СЕРДЕЧНИК ДЛЯ СТРЕЛКОВОГО ОРУЖИЯ ИЗ ТВЕРДОГО СПЛАВА

Полезная модель относится к боеприпасам, в частности к сердечникам с повышенной плотностью для пуль автоматического оружия и винтовок, имеющие высокую пробивную способность и высокую кучность боя.
Известен сердечник, пули для патронов стрелкового оружия выполненный в форме сочетания двух усеченных конусов, которые являются головной и хвостовой частью. Образующие усеченного конуса головной части выполнены под углом 20,0-65,0 градусов с диаметром меньшего основания 0,02-0,3 калибра. Образующие усеченного конуса хвостовой части выполнены с углом от 15 минут до 1 градуса. Наружная поверхность сердечника выполнена с шероховатостью равной Ra 1,25-6,3. (Патент RU №2468332, заявка №2011105037 от 11.02.2011, МПК F42B 12/04).
Недостатком известного технического решения является не технологичность изготовления сердечника. Все поверхности сердечника подвергаются механической обработке (шлифованию). Головная часть конуса имеет площадку диаметром 0,02-0,3 калибра. Такое исполнение головной части снижает пробивную способность сердечника. Материал сердечника не определен, что не позволяет в полной мере оценить его тактико-технические характеристики. Не определены допуски по массе при изготовлении сердечника, что не позволяет гарантировать высокую кучность при стрельбе. Шероховатость поверхности имеет параметр Ra (1,25-6,3). Такая поверхность не оказывает существенного влияния на бронепробиваемость.
C
1/2
Известен твердосплавный сердечник, для пули для снайперского патрона, длина сердечника равна (2,21÷3,48)d, головная часть сердечника выполнена конусообразной формы, имеет контактную площадку, диаметр которой равен (0,018÷0,25)d, где d - калибр пули, поверхность хвостовой части сердечника имеет шероховатость не выше Ra 1,6, масса сердечника равна (34÷62)% массы пули, а твердый сплав сердечника содержит карбид вольфрама по массе (85-96)%, при этом хвостовая часть сердечника имеет форму усеченного конуса с диаметром меньшего основания в хвостовой части и углом наклона образующей к плоскости основания (0,25-1,5)°, соосность конуса головной части и конуса хвостовой части не более (0,02-0,03) мм, разброс по массе сердечника в поле допуска составляет (0,03-0,05) г. Кроме этого, предел прочности материала сердечника на сжатие не менее 4000 МПа, на изгиб не менее 2000 МПа, коэффициент интенсивности напряжений Kj не ниже 8 МПа м, твердость HRA не ниже 85.0 единиц, хвостовая часть сердечника имеет фаску или радиус закругления до 0,15d больший диаметр усеченного конуса хвостовика равен диаметру головной части сердечника и равен (0,72-0,86)d, образующие усеченного конуса головной части выполнены под углом 20,0-65,0° при этом головная часть сердечника соприкасается с внутренней поверхностью головной части оболочки пули только большим основанием усеченного конуса головной части. (Патент на полезную модель RU №170528, заявка №2016114484 от 14.04.2016 МПК F42B 12/04). Данное техническое решение принято в качестве прототипа.
Недостатки известного технического решения является:
Недостаточная бронепробиваемость. Головная часть конуса сердечника имеет площадку диаметром (0,018÷0,25)d, где d-диаметр калибра. Такое исполнение головной части снижает пробивную способность сердечника. Материал сердечника определен как твердый сплав с содержанием карбид вольфрама по массе (85-96)%, что ограничивает область применение твердых сплавов с более высоким содержанием карбида вольфрама.
Разброс по массе сердечника в поле допуска составляет (0,03-0,05) г, что для снайперского сердечника оправдано, то для стрелкового оружия экономически не выгодно.
Задачей заявляемого технического решения повышения поражающей способности пули.
В процессе решения поставленной задачи достигается технический результат, в повышение бронепробиваемости и кучности боя при стрельбе, снижение затрат на изготовление сердечника.
Указанный технический результат достигается заявляемым сердечником для стрелкового оружия, из твердого сплава, имеющим головную и хвостовую части, длина сердечника равна (2,21÷3,48)d, головная часть выполнена конусообразной формы, диаметр основания конуса головной части равен (0,72-0,86)d, поверхность хвостовой части сердечника выполнена с шероховатостью не выше Ra 1,6, по торцу имеет фаску, соосность головной и хвостовой части не более (0,02-0,03) мм, номинальная масса сердечника равна (34÷62) % массы пули, сердечник имеет по массе поле допуска, при этом головная часть сердечника имеет длину равную (0,58÷l,65)d, где d - калибр пули, хвостовая часть сердечника имеет форму цилиндра, диаметр которого равен диаметру основания конуса, головная часть конуса имеет вершину в виде полусферы диаметром не более 0,9 мм, поверхность вершины головной части, головная часть и фаска по торцу хвостовой части сердечника получены прессованием, спеканием и галтовкой, фаска по торцу хвостовой части сердечника равна (0,15÷0,40) мм, твердый сплав сердечника содержит карбид вольфрама по массе (88-98)%, остальное кобальт и имеет предел прочности на изгиб не менее 1475 МПа, отклонение массы сердечника от номинального значения (Мн) находится в пределах поля допуска, равного (0,011÷0,0585)Мн, где Мн - номинальная масса сердечника.
Изменение соотношений конструктивных параметров сердечника вышеуказанных пределов заметно повлияет на его тактико-технические характеристики.
Уменьшение длины сердечника менее 2,21 калибра снижает его массу и снижает пробивное действие из-за уменьшения удельного давления на преграду.
Увеличение длины сердечника более 3,48 калибра снижает пробивное действие из-за уменьшения его устойчивости.
Оптимизация геометрических параметров головной части, выполнение ее в форме конуса с диаметром основания (0,72-0,86)d, и длиной равной (0,58÷1,65)d, где d - калибр пули, изготовление сердечника из более тяжелых сплавов с высоким содержанием карбида вольфрама (97-98%) позволили повысить броневую пробиваемость сердечника. Твердый сплав сердечника содержит карбид вольфрама по массе (88-98)%, остальное кобальт и имеет предел прочности на изгиб не менее 1475 Мпа. Увеличение пробиваемости достигнуто за счет увеличения удельной энергии соударения на единицу площади в начальный период контакта сердечника с броневой преградой.
Сердечник с вершиной конусной части выполненной в виде полусферы, диаметр которой равен не более 0,9 мм, разрушает металлическую броню по смешанному механизму пробития (разрушения). В месте контакта появляются области, с сильно локализованной пластической деформацией, называемые плоскостями адиабатического сдвига (ПАС), в окрестностях которых концентрируется тепло. Быстрое деформирование металла приводит к локализованному нагреву контакта и катастрофическому разрушению брони в виде плавления. Выполняя вершину конусной части сердечника в виде полусферы, диаметр которой равен не более 0,9 мм, мы получаем стабильные результаты по пробитию брони, так как каждый раз повторяется один и тот же механизм пробития с образованием ПАС в первой стадии пробития брони и хрупким разрушение тыльной стороны бронеплиты во второй стадии пробития плиты. При реализации такого механизма пробития, не происходит хрупкого разрушения сердечника, он сохраняет свою форму а, реализация менее энергоемкого, хрупкого разрушения тыльной стороны бронеплиты, сохраняет его кинетическую энергию, а, следовательно, запреградное поражающее действие. Благодаря оптимизации геометрии головной части сердечника (выполнение вершиной конусной части в виде полусферы), в отличие от прототипа, имеющий в головной части контактную площадку реализующий на первой стадии пробития брони очень энергоемкий механизм, растрачивая кинетическую энергию сердечника с образованием ПАС, оставляя при этом значительно меньше энергии для реализации второй стадии, хрупким разрушением тыльной стороны бронеплиты, на первом этапе внедрения в броню предлагаемого сердечника реализуется механизм пробития проколом с расплавлением металла и меньшими потерями кинетической энергии, с запасом, для реализации второго этапа, когда сердечник выходит из брони, а именно хрупкого разрушения тыльной стороны бронеплиты, тем самым повышая запреградное поражающее действие.
Получение поверхности вершины головной части, головной части и фаски по торцу хвостовой части сердечника прессовым инструментом на стадии прессования и галтовки после спекания, позволили значительно снизить затраты на изготовление сердечника. Выполнение хвостовой части сердечника в форме цилиндра упростило технологию его изготовления. Шлифование цилиндрический поверхности до шероховатости Ra не выше Ra 1,6 и наличие фаски по торцу хвостовой часть сердечника равной (0,15÷0,40)мм, позволяет повысить надежность технологического процесса, исключить выпадение сердечника из свинцовой рубашки при сборке пули и снизить затраты на изготовление пули. Отклонение массы сердечника от номинального значения (Мн) в пределах поля допуска равного (0,011-0,0585)Мн, где Мн - номинальная масса, позволяет получать партии сердечников с минимальным разбросом по массе сердечника и повысить кучность стрельбы, за счет уменьшения разброса по массе сердечников предназначенных для одной партии изготовления патронов.
На фиг. 1 представлен сердечник, состоящий из головной части 1 в форме конуса и хвостовой части 2. Вершина конусной головной части 1 сердечника выполнена в виде полусферы 1.1. диаметром D1 не более 0,9 мм. Хвостовая часть 2 имеет форму цилиндра, диаметр которого равен диаметру конуса головной части 1 и равен D2=(0,72-0,86), имеет фаску 2.1 по торцу хвостовой части 2 сердечника. Длина l1 сердечника равна l1=(2,21÷3,48)d, длина 12 головной части 1 сердечника равна 12=(0,58-l,65)d. Проводились сравнительные испытания сердечников изготовленных по прототип и предлагаемому техническому решению.
2
2
Твердосплавные сердечники изготавливали из вольфрамокобальтовых порошков с содержанием карбида вольфрама 92% и 97% по массе и содержанием кобальта 8% и 3% соответственно. Спекание проводили в две стадии: предварительное - с целью удаления пластификатора в водородной атмосфере и окончательное вакуумно-компрессионное в печи VKPgr 50/90/50 фирмы Degussa. Плотность сердечников после спекания равнялась 14,8 г/см и 15,2 г/см у сердечника с содержанием кобальта 8% и 3% соответственно.
Проведено определение пробивной способности пуль, снаряженных сердечниками, изготовленных по прототипу и предлагаемому техническому решению при стрельбе из пулемета РПК74 по ОСТ В3-300-75, по броне марки 2П толщиной 10 мм, установленной вертикально под углом 90° к направлению стрельбы на дистанции 100 м. Процент пробития пули с сердечником, имеющим параметры прототипа, составил 98%. Процент пробития пули с сердечником, имеющим параметры предлагаемого технического решения, составил 100%. Отсутствие операций шлифования поверхности вершины головной части, головной части и фаски по торцу хвостовой части сердечника, позволили снизить затраты на изготовление сердечника до (4-5)%, а шлифование цилиндрический поверхности хвостовой части сердечника до шероховатости Ra не выше Ra 1,6, а наличие фаски по торцу хвостовой часть сердечника равной (0,15÷0,40)мм повысить качество сборки пули.
Результаты сравнительных испытаний подтвердили высокую пробивную способность предлагаемого сердечника и снижение затрат на изготовление по сравнению с прототипом при высокой кучности боя.