ГИЛЬЗА ДЛЯ МЕТАТЕЛЬНОГО ЗАРЯДА
PROPELLANT CHARGE CARTRIDGE

Изобретение относится к боеприпасам, в частности к конструкции сборных артиллерийских гильз с пластмассовым корпусом, и может найти широкое применение при производстве артиллерийских выстрелов раздельно-гильзового и унитарного заряжания.
В настоящее время ведутся работы по совершенствованию артиллерийских выстрелов в направлении увеличения дальности и улучшения кучности стрельбы, повышения эксплуатационных характеристик.
В связи с этим к артиллерийским гильзам предъявляются повышенные требования по обеспечению прочности корпуса и надежной обтюрации гильзой пороховых газов при выстреле.
Особенность этих гильз состоит в том, что они применяются для комплектации выстрелов к мощным орудиям крупных калибров, работающих при высоких давлениях.
Известна гильза (см. П.П.Пущин. Орудийные гильзы. - М.: ГИОП, 1941, с.10), состоящая из дульца, ската, корпуса, фланца, гнезда под средство воспламенения и плоского дна.
Такие гильзы нашли широкое применение для артиллерийских систем унитарного заряжания малых калибров, главным образом к автоматическим пушкам.
Недостатком этого технического решения является сложность изготовления гильз такого типа для выстрелов к мощным артиллерийским орудиям, имеющим зарядную камору большого объема и работающим при высоких рабочих давлениях.
Для установки средства воспламенения, соответствующего метательному заряду, требуется гнездо значительных параметров, вследствие чего плоское дно гильзы будет иметь толщину, превышающую расчетную по прочностным свойствам в 2,0-2,5 раза, что влечет за собой увеличение массы гильзы и значительный расход материалов, идущих на ее изготовление.
2
Задачей данного технического решения являлось создание гильзы для выстрелов к артиллерийским системам калибра не более 30 мм и рабочим давлением до 300 МПа (3000 кгс/см) без предъявления требования по функционированию в орудиях более крупных калибров и давлениях свыше 300 МПа.
Общими признаками с предлагаемой конструкцией артиллерийской гильзы является наличие корпуса, фланца, резьбового гнезда под средство воспламенения, дна и дульца.
Наиболее близкой по технической сути и достигаемому техническому результату является гильза для метательного заряда, содержащая корпус, дульце, дно, сопряженное с корпусом по радиусу, выполненному равным 0,03-0,25 максимального наружного диаметра корпуса, резьбовое гнездо под средство воспламенения, фланец и сосок (патент РФ №2229091, опубл. 20.05.2004 г., БИ №14), принятая авторами за прототип.
Как видно из этого технического решения, выполнение радиуса сопряжения дна с корпусом, равным 0,03-0,25 максимального наружного диаметра корпуса, позволяет использовать данные гильзы в артиллерийских орудиях с давлением более 300 МПа, но до 400 МПа.
К причинам, препятствующим достижению указанного технического результата при использовании известной гильзы для метательного заряда, принятой авторами за прототип, относится то, что в гильзах к артиллерийским системам больших калибров и максимальным рабочим давлением 400 МПа и выше не обеспечивается заданная обтюрация гильзой пороховых газов при выстреле.
Общими признаками с предлагаемой авторами конструкцией гильзы для метательного заряда является наличие корпуса, дульца, дна, сопряженного с корпусом по радиусу, равному 0,03-0,25 максимального наружного диаметра корпуса, резьбового гнезда под средство воспламенения, фланца и соска.
В отличие от прототипа в предлагаемой авторами гильзе для метательного заряда дульце выполнено с толщиной стенки, равной 0,21-0,96 толщины стенки, корпуса в месте перехода образующей поверхности корпуса в дно, а наружный диаметр дульца выполнен равным 0,73-0,98 максимального наружного диаметра корпуса.
В частных случаях, то есть в конкретных формах исполнения, изобретение характеризуется следующими признаками:
- на наружной поверхности корпуса со стороны фланца выполнен цилиндрический участок, а расстояние от фланца до конца цилиндрического участка выполнено равным 0,25-3,1 радиуса сопряжения дна с корпусом;
- резьбовое гнедо под средство воспламенения выполнено со средним диаметром резьбы, равным 0,11-0,34 максимального наружного диаметра корпуса;
- высота соска выполнена равной 1,5-4,0 толщины дна;
- диаметр фланца выполнен не более максимального наружного диаметра корпуса;
- гильза выполнена из латуни;
- гильза выполнена из стали;
- гильза снабжена защитным антикоррозионным покрытием.
Именно это позволяет сделать вывод о наличии причинно-следственной связи между совокупностью существенных признаков заявляемого технического решения и достигаемым техническим результатом.
Указанные признаки, отличительные от прототипа и на которые распространяется испрашиваемый объем правовой охраны, во всех случаях достаточны.
Задачей предлагаемого изобретения является создание гильзы для метательного заряд, работающей при рабочем давлении свыше 400 МПа с обеспечением заданной обтюрации пороховых газов при выстреле.
Указанный технический результат при осуществлении изобретения достигается тем, что в известной гильзе для метательного заряда, содержащей корпус, дульце, дно, сопряженное с корпусом по радиусу, выполненному равным 0,03-0,25 максимального наружного диаметра корпуса, резьбовое гнездо под средство воспламенения, фланец и сосок, особенность заключается в том, что дульце выполнено с толщиной стенки, равной 0,21-0,96 толщины стенки корпуса в месте перехода образующей внутренней поверхности корпуса в дно, а наружный диаметр дульца выполнен равным 0,73-0,98 максимального наружного диаметра корпуса.
Новая совокупность конструктивных элементов, а также наличие связей между ними, позволяют в частности за счет:
- выполнения толщины стенки дульца, равной 0,21-0,96 толщины стенки корпуса в месте перехода образующей внутренней поверхности корпуса в дно, обеспечить необходимую обтюрацию гильзой пороховых газов и прочность корпуса гильзы при выстреле. Обтюрация осуществляется вследствие того, что под давлением пороховых газов происходит упругопластическое расширение гильзы, которое приводит к выбору зазора между каморой и гильзой. При толщине стенки корпуса менее 0,21 толщины стенки корпуса в месте перехода образующей внутренней поверхности корпуса в дно при воспламенении метательного заряда в гильзе металл в сечениях дульца под действием давления пороховых газов деформируется в радиальном направлении. С ростом давления пропорционально растет радиальная деформация и, соответственно, напряжения в этих сечениях. При превышении радиальных напряжений предела прочности металла происходит разрушение стенки дульца с образованием продольных трещин и прорывом пороховых газов, имеющих в своем составе до 40% токсичного газа - окиси углерода (CO), между гильзой и каморой орудия. Попадание указанных газов в боевое отделение танка, БМП или САО ведет к снижению условий жизнедеятельности и работы орудийных расчетов. При толщине стенки дульца более 0,96 толщины стенки корпуса в месте перехода образующей внутренней поверхности корпуса в дно при низких давлениях пороховых газов деформации дульца в радиальном направлении недостаточно для прижатия стенок дульца к каморе орудия и тем самым обеспечения обтюрации;
- выполнение наружного диаметра дульца, равным 0,73-0,98 максимального наружного диаметра корпуса, обеспечить обтюрацию и экстракцию, то есть извлечение стреляной гильзы из каморы полуавтоматикой орудия. При наружном диаметре дульца менее 0,73 максимального наружного диаметра корпуса время деформации стенок дульца до прижатия их к каморе больше, чем время прохождения потока пороховых газов по зазору между гильзой и каморой, вследствие чего происходит прорыв пороховых газов за казенный срез. При наружном диаметре дульца более 0,98 максимального наружного диаметра корпуса после выстрела дульце гильзы вследствие остаточных деформаций оказывается плотно прижатым к стенкам каморы и стреляная гильза не экстрактируется из каморы орудия.
Признаки, характеризующие изобретение в конкретных формах исполнения, позволяют, в частности, за счет:
- выполнения на наружной поверхности корпуса со стороны фланца цилиндрического участка на расстоянии от фланца до конца цилиндрического участка, равном 0,25-3,1 радиуса сопряжения дна с корпусом, обеспечить гарантированную экстракцию гильзы. При расстоянии от фланца до конца цилиндрического участка менее 0,25 радиуса сопряжения дна с корпусом не создается достаточного зазора между гильзой и каморой, чтобы в полной мере использовать упрочнение гильзы в процессе выстрела для снижения конечных натягов. При расстоянии от фланца до конца цилиндрического участка более 3,1 радиуса сопряжения дна с корпусом создается увеличенный зазор внизу корпуса, а чрезмерное увеличение начального зазора не приводит к снижению конечного натяга, так как в этом сечении из-за повышенных радиально-осевых деформаций превышается предел текучести металла корпуса и пластические деформации корпуса осуществляются без его упрочнения;
- выполнения среднего диаметра резьбы, равным 0,11-0,34 максимального диаметра корпуса, обеспечить прочность дна при выстреле и надежную экстракцию. При среднем диаметре резьбы менее 0,11 максимального диаметра корпуса при стрельбе с высокими рабочими давлениями нарушается целостность резьбы, ухудшается плотность прилегания витков резьбового соединения «гнездо-средство воспламенения», что ведет к прорыву пороховых газов за казенный срез орудия. При среднем диаметре резьбы более 0,34 максимального диаметра корпуса ухудшается плотность прилегания витков, что также приводит к прорыву пороховых газов;
- выполнения высоты соска, равной 1,5-4,0 толщины дна, обеспечить необходимую прочность дна гильзы при выстреле и ее надежную экстракцию. При высоте соска менее 1,5 толщины дна происходит резкий рост усилия защемления гильзы в каморе и ухудшение ее экстракции полуавтоматикой орудия. При высоте соска более 4,0 толщины дна прогибающие напряжения значительно превышают прочностные характеристики, что приводит к образования кольцевых надрывов, трещин и прорыву пороховых газов;
- выполнения диаметра фланца не более максимального наружного диаметра корпуса обеспечить автоматическую подачу выстрела из звеньевой ленты. При диаметре фланца более наружного диаметра корпуса усложняется подача патронов в камору автоматических орудий вследствие возможных утыканий выступающего фланца в элементы механизма подачи и заряжания;
- выполнение артиллерийских гильз из латуни или стали позволяет расширить сырьевую производственную базу и изготавливать изделия, наиболее полно удовлетворяющие предъявляемым требованиям;
- нанесение на гильзу защитного антикоррозионного покрытия позволяет обеспечить защиту от воздействия коррозии в процессе хранения и эксплуатации.
Вышеуказанные признаки, отличающие предлагаемое техническое решение от прототипа, не выявлены в других технических решениях и не известны из уровня техники в процессе проведения патентных исследований, что позволяет сделать вывод о соответствии изобретения критерию «новизна».
Исследуя уровень техники в ходе проведения патентного поиска по всем видам сведений, доступных в странах бывшего СССР и зарубежных странах, обнаружено, что предлагаемое техническое решение явным образом не следует из известного на сегодня уровня техники, следовательно, можно сделать вывод о соответствии критерию «изобретательский уровень».
Сущность изобретения заключается в том, что гильза для метательного заряда содержит корпус, дульце, дно, сопряженное с корпусом по радиусу, выполненному равным 0,03-0,25 максимального наружного диаметра корпуса, резьбовое гнездо под средство воспламенения, фланец и сосок, особенность заключается в том, что дульце выполнено с толщиной стенки, равной 0,21-0,96 толщины стенки корпуса в месте перехода образующей внутренней поверхности корпуса в дно, а наружный диаметр дульца выполнен равным 0,73-0,98 максимального наружного диаметра корпуса.
Сущность предлагаемого изобретения поясняется чертежами, где на фиг.1 представлена гильза для метательного заряда, на фиг.2 показан вариант исполнения гильзы для метательного заряда.
к max
к
д
Предлагаемая гильза для метательного заряда состоит из корпуса 1, дна 2, резьбового гнезда под средство воспламенения 3, соска 4, фланца 5, дульца 6, где D - максимальный наружный диаметр корпуса, t - толщина стенки корпуса в месте перехода образующей внутренней поверхности корпуса в дно, D - наружный диаметр дульца,  - толщина стенки дульца.
д
с
ср
ф
к max
В частных случаях, то есть в конкретных формах исполнения в гильзе на наружной поверхности со стороны фланца, выполнен цилиндрический участок длиной - l, толщина дна - Т, высота соска - H, средний диаметр резьбы гнезда под средство воспламенения - d, диаметр фланца - D, максимальный диаметр корпуса - D, R - радиус сопряжения дна с корпусом.
Вышеописанное устройство работает следующим образом.
Гильзу с метательным зарядом досылают в камору орудия. После срабатывания средства воспламенения, размещенного в гнезде 3, происходит воспламенение и сгорание метательного заряда. При этом давление пороховых газов воздействует на стенки дульца гильзы, которые, деформируясь, прижимаются к каморе орудия и обеспечивают надежную обтюрацию. После произведения выстрела стенки дульца в результате упругих деформаций обеспечивают зазор и, тем самым, нормальное извлечение стреляной гильзы.
Выполнение гильзы для метательного заряда в соответствии с изобретением позволяет создать гильзу, работающую при давлении более 400 МПа, имеющую гарантируемую обтюрацию пороховых газов с необходимой прочностью корпуса и надежной экстракцией стреляной гильзы полуавтоматикой орудия.
Изобретение может быть использовано при разработке боеприпасов различного назначения и калибров.
Указанный положительный эффект подтвержден испытаниями опытных образцов гильз для метательного заряда, выполненных в соответствии с изобретением.
В настоящее время разработана конструкторская документация, проведены испытания, намечено серийное производство.