СПОСОБ ФОРМИРОВАНИЯ ЗАЩИТНОГО ПОКРЫТИЯ СТВОЛОВ ОРУДИЙ
METHOD FOR FORMING A PROTECTIVE COATING OF GUN BARRELS

Изобретение относится к производству стрелково-пушечного вооружения, а также может быть использовано при ремонтно-восстановительных операциях на ремонтных предприятиях или в местах эксплуатации.
Цель изобретения - разработка способа поверхностной обработки внутренней поверхности ствола и механизмов орудия, обеспечивающего получение дополнительной полезной энергии для разгона снаряда и повышения тем самым дальности полета.
Проблема увеличения дальности стрельбы артиллерийского и стрелкового вооружения является критически важной для повышения эксплуатационных свойств таковых систем и чрезвычайно острой в настоящее время.
В настоящее время при решении этой проблемы рассматриваются, в основном следующие варианты:
- дополнение снаряда разгонным блоком, конструктивные изменения в системе ствол-снаряд, организация внешних воздействий на процесс газообразования и движения снаряда по стволу,
- применение материалов со специфическими свойствами.
Известен патент RU 2150647 Способ метания твердого тела и устройство для его осуществления.
Техническим результатом изобретений заявляется повышение начальной скорости поступательного движения метаемого тела, дальности и точности стрельбы, а также увеличение живучести ствола.
Результат обеспечивается тем, что твердому телу сообщают поступательное движение в канале ствола под действием боевого заряда. Непосредственно перед началом поступательного движения твердого тела и в процессе указанного движения в стенках ствола возбуждают ультразвуковые колебания.
Устройство для метания твердого тела содержит ствол с каналом и метаемое тело с боевым зарядом, а также генератор ультразвуковых колебаний, включающий магнитострикционный преобразователь, связанный через акустический концентратор со стволом.
Техническое решение основано на способности генерируемых ультразвуковых колебаний дробить связки молекул газов с получением большей поверхности горения и, тем самым, выделением большей энергии.
К недостаткам данного способа относится отсутствие конкретных данных о получаемых результатах и параметров ультразвуковых колебаний.
Известен патент RU 2448320 Способ повышения скорости метаемого тела при стрельбе.
Способ основан на снижении сил трения при движении метаемого тела в стволе. При выстреле на ствол подают импульс акустических колебаний высокой мощности в направлении вектора максимальной составляющей скорости движения метаемого тела, длительностью Т, определяемой из соотношения: T>L/V+dT, где L - длина ствола; V - усредненная дульная скорость метаемого тела; dT - время упреждения подачи импульса, действие которого прекращается после вылета тела из ствола. Повышается скорость метаемого тела, снижается износ канала ствола.
К недостаткам данного способа относится те же, что и в предыдущем случае: отсутствие конкретных данных о получаемых результатах и параметров ультразвуковых колебаний.
Известен патент RU 2486452 Способ увеличения дальности полета артиллерийского снаряда и устройство для его реализации.
По данному техническому решению способ увеличения дальности полета артиллерийского снаряда состоит в том, что снаряд содержит донный газогенератор, который обеспечивает получение дополнительной тяги, а устройство специального конструктивного исполнения включает донный газогенератор и элементы, обеспечивающие его работу.
Заявляется, что согласно результатам численного моделирования для снаряда основного артиллерийского калибра при относительной массе пиротехнического состава не менее 0,07 предлагаемый способ увеличения дальности полета и устройство для его реализации позволяют повысить дальность стрельбы не менее чем на 50% по сравнению со штатным снарядом, при одинаковой полной массе снаряда.
Недостатком данного решения является усложнение конструкции снаряда и возможное снижение надежности вследствие отказов дополнительных устройств.
Известен патент RU 2633464 Устройство и способ увеличения скорости снаряда огнестрельного оружия.
Устройство увеличения скорости снаряда огнестрельного оружия включает гильзу, снаряд, пороховой метательный заряд и капсюль-воспламенитель, расположенный в задней торцевой части гильзы отличается тем, что внутри гильзы между капсюлем-воспламенителем и передним торцом порохового метательного заряда соосно установлена открытая с одного конца огневая трубка, которая заполнена взрывчатым веществом, имеющим скорость детонационной волны на порядок выше скорости пороховой массы метательного заряда.
Способ увеличения скорости снаряда огнестрельного оружия заключается в том, что пороховой метательный заряд воспламеняют с его передней стороны, для чего применяют заявляемое устройство.
Известен патент RU 2647715 Способ увеличения дальности полета снаряда и устройство для его реализации (варианты).
По заявленному решению способ увеличения дальности полета снаряда, при котором движение снаряда в стволе орудия осуществляют воздействием давления продуктов сгорания основного метательного заряда, а заряд твердого топлива, расположенный в устройстве увеличения дальности полета снаряда, воспламеняют после вылета снаряда из ствола орудия, отличается тем, что продукты сгорания твердого топлива истекают через отверстия, расположенные на боковой поверхности баллистического наконечника, образуя пограничный слой на поверхности снаряда.
Устройство увеличения дальности полета снаряда, состоящее из корпуса снаряда с баллистическим наконечником, камеры сгорания, заряда твердого топлива, воспламенителя, выполняется в нескольких вариантах, отличающихся направлением истечения газов из баллистического наконечника снаряда.
Работоспособность устройства увеличения дальности полета проверена на снаряде ОФ3-30-ГШ. Для заданных конструкций снарядов определены аэродинамические характеристики для диапазона скоростей от 800 м/с до 500 м/с, выполнен расчет внешней баллистики.
Результаты проведенных расчетов для стандартного снаряда ОФ3-30-ГШ и такого же снаряда с заявляемым устройством показывают, что при использовании заявляемого устройства сила лобового сопротивления движению снаряда падает на 25,6%, а дальность стрельбы - с 1100 м до 1300 м т.е. на 18%
Известен патент RU 2462686 Способ увеличения дальности полета снаряда (варианты) и устройство для его реализации.
В заявляемом решении способ увеличения дальности полета снаряда заключается в присоединении к снаряду заряда твердого топлива, расположенного в устройстве увеличения дальности полета снаряда. Устройство присоединяют к снаряду перед выстрелом, воспламеняют этот заряд твердого топлива на ствольном участке траектории снаряда, а устройство увеличения дальности полета снаряда отделяют от снаряда после прекращения горения заряда твердого топлива и после вылета снаряда из ствола орудия. При этом время воспламенения дополнительного заряда и отделения дополнительного устройства изменяют исходя из требуемой дальности полета снаряда.
Устройство увеличения дальности полета снаряда, состоит из корпуса с камерой сгорания, в которой расположен заряд твердого топлива, днища с сопловыми отверстиями, воспламенителя, узла крепления к снаряду, дополнительно содержит блок питания и преобразования, блок управления, установленные в корпусе устройства, сопловые заглушки, установленные в сопловых отверстиях днища, реле давления.
В данном техническом решении увеличение дальности полета снаряда обеспечивается за счет: улучшения аэродинамических характеристик снаряда вследствие установки обтюрирующего пояска на заявляемое устройство, отбрасываемое в полете, вместо установки его на корпус наряда; дополнительной энергии, выделяемой зарядом твердого топлива заявляемого устройства; повышения эксплуатационных характеристик артиллерийского выстрела.
Повышение эксплуатационных характеристик артиллерийского выстрела обеспечивается возможностью управления дальностью полета снаряда непосредственно перед выстрелом путем оперативного присоединения заявляемого устройства к снаряду непосредственно перед выстрелом в условиях дефицита времени.
Известен патент RU 2659449 Способ стрельбы артиллерийскими снарядами на дальние расстояния.
По данному способу перед выстрелом уменьшают сопротивление движению снаряда. С помощью лазера в диапазоне длин волн 5,5-7,5 мкм излучают несколько импульсов энергии с направлением излучения, совпадающим с осью ствола орудия, с помощью этого излучения нагревают воздух в зоне луча -тоннеле в течение нескольких секунд, после чего лазер убирают и производят выстрел из орудия так, чтобы артиллерийский снаряд на начальном участке траектории двигался в упомянутом тоннеле.
Способ основан на том физическом эффекте, что повышение температуры воздуха впереди снаряда на 100°С позволяет уменьшить плотность воздуха более чем на 30%. Поскольку сопротивление движению снаряда пропорционально плотности воздуха, то следует ожидать, что при реализации устройства, позволяющего провести этот нагрев, дальность стрельбы из артиллерийских орудий можно также увеличить на 30%.
При этом не указывается, на каком расстоянии от лазера температура воздуха начнет снижаться и действие эффекта ослабнет.
Рассмотренные изобретения объединяются общим признаком: наличием дополнительных устройств, обеспечивающих повышение дальности стрельбы и имеют вследствие этого общие недостатки:
- конструкция снаряда или системы в целом усложняется, а надежность, соответственно, понижается;
- все заявленные решения сводятся к воздействиям на частные факторы, тормозящие движение снаряда к цели, а именно: снижению плотности воздуха, улучшению обтекаемости поверхности снаряда, и т.д.
Введение дополнительного порохового заряда к снаряду имеет ограничения по габаритам, что не позволяет значительно увеличивать начальную скорость вылета и дальность стрельбы.
Решения по второму варианту применение материалов со специфическими свойствами, в виде покрытий на внутренней поверхности ствола и механизмах артсистемы, что вносит изменения в процессы, протекающие в орудии при выстреле.
Известен патент №2479672 Способ формирования покрытия внутренней поверхности ствола артиллерийского оружия.
2
По заявляемому решению при эксплуатации оружия покрытие внутренней поверхности ствола формируют посредством инструмента, создающего давление не менее 2,5 Н/мм и при использовании порошков природных минеральных материалов или их смесей с технологической средой в соотношении 1:1.
В результате на внутренней поверхности ствола огнестрельного оружия получается антифрикционное коррозионно-стойкое покрытие, которое восстанавливает внутреннюю поверхность ствола и повышает кучность стрельбы.
При реализации данного решения на орудиях в условиях эксплуатации получены следующие результаты:
- внутренняя поверхность ствола 122-мм гаубицы на расстоянии 700 мм от зарядной коморы покрыт смесью серпентинита и двуокиси циркония до получения матовой поверхности. Увеличение начальной скорости снаряда на полном заряде в течение интервала приработки покрытия в 10 выстрелов составило 0,41%. При этом скорость отката ствола снизилась на 2,1%;
- внутренняя поверхность ствола гаубицы Д30 обработана в зоне зарядной коморы смесью серпентинита и двуокиси кремния. Проведена серия выстрелов на половинном заряде. Увеличение начальной скорости снаряда в течение интервала приработки покрытия в 10 выстрелов составило 0,9% от средней начальной величины. Параметр начальной скорости при дальнейшей стрельбе сохранился постоянным при периодическом возобновлении внутренней поверхности ствола.
Полученное увеличение начальной скорости вылета при неполной обработке ствола указывает на реальность повышения дальности стрельбы при прочих равных условиях.
Известен патент №2169328 Способ изготовления износостойкого ствола огнестрельного оружия.
3
2
5
4
По заявляемому решению внутренняя поверхность ствола проходит обработку ультрадисперсным порошком перед каждым выстрелом серии, состоящей не менее чем из 3 - 5 выстрелов, путем нанесения ультрадисперсного порошка или его смеси с технологической средой на внешнюю поверхность каждого снаряда и внутреннюю поверхность ствола. Ультрадисперсный порошок приготовляют из природного минерала или смеси природных минералов, выбранных из ряда слоистых силикатов, включающих различные структурные модификации состава Mg[SiO](OH). Количество выстрелов в серии и содержание ультрадисперсного порошка в технологической среде устанавливают в зависимости от состояния внутренней поверхности ствола.
Данным способом достигаются следующие результаты: при испытании орудия калибра 128,5 мм, бывшего в длительном употреблении, суспензию из ультрадисперсного порошка равномерно наносили на внешнюю поверхность снаряда и внутреннюю поверхность ствола длиной 2 м перед каждым выстрелом. После серии из 10 выстрелов кучность боя улучшилась в 1,4 раза, дальность полета снаряда увеличилась в 2 раза.
Заявлено также, что достигнутые показатели кучности и дальности сохранились и после 600 выстрелов также без дополнительных обработок;
Недостатком этого способа является необходимость формирования покрытия внутренней поверхности ствола через каждые 3-5 выстрелов и покрытия каждого снаряда, что вызывает значительные трудности при эксплуатации.
Кроме того, формирование покрытия происходит в процессе эксплуатации, а процесс изготовления стволов и снарядов не затрагивается.
Данные результаты показывают, что при использовании природных минеральных материалов, обладающих высокой энергоплотностью, многие факторы, влияющие на потери энергии можно нейтрализовать.
В качестве прототипа выбрано решение по патенту №2169328 Способ изготовления износостойкого ствола огнестрельного оружия.
Недостатками этого способа являются отмеченные выше, а также в прототипе не указаны свойства и характеристики применяемых материалов, обеспечивших полученный эффект.
Задачей заявляемого изобретения является достижение минимальных потерь энергии начиная с воспламенения заряда при движении снаряда по стволу до полного его вылета.
Основания возможности снижения тепловых и механических потерь при движении снаряда в стволе изложены в методике (Ю.А. Афанасьев, Ф.П. Миропольский. Внутренняя баллистика ствольных систем и ракетные двигатели твердого топлива. Под ред. B.C. Чуйко. // Изд-во ВВИА им. проф. Н.Е. Жуковского, 1974), позволяющей оценить потери энергии при движении снаряда, как доли потерь начальной скорости вылета.
0
Критерием увеличения дальности стрельбы может служить изменение величины начальной скорости вылета снаряда V.
По известной формуле из физики максимальная дальность стрельбы в безвоздушном пространстве наблюдается при стрельбе под углом 45° к горизонту и, в зависимости от начальной скорости вылета, выражается следующим образом:
,
2
где g=9,81 м/с - ускорение свободного падения.
0,5
При этом, в идеальном случае, при увеличении дальности стрельбы при указанных условиях в 2 раза, начальная скорость вылета должна быть увеличена в (2)=1,4 раза. При уменьшении угла выстрела дальность снижается.
Таким образом, при прочих равных условиях, можно, измеряя начальную скорость вылета, получать представления о том, как может сменяться максимальная дальность стрельбы, не измеряя величину дальности непосредственно.
При выбраковке стволов одним из критериев является падение начальной скорости снаряда на 10% от средней номинальной величины, что составляет снижение дальности выстрела на 19%.
Отсюда следует, что в идеальных случаях увеличение начальной скорости вылета в 1,2 раза вызовет удвоение дальности выстрела.
Из законов внутренней баллистики следует, что изменение начальной скорости вылета возможно при снижении сопротивлений движению снаряда и потерь энергии, возникающих внутри ствола (Горохов М.С. Внутренняя баллистика ствольных систем. М.: ЦНИИ информации, 1985).
i
1
Сопротивление движения снаряда в канале ствола от начала движения до вылета ∑A определяется в долях от работы, затраченной на сообщение снаряду скорости поступательного движения и равной кинетической энергии снаряда при его вылете из ствола A=0,5 mv.
i
Сумма работ сопротивлений ∑A складывается из следующих основных составляющих:
2
- А - работа, затрачиваемая на вращение снаряда;
3
- А - работа, затрачиваемая на преодоление трения, возникающего при движении снаряда в канале ствола;
4
- А - работа, затрачиваемая на перемещение продуктов сгорания и частиц не сгоревшего пороха;
5
- А - работа, затрачиваемая на перемещение откатных частей орудия;
6
- А - работа, затрачиваемая на врезание пояска снаряда в нарезы канала ствола;
7
- А - работа, эквивалентная тепловой энергии, расходуемой на нагревание стенок ствола, гильзы и снаряда;
Отсюда следует, что при снижении величин каждой из этих работ сопротивлений, а также энергии, расходуемой на нагрев ствола и деформацию ведущих поясков снаряда, высвобождающаяся энергия направляется на увеличение скорости движения снаряда, что приводит к увеличению дальности выстрела.
Сумма работ 2-5 выражается долей от энергии снаряда на выходе из ствола по формуле:
Коэффициент ϕ отражает снижение энергии движущегося снаряда, вызванное различными сопротивлениями.
При этом коэффициент ф выражается формулой:
2
3
4
5
ϕ=1+К+К+К+К - коэффициент фиктивной массы.
6
7
Работы А и А учитываются в энергетическом балансе по абсолютной величине.
Основные работы сопротивления, которые будем принимать по минимальным значениям, выражаются следующими величинами:
2
3
Работа, затрачиваемая на вращение снаряда А, и работа, затрачиваемая на преодоление трения, возникающего при движении снаряда в канале ствола А
Коэффициент фиктивной массы, соответствующий работе, затрачиваемой на вращение снаряда определяется в виде:
где α - угол наклона нарезов ствола (6°-8°);
μ - коэффициент момента инерции снаряда, на практике принимаемый равным 0,45…0,60.
2
2
tg α=0,105…0,141 Принимаем минимальное опытное значение К=0,45×0,105=0,005
2
3
Сумма коэффициентов фиктивной массы для сопротивлений А и А выражается формулой:
2
3
Принимая минимальное опытное значение для К равное 0,005, угол наклона нарезов а=6° и tg a, равный 0,105, после простейших преобразований получаем значение коэффициента К=0,005 [(1+frp/0,105)/(1-0,105frp)]-0,005=0,0135
2
3
Коэффициент трения для традиционных материалов при скорости 70 м/с составляет 0,06 и при этих условиях минимальное значение К+К=0,0185,
3
В случае, когда коэффициент трения снижается (по опытным данным для минеральных покрытий Холопов Ю.В., Лазарев С.Ю., Кислов В.Г. Опыт освоения технологии минеральных покрытий на Калужском турбинном заводе. // Металлообработка. 2003.№1. с. 44-46. Холопов Ю.В., Лазарев С.Ю., Митрофанов Е.А. Экспериментальные исследования влияния минеральных покрытий и ультразвуковой обработки на снижение коэффициентов трения в деталях крупных турбин.// Металлообработка. 2002 г. №6.с. 39-42) до 0,009, то К=0,004 и сумма К2+К3 становится равной 0,009, т.е. потери снижаются в 1,9 раза.
4
Работа, затрачиваемая на перемещение продуктов сгорания и частиц несгоревшего топлива, А
4
При принятых в баллистике допущениях и введении в выражение массы снаряда значение энергии движущегося заряда работа А выражается как:
4
где К=ω/3 m; v - скорость снаряда; ω - масса порохового заряда; m -масса снаряда.
4
4
Коэффициент К, в зависимости от относительной массы заряда (ω/m), изменяется в широких пределах. Минимальное значение К=0,07.
В традиционной внутренней баллистике в данном случае не учитываются следующие факторы:
- влияние на сопротивление соотношения газа и несгоревших частиц пороха;
- влияние на трение газов и частиц о внутреннюю поверхность ствола коэффициента смачивания поверхности и фактического коэффициента трения.
4
При использовании в покрытиях, например, природных минеральных материалов с пониженным коэффициентом смачивания по отношению к газам и низким коэффициентом трения по отношению несгоревшим частицам в соответствии с теоретическими обоснованиями смачиваемости (Зуев В.В. Энергоплотность, свойства минералов и энергетическое строение Земли. СПб Наука 1995 128 с.) и величинами коэффициента трения, полученными на практике, можно полагать, что коэффициент К уменьшится в 6 раз и составит 0,012.
5
5
2
Работа, затрачиваемая на перемещение откатных частей орудия А При классическом подходе А≈0,5 m V (m/M), то есть зависит только от соотношения масс снаряда и откатных частей.
Данный подход не учитывает возможности снижения сопротивлений при движении снаряда по стволу и влияния этого фактора на движение откатных частей.
При допущении, что давление в заснарядном пространстве действует равномерно во все стороны и с учетом того, что сопротивление передвижению снаряда значительно уменьшается, можно полагать, что снижение скорости отката пропорционально снижению сопротивления движению снаряда, что и наблюдалось при испытаниях орудия.
Физически, при принятых допущениях, снижение сопротивления передвижению снаряда приводит к увеличению его скорости, а, следовательно, к увеличению объема заснарядного пространства и падению в нем давления, что снижает скорость отката.
5
При добавлении в формулу работы А коэффициента сопротивлений
и полагая, что работа, затрачиваемая на перемещение откатных частей одинакова при разных сопротивлениях движения снаряда, то при прочих равных условиях изменение скорости отката пропорционально корню квадратному из отношения коэффициентов потерь:
M
0
5
2
то снижение потерь, исходя из опыта стрельб, составляет величину (V/V)=(346/335)=1,07, т.е сопротивления уменьшаются примерно на 7%, а, следовательно, величина работы А снижается на такую же величину.
5
Работа, затрачиваемая на врезание пояска в нарезы А. Уравнение движения снаряда в стволе по (Горохов М.С. Внутренняя баллистика ствольных систем. М.: ЦНИИ информации, 1985) записывается в виде:
где: m - масса снаряда;
a
a
dV/dt - изменение скорости снаряда в зависимости от времени движения, причем V изменяется от 0 до значения начальной скорости вылета; S - площадь сечения ствола;
тек
р - давление газов, зависящее от объема заснарядного пространства и процесса горения пороха;
т
R - сопротивление движению от смятия пояска. Сопротивление движению при врезании пояска в нарезку по данной схеме определяется в функции коэффициента трения μ. При этом в формулах учитывается величина усилия на поясок - μn - работа сопротивления нарезов движению снаряда.
По данным экспериментов значение этой работы составляет 3-10% от дульной энергии.
На основании данных работы (Соломин П.С.Определение коэффициента трения меди о сталь при больших скоростях деформирования. - Изв. вузов, Физика, 1958. №1.) допускают, что на участке трения сопротивление ведущего пояска изменяется пропорционально коэффициенту трения. Износ ведущих поясков и расширение канала не учитываются.
Данные по коэффициенту трения в литературе сильно разнятся ввиду зависимости его от большого количества разных факторов. Коэффициент трения в зависимости от скорости для пары сталь-медь по данным (Соломин П.С.Определение коэффициента трения меди о сталь при больших скоростях деформирования. - Изв. вузов, Физика, 1958. №1.) меняется от 0,38 в начале движения, до 0,03 - 0,04 при скорости 70 м/с.
6
Скорость снаряда изменяется от нуля до начальной скорости вылета, врезание пояска в нарез происходит на начальной стадии движения снаряда при малых скоростях, то принимая среднее значение коэффициента трения 0,28 при скорости в 10 м/с можно, на основании экспериментальных данных допустить, что трение между пояском и нарезом будет снижено в 6 раз. При этом полученная в результате исследований орудийных систем величина данных потерь в долях дульной энергии, составляющая 3-10%, может быть снижена в среднем до 0,95%. Таким образом, величину К можно принять как 0,0095 от дульной энергии вместо 0,07 у штатного орудия. Данная величина учтена в таблице.
Исходя из того, что отношение коэффициентов фиктивной массы (потерь) равно отношению квадратов скоростей, то есть
M
0
0,5
получаем, что V/V=(4,12)=2,03
Поскольку при идеальных условиях в безвоздушном пространстве отношение дальностей выстрелов пропорционально отношению квадратов начальных скоростей выстрела, то оказывается, что при принятых параметрах удвоение дальности стрельбы является реальным при условии устранения большинства потерь в стволе.
В реальных условиях перемещения снаряда в воздушной среде увеличение дальности будет заметно меньшим, чем теоретическое, но значительным.
Величина энергии пороховых газов, идущая на нагрев ствола
Величина энергии, выделяемой сгорающими пороховыми газами, идущая на нагрев ствола, по средним данным составляет 1/3 кинетической (дульной) энергии снаряда. Ствол нагревается весьма неравномерно, как по длине, так и по толщине поперечного сечения.
Кратковременный температурный пик при выстреле составляет 1000-1550°С и распределяется по толщине сечения ствола для стальных стволов следующим образом. На глубине 1,5-1,8 мм от внутренней поверхности ствола температура при одиночном выстреле практически равна температуре окружающей среды, на глубине 1,0-1,3 мм она составляет 50-80°С, на глубине 0,5 мм - в среднем 350°С, на глубине 0,25 мм - 650-750°С, а своего пика достигает в слое толщиной 0,05 мм. Наибольшее количество тепла при этом получает участок канала ствола, непосредственно примыкающий к нарезной части.
Таким образом, видно, что основную тепловую нагрузку от выстрела воспринимают весьма тонкие поверхностные слои материала канала ствола.
Влияние нагрева ствола на кучность и дальность стрельбы определяется следующими факторами:
- разогрев ствола приводит к увеличению внутреннего диаметра и росту кривизны ствола;
- увеличение калибра ствола приводит к росту зазора между снарядом и стволом (максимум до 0,5-0,7 мм), что вызывает биение снаряда при движении по каналу ствола, потери энергии снаряда и общее снижение начальной скорости снаряда;
- дополнительный изгиб ствола при нагреве приводит к изменению угла вылета снаряда (его уменьшению). Увеличению изгиба ствола способствует разностенность ствола и одностороннее его охлаждение (при стрельбе в дождливую погоду).
Указанные явления в целом приводят к существенному уменьшению дальности стрельбы.
Вследствие этого, для устранения недостатков применяемых материалов для внутренней поверхности ствола применяют материалы, позволяющие аккумулировать энергию заряда в тонких поверхностных слоях ствола.
Технический результат - повышение дальности стрельбы орудий и других ствольных систем достигается подбором материалов внутренней поверхности ствола и трущихся частей откатного механизма, обладающих свойствами низкого трения, низкого смачивания газообразными средами, высокой теплоемкостью и низкой теплопроводностью.
Технический результат обеспечивается тем, что в способе формирования защитного покрытия стволов орудий при изготовлении таких систем внутренняя поверхность ствола покрывается наноструктурированными мелкодисперсными минеральными материалами природного происхождения с энергоплотностью не ниже, 80 кДж/см, коэффициентом трения снаряда о нанесенную поверхность в условиях высоких температур не более 0,01, теплоемкостью при 1000°С наносимого покрытия не менее 1350 Дж/(кг⋅К), теплопроводностью при 1000°С не более 2,0 Вт/(м⋅К), с коэффициентом смачивания не выше 0,9, а покрытие толщиной 50-70 мкм наносится на всю длину ствола известными способами, а в условиях эксплуатации покрытие внутренней поверхности ствола формируется на расстоянии только 1,0-1,5 м от казенной части инструментом на основе банника.
Примеры реализации.
Пример 1 Покрытие из серпентина Печенгского рудного поля с заявляемыми свойствами нанесено на всю поверхность ствола. На полигоне проведено 5 выстрелов с замерами температуры ствола на внутренней поверхности и проведен баллистический расчет нагрева ствола в сравнении с испытанными ранее материалами, использованными для поверхностных слоев внутри ствола. Результаты расчета приведены в таблицах 2 и 3
Замеры температуры внутренней поверхности в целом соответствовали расчетным.
Данные показывают, что минеральное покрытие дает наиболее низкую температуру на границе покрытия и аккумулирует энергию на внутренней поверхности ствола снижая уровень нагрева основного тела ствола и препятствуя его повреждениям. Данная энергия дополнительно идет на разгон снаряда.
Пример 2
Внутренняя поверхность ствола (без зарядной коморы) 122-мм гаубицы на расстоянии 700 мм от зарядной коморы покрыта смесью серпентинита и стишовита (двуокиси кремния) до получения матовой поверхности. Увеличение начальной скорости снаряда на полном заряде после 3 выстрелов при далеко не приработанной поверхности составило 0,72% от значения до формирования покрытия, что свидетельствует об увеличении дальности стрельбы.
Данные показывают, что даже частичное снятие сопротивлений в стволе позволяет повышать скорость снаряда и дальность его полета.