АРТИЛЛЕРИЙСКИЙ СНАРЯД К НАРЕЗНОМУ ОРУЖИЮ
ARTILLERY PROJECTILE FOR RIFLED GUN

Изобретение относится к боеприпасам, а более конкретно к артиллерийским снарядам, стабилизируемым вращением.
Как показывает практика, возможности повышения эффективности нарезной артиллерии, связанные с увеличением дальности стрельбы, в значительной степени ограничиваются прочностью сформировавшихся боевых выступов на ведущем пояске при движении снаряда в канале ствола и надежностью закрепления пояска на корпусе во время полета снаряда.
В качестве материала для ведущего устройства применяется в основном красная медь, что можно считать эталонным.
Увеличение мощности дальнобойной артиллерии вынудило поставить вопрос о применении более прочных материалов для ведущих поясков. В связи с этим появились снаряды с поясками из никелевой меди и из более прочного и дешевого мягкого железа (см. книгу Г.М. Третьяков. «Боеприпасы артиллерии». Воениздат, М, 1940, с.187-188).
Ведущие пояски ряда современных снарядов изготавливаются из высокопрочных термостойких термопластов. Такие ведущие пояски уменьшают износ канала ствола, увеличивают начальную скорость снаряда, стабилизируют внутрибаллистические характеристики патронов. Главное, что пластмассовые пояски дешевле медных и стальных, получаемых методом порошковой металлургии (см. книгу В.И.Бакалов, Е.А.Слуцкий. «Современные малокалиберные пушки стран армий НАТО». М., 1990, с.180).
Общим конструктивным недостатком известных снарядов с указанными ведущими поясками является наличие на их наружной поверхности концентратора напряжений в виде глубокой относительной толщины стенки снаряда кольцевой канавки, служащей для закрепления данных поясков.
Как правило, указанные канавки располагаются в наиболее нагруженной при выстреле придонной части снаряда, что неизбежно приводит к повышенной деформации серединной поверхности оболочки снаряда в зоне ведущего пояска и, как следствие этого, нежелательной ее вибрации в момент покидания снаряда ствола орудия в результате быстрого снятия нагрузок и появления обратных по знаку напряжений и деформаций. Это увеличивает начальные нутационные колебания снаряда и его аэродинамическое сопротивление, что негативно впоследствии сказывается на максимальной дальности стрельбы и кучности боя.
Известен принятый за прототип патрон по патенту RU 2206053, МПК F41B 5/02, приор. 29.03.2002, содержащий снаряд с медным ведущим пояском. Для закрепления ведущего пояска на корпусе снаряда выполнена специальная кольцевая канавка. Недостатком данной конструкции является наличие в корпусе указанной канавки, снижающей прочность наиболее нагруженной при выстреле части корпуса. Кроме того, из-за выполнения наружной поверхности ведущего пояска гладкой при выстреле в запоясковой части снаряда формируется «бахрома» из материала пояска, способная разворачиваться пороховыми газами в период последействия в асимметричную «звездочку», уменьшая, тем самым, дальность полета и кучность боя. Кроме того, при выходе из канала ствола снаряд своей «бахромой» также может неравномерно цеплять за нарезы дульной части ствола, вызывая дополнительные и нежелательные нутационные возмущения, негативным образом влияющие на указанные выше показатели эффективности. Наличие ведущего пояска, как отдельного элемента снаряда, и операций, связанных с его изготовлением и монтажом, увеличивают трудоемкость изготовления корпуса снаряда. К недостаткам данной конструкции относятся также высокая стоимость используемой в ведущем пояске дефицитной меди, возможность демонтажа пояска за дульным срезом, трудность контроля качества крепления пояска и утилизации снарядов.
Так, для стрельбы из гранатомета АГС-30 ранее применялись выстрелы ГПД-30 с осколочно-фугасной гранатой. Для придания гранате гироскопической устойчивости она традиционно снабжена медным ведущим пояском. Поясок имеет ширину 2,8 мм, а его фиксация на корпусе гранаты осуществляется путем запрессовки в специально выполненную канавку глубиной 1,5 мм, что составляет 0,4 толщины стенки корпуса гранаты. Вынужденное утонение указанной стенки приводило к значительному повышению деформации серединной поверхности оболочки гранаты в зоне ведущего пояска и, как следствие этого, к образованию на пояске длинной «бахромы», уменьшающей дальность стрельбы и ухудшающей показатели кучности боя. Максимальная дальность стрельбы гранатой указанной конструкции составляла 2100 м, что на 100 м меньше аналогичной дальности лучших зарубежных гранатометов.
Основной задачей изобретения является повышение максимальной дальности стрельбы при условии сохранения габаритных размеров штатного снаряда, в частности, ширины его ведущего пояска, а главное - живучести канала ствола.
Технический результат достигается тем, что в артиллерийском снаряде к нарезному оружию, содержащем стальной корпус и ведущий поясок:
- ведущий поясок составляет с корпусом единое целое и выполнен в виде кольцевых выступов, разделенных кольцевыми канавками;
- ширина стального ведущего пояска не более ширины аналогичного медного ведущего пояска штатного снаряда;
- кольцевые выступы в продольном сечении имеют прямоугольную или трапецеидальную форму с углом профиля не более 40°;
- глубина кольцевых канавок в 1,05-2,5 больше рабочей высоты ведущего пояска;
- отношение максимальных статических усилий, затрачиваемых на формирование рабочих выступов стального и медного поясков не превышает 1,2;
- на поверхность стального ведущего пояска нанесено антифрикционное покрытие.
Изобретение поясняется графическими материалами, где:
на фиг.1 показан артиллерийский снаряд к нарезному оружию с частичным выровом по месту расположения, например, двугребенчатого пояска трапецеидальной формы;
на фиг.2 показан в увеличенном масштабе фрагмент корпуса снаряда.
Предлагаемый артиллерийский снаряд состоит из корпуса 1 и последовательно выполненных на нем и соосно с ним кольцевых выступов 2 (гребней), разделенных кольцевыми канавками 3. При этом ширина 4 стального гребенчатого пояска соответствует ширине аналогичного медного ведущего пояска штатного снаряда, а отношение максимальных статических усилий, затрачиваемых на формирование рабочих выступов стального и медного ведущих поясков, не превышает 1,2. Кроме того, глубина 5 кольцевых канавок не меньше рабочей высоты 6 ведущего пояска, а объем каждой канавки выбран из условия свободного размещения в них вытесняемого при выстреле во время формирования ведущих выступов 2 материала гребней. Для дополнительного снижения износа ствола на поверхность стального ведущего пояска наносится антифрикционное покрытие. Гребенчатый ведущий поясок может изготавливаться из материала корпуса как резанием, так и альтернативным резанию способом, а именно пластическим деформированием, в частности, холодным накатыванием с помощью ролика.
Устройство работает следующим образом. После прохождения гребенчатым ведущим пояском пульного входа канала ствола боевая грань нарезов последовательно вдавливается в гребни 2, образуя на них ведущие выступы формой, ответной нарезам канала ствола. Вытесняемый полем нарезов материал гребней свободно размещается в соответствующем месте кольцевых канавок 3, обеспечивая, тем самым, образование «бахромы» минимальной длины, что является одним из необходимых условий для вылета снаряда из ствола с минимальными возмущениями, а следовательно, возможностью увеличения дальности стрельбы.
Введение указанных технических решений, например, в конструкцию штатного 30-мм гранатометного выстрела ГПД-30 обеспечило при сохранении живучести ствола гранатомета АГС-30 увеличение максимальной дальности стрельбы, в сравнении со штатным образцом, на ~100 м, ликвидировав отставание отечественного гранатометного комплекса АГС-30 от лучших зарубежных, аналогов по одной из главных тактико-технических характеристик - максимальной дальности стрельбы. Достигнуто это путем замены медного ведущего пояска шириной 2,8 мм на сопоставимый с ним по ширине двугребенчатый стальной ведущий поясок, выполненный непосредственно из материала корпуса гранаты - стали 20. При этом, кольцевые выступы в продольном сечении имеют вид равнобокой трапеции с углом профиля 35°, глубина кольцевых канавок превышает рабочую высоту ведущего пояска в 1,5 раза, а усилия статического продавливания медного и стального гребенчатого поясков через канал ствола на участке формирования ведущих выступов составляют 1500 и 1600 кгс соответственно. При нанесении на поверхность стального пояска антифрикционного покрытия максимальное усилие статического продавливания снижается как минимум до 1300 кг, что, как показала практика, благоприятно сказывается на живучести канала ствола.
Таким образом, переход на стальной гребенчатый поясок позволил исключить из конструкции дефицитную и дорогостоящую медь, повысить нагрузочную способность ведущего пояска, что важно для нормального его функционирования в изношенном стволе. Это также упростило утилизацию корпусов снарядов и исключило размеднитель из состава боевого заряда, а главное, обеспечило увеличение максимальной дальности стрельбы, уменьшило технический разброс гранат, увеличило как минимум в 1,2 раза живучесть канала ствола. Кроме того, выполнение ведущего пояска непосредственно из материала корпуса снаряда уменьшает трудоемкость его изготовления на 7-10%.
Аналогичные результаты получены и при отработке нового 57-мм выстрела ВОФ-57 с осколочно-фугасным снарядом.
Положительные результаты всесторонних исследований и натурных стрельбовых испытаний в калибре 30 и 57 мм позволяют гарантировать на снарядах других калибров замену штатных медных ведущих поясков на дешевые стальные гребенчатые с увеличением живучести канала ствола.