающим наличие ребер, и при этом в процессе изготовления не нужно будет мириться ни с какими потерями, связанными с влиянием центрирования. Это с выгодой дает возможность увеличить пространство для дробления блока порохового заряда на отдельные зерна этого порохового заряда.
Можно также сочетать радиальные выступы в форме штырей или площадок и радиальные выступы в форме ребер на одном блоке порохового заряда, чтобы воспользоваться преимуществами обеих форм выступов.
В соответствии с одним конкретно предпочтительным вариантом осуществления данного изобретения, композиция материала радиальных выступов отличается от композиции материала основного корпуса. Это позволяет радиальным выступам точно выполнять другие преимущественные функции в дополнение к функции центрирования, независимо от оптимизации материала основного корпуса.
Материал, из которого состоит основной корпус, содержащий средство порохового заряда, предпочтительно содержит зерна порохового заряда, которые спрессованы друг с другом посредством связующего. Эти зерна порохового заряда, которые спрессованы друг с другом, предназначены для измельчения в отдельные зерна при воспламенении блока порохового заряда. Это гарантирует равномерное быстрое сгорание всего средства порохового заряда, что, в свою очередь, гарантирует воспроизводимые внутренние баллистические характеристики в каморе порохового заряда от одного выстрела к другому.
Конкретно выгодным для материала радиальных выступов является наличие значительно более высокой температуры воспламенения, чем у материала порохового заряда, - по меньшей мере, в зонах, которые соприкасаются с внутренней стенкой каморы порохового заряда. Вот почему обычные блоки пороховых зарядов без радиальных выступов, соответствующих изобретению, были подвержены проблеме, заключающейся в том, что если камора порохового заряда сильно нагревалась после относительно длительной стрельбы, то следующий блок порохового заряда, вставляемый в камору порохового заряда, имел тенденцию к преждевременному самовоспламенению не в предусмотренной последовательности стрельбы (эффект преждевременного выстрела). В этом случае, обычное средство порохового заряда на основе нитроцеллюлозы, которое также можно использовать для получения спрессованных зерен порохового заряда основного корпуса в соответствии с данным изобретением, имеет температуру воспламенения примерно 160°C. Однако если материал радиальных выступов имеет значительно более высокую температуру воспламенения (то есть температуру, которая на 80-120°C выше), например 280°C, то это позволяет в значительной степени избежать опасного самовоспламенения блока порохового заряда.
В сочетании с признаком значительно более высокой температуры воспламенения материала радиального выступа или в качестве альтернативы этому признаку, материал радиальных выступов также может иметь низкую удельную теплопроводность. Это делает возможным достичь выгодного эффекта устранения эффекта преждевременного выстрела, в частности, когда блок порохового заряда остается в каморе порохового заряда, которая является горячей от стрельбы, в течение относительно длительного времени. Вот почему в некоторых обстоятельствах оказывается недостаточным иметь температуру воспламенения материала радиальных выступов выше, чем температура внутренней стенки каморы порохового заряда. Когда нагревание материала радиальных выступов увеличивается, вследствие этого появляется возможность в некоторых обстоятельствах достичь температуры воспламенения средства порохового заряда в точке контакта между радиальным выступом и основным корпусом. Поэтому, в частности, выгодно, чтобы удельная теплопроводность материала радиальных выступов составляла 200 мВт/м·K (милливатт на метр и Кельвин) или менее.
Для использования в качестве компонента материала радиальных выступов, который является преимущественным в контексте вышеописанных аспектов, пригоден жесткий пенопласт, в частности жесткий пенополиуретан.
В этом случае, жесткий пенопласт предпочтительно снабжен пиротехническим средством, которое способствует сгоранию жесткого пенопласта. Это имеет преимущество, заключающееся в том, что материал радиальных выступов может выгорать быстро и с как можно меньшим остатком. И в этом случае тоже было сразу же обнаружено, что для пиротехнического средства, которое способствует сгоранию жесткого пенопласта, выгодно иметь более высокую температуру воспламенения, чем у материала средства порохового заряда основного корпуса. Для этой цели можно использовать октоген, который имеет температуру воспламенения примерно 280°C, уже упоминавшуюся выше.
Между материалом радиальных выступов и материалом основного корпуса преимущественно расположен слой, который предотвращает внедрение материала радиальных выступов в материал основного корпуса, в частности, во время процесса нанесения радиальных выступов на основной корпус. Эта мера дает возможность обдуманно и избирательно оптимизировать, с одной стороны, материал радиальных выступов, а с другой стороны - материал основного корпуса, который содержит средство порохового заряда.
В этом случае, слой между материалом радиальных выступов и материалом основного корпуса предпочтительно выполнен из материала, который расходуется как можно быстрее и полнее вследствие воздействия тепла, вырабатываемого при воспламенении блока порохового заряда. В этом случае, можно использовать, в частности, тонкий слой пластмассы, толщина которого предпочтительно может находиться в диапазоне между 0,01 мм и 0,2 мм.
В соответствии с одним конкретно предпочтительным вариантом осуществления данного изобретения, основной корпус блока порохового заряда окружен по всей его окружной поверхности материалом радиальных выступов. Однако в этом случае, толщина материала между радиальными выступами предпочтительно меньше, чем в зоне радиальных выступов. Поскольку основной корпус окружен материалом с низкой удельной теплопроводностью по всей его окружной поверхности, основной корпус еще лучше защищен от подвода тепла из горячей внутренней стенки каморы порохового заряда. В частности, при использовании жесткого пенопласта, включения воздуха в порах жесткого пенопласта гарантируют надлежащую изоляцию и низкую удельную теплопроводность.
Кроме того, выгодно иметь блок порохового заряда, по существу, в форме цилиндра, края которого выполнены с фаской. Конический наклон краев цилиндра обеспечивает легкое вставление блока порохового заряда в камору порохового заряда при отсутствии точного совпадения центральных продольных осей каморы порохового заряда и блока порохового заряда.
Преимущественные варианты осуществления данного изобретения будут пояснены подробнее со ссылками на прилагаемые чертежи.
На чертежах одинаковые или сходные позиции обозначают одинаковые или сходные части. На чертежах:
фиг. 1a и 1b иллюстрируют (на перспективном изображении и в форме сечения под прямыми углами к центральной продольной оси) один вариант осуществления блока порохового заряда в соответствии с изобретением;
фиг. 2 иллюстрирует (в форме сечения) дополнительный вариант осуществления блока порохового заряда в соответствии с изобретением;
фиг. 3a-3e иллюстрируют (в форме вида сбоку) совокупность вариантов осуществления блока порохового заряда в соответствии с изобретением с радиальными выступами в форме ребер;
фиг. 3f и 3g иллюстрируют (в форме вида сбоку) два варианта осуществления блока порохового заряда в соответствии с изобретением с радиальными выступами в форме штырей или площадок;
фиг. 4 иллюстрирует (в форме сечения) дополнительный вариант осуществления блока порохового заряда в соответствии с изобретением со слоем между материалом радиальных выступов и материалом основного корпуса;
фиг. 5 иллюстрирует (в форме сечения) дополнительный вариант осуществления блока порохового заряда в соответствии с изобретением, в котором основной корпус блока порохового заряда окружен радиальными выступами по всей окружной поверхности; и
фиг. 6 иллюстрирует (в форме вида сбоку) дополнительный вариант осуществления блока порохового заряда в соответствии с изобретением с краями, имеющими фаску.
Фиг. 1a и 1b иллюстрируют базовую конструкцию блока 1 порохового заряда в соответствии с изобретением.
Блок 1 порохового заряда предназначен для вставления в камору 10 порохового заряда в огнестрельном оружии для стрельбы безгильзовыми боеприпасами. Блок 1 порохового заряда имеет основной корпус 1a, который содержит средство порохового заряда. Основной корпус 1а имеет меньший диаметр d, чем внутренний диаметр D каморы 10 порохового заряда. В одной или нескольких подзонах на окружной поверхности основного корпуса 1а расположены радиальные выступы 2, которые согласуют радиус r основного корпуса 1а в этих подзонах с внутренним радиусом R каморы 10 порохового заряда. На фиг. 1a и 1b представлены в общей сложности три подзоны, в которых расположены радиальные выступы 2 (то есть, три радиальных выступа). Однако это конкретное количество следует понимать как являющееся лишь примером и ни в коем случае не как ограничение объекта изобретения этим количеством.
Фиг. 2 иллюстрирует дополнительный вариант осуществления блока 1 порохового заряда, в котором основной корпус 1а имеет радиальные выступы 2 на взаимно противоположных сторонах окружной поверхности. В этом случае, все выступы расположены попарно с осевой симметрией относительно центральной продольной оси блока 1 порохового заряда.
Фиг. 3a-3e иллюстрируют различные варианты осуществления блока 1 порохового заряда, имеющего радиальные выступы 2 в форме ребер. Термин «ребра» означает удлиненные выступающие наружу выпуклости, которые имеют большее протяжение в одном направлении, чем в направлении, поперечном этому. Например, фиг. 3а иллюстрирует блок 1 порохового заряда, имеющий множество ребер 2, которые проходят параллельно продольной оси блока 1 порохового заряда. Как показано на фиг. 3a, как ширина всех ребер 2, так и расстояние между каждыми двумя соседними ребрами 2 предпочтительно являются одними и теми же. Вместе с тем, ширина отдельных ребер 2 предпочтительно меньше, чем расстояние между соседними ребрами 2, чтобы получить как можно больше свободного пространства между ребрами 2.
Фиг. 3b иллюстрирует ребра 2, которые проходят в окружном направлении. На фиг. 3с показано, что блок 1 порохового заряда имеет сочетание ребер 2, которые проходят параллельно продольной оси блока 1 порохового заряда, и ребер 2, которые проходят в окружном направлении. Такое сочетание, как это, делает возможным получение сетки некоторого типа на основном корпусе 1а блока 1 порохового заряда.
Фиг. 3d иллюстрирует ребра 2, которые проходят под наклоном относительно продольной оси и под наклоном относительно окружного направления блока 1 порохового заряда. В этом случае, наклонный профиль ребер 2 может быть предусмотрен с любыми желаемыми углами относительно продольной оси или относительно окружного направления. Ориентация под углом 45° относительно продольной оси и относительно окружного направления представляет собой ориентацию с предпочтительным наклоном и при этом, в частности, с сочетанием ориентированных под наклоном ребер 2, включающих в себя ребра 2, которые проходят параллельно продольной оси блока 1 порохового заряда, и/или ребра 2, которые проходят в окружном направлении, поскольку тогда это сочетание приводит к одинаково большим промежуточным расстояниям между ребрами 2, ориентированными по-разному.
Как показано в качестве примера на фиг. 3d, каждое из ребер, проходящих под наклоном, может простираться на расстояние, являющееся лишь небольшим по сравнению с полной длиной окружности основного корпуса 1а, хотя, как показано в качестве примера на фиг. 3e, эти ребра могут обвиваться вокруг основного корпуса 1а один или более раз в форме спирали. Кроме того, спиральная конфигурация ребер 2 также обеспечивает множество спиральных ребер, вьющихся, заходя одно в другое, как в случае винта.
Фиг. 3f и 3g иллюстрируют блок 1 порохового заряда, имеющий радиальные выступы 2 в форме штырей или площадок. Термин «площадки» означает квадратные или круглые выступающие наружу выпуклости, которые имеют, по существу, одинаковую протяженность во всех направлениях. Например, фиг. 3f иллюстрирует блок 1 порохового заряда, имеющий круглые площадки или штыри, равномерно распределенные по окружной поверхности основного корпуса 1а. Фиг. 3g иллюстрирует расположение, также равномерное, квадратных площадок на окружной поверхности основного корпуса 1а блока 1 порохового заряда.
Преимущество варианта осуществления радиальных выступов 2 в форме штырей или площадок над вариантом осуществления радиальных выступов 2 в форме ребер заключается в том, что высота радиальных выступов 2 является одинаковой, при этом вариант осуществления радиальных выступов 2 в форме площадок обеспечивает промежуточные пространства между радиальными выступами 2, имеющие больший объем по сравнению с вариантом осуществления радиальных выступов 2 в форме ребер.
Композиции материала радиальных выступов 2 и материала основного корпуса 1а могут отличаться друг от друга. Это выгодно в контексте оптимизации, которая в некоторых случаях наталкивается на противоречие характеристик радиальных выступов 2 и характеристик основного корпуса 1а. Например, требования к механической прочности, термостойкости и удельной теплопроводности для материала радиальных выступов 2 могут привести к выбору материала, отличающегося от материала основного корпуса 1а.
Фиг. 4 иллюстрирует такой блок 1 порохового заряда, в котором композиция материала радиальных выступов 2 отличается от материала основного корпуса 1а. В этом случае, между материалом радиальных выступов 2 и материалом основного корпуса 1а предпочтительно расположен слой 3, который предотвращает внедрение материала радиальных выступов 2 в материал основного корпуса 1а, в частности, во время процесса нанесения радиальных выступов 2 на основной корпус 1а. Вместе с тем, следует понять, что использование промежуточного слоя 3 никоим образом не является существенным предварительным условием при использовании разных материалов для радиальных выступов 2 и основного корпуса. Фактически, использование промежуточного слоя 3 является мерой, реализуемой по выбору, хотя она также и выгодна. Слой 3 предпочтительно выполнен из материала, который расходуется как можно быстрее и полнее в результате воздействия тепла, вырабатываемого при воспламенении блока 1 порохового заряда, из-за чего в каморе 10 порохового заряда не остается остатков сгорания. В этом случае, можно использовать, в частности, тонкий слой пластмассы, предпочтительно имеющий толщину несколько сотых долей миллиметра. Такая толщина слоя, как эта, сама по себе гарантирует предотвращение внедрения материала радиальных выступов в материал основного корпуса 1а в процессе их нанесения.
В идеальном случае, радиальные выступы 2 состоят из материала, который имеет высокую температуру воспламенения и/или низкую удельную теплопроводность. Эти две характеристики - альтернативно или совместно - дают возможность снизить риск преждевременного выстрела для воспламеняющегося при низкой температуре основного корпуса 1а блока 1 порохового заряда. Также выгодно, чтобы материал радиальных выступов 2 выгорал как можно быстрее и чтобы его остаток оказывался как можно меньше - во избежание остатков в каморе 10 порохового заряда, которые в противном случае привели бы к дефектам оружейной системы. Также выгодно, чтобы (желаемый) горючий материал радиальных выступов 2 вносил как можно меньший вклад во внутренние баллистические характеристики. Это означает, что целью является совершение как можно меньшей работы, обуславливаемой изменением давления и объема, во время сгорания материала радиальных выступов 2, чтобы искажение внутренних баллистических характеристик, которые заранее определены основным корпусом 1а, оказалось как можно меньшим, а сами они поддерживались бы воспроизводимыми надлежащим образом.
Материалом, который с выгодой сочетает все характеристики, упомянутые выше, является жесткий пенопласт, в частности жесткий пенополиуретан. Добавляя в жесткий пенопласт пиротехническое средство, которое способствует сгоранию жесткого пенопласта, можно гарантировать, что жесткий пенопласт выгорит преимущественно полностью, без какого-либо остатка. В частности, для этой цели можно использовать октоген, который имеет значительно более высокую температуру воспламенения, чем материал средства порохового заряда основного корпуса 1а, в частности около 280°C. Для этой цели достаточным является даже относительно малое содержание октогена, в результате чего октоген не вносит сколько-нибудь существенный вклад во внутренние баллистические характеристики, что и в самом деле желательно, как уже упоминалось выше.
Фиг. 5 иллюстрирует один конкретно предпочтительный вариант осуществления блока 1 порохового заряда в соответствии с изобретением, в котором основной корпус 1а окружен материалом радиальных выступов 2 по всей его окружной поверхности. Толщина материала между радиальными выступами 2 в этом случае меньше, чем в зоне радиальных выступов 2. Все, что уже изложено в связи с фиг. 4, применимо также и здесь. Компоновка с промежуточным слоем 3 является выгодной, но не совсем существенной. Конкретно хороший теплоизолирующий эффект достигается за счет заключения основного корпуса 1а полностью в оболочку, которая также может накрывать торцевые поверхности блока 1 порохового заряда. В частности, при использовании жесткого пенополиуретана, эффект очень хорошей изоляции дают включения воздуха в порах пенопласта. Это может оказаться выгодным, в частности, если блок 1 порохового заряда остается в каморе 10 порохового заряда, которая является горячей в результате стрельбы, в течение относительно длительного времени.
Фиг. 6 иллюстрирует дополнительный, предусматриваемый по выбору признак, который оказывает положительное влияние на способность вставлять блок 1 порохового заряда в соответствии с изобретением в камору 10 порохового заряда. Например, блок 1 порохового заряда, по существу, выполнен в форме цилиндра, края которого выполнены с фаской, что обозначено символом S. Эта коническая геометрия концов блока 1 порохового заряда приводит к вороночному эффекту в течение процесса вставления блока 1 порохового заряда в камору 10 порохового заряда. Этому вороночному эффекту также может способствовать коническая фаска на отверстии для вставления в камору 10 порохового заряда.
Позиции чертежей, указываемые в формуле изобретения, служат лишь для иллюстративных целей и их ни в коем случае не следует понимать как ограничение объема защиты, поскольку он определяется лишь формулировкой формулы изобретения.
Перечень позиций чертежей
1 Блок порохового заряда
1a Основной корпус (блока 1 порохового заряда)
2 Радиальный выступ (на основном корпусе 1a)
3 Слой (между основным корпусом 1a и радиальный выступом 2)
10 Камора порохового заряда
R Внутренний радиус (каморы 10 порохового заряда)
D Внутренний диаметр (каморы 10 порохового заряда, где D=2R)
r Радиус (основного корпуса 1a)
d Диаметр (основного корпуса 1a, где d=2r)
S Фаска (блока 1 порохового заряда).