ПУЛЯ ДЛЯ СТРЕЛКОВОГО ОРУЖИЯ С СЕРДЕЧНИКОМ ТВЕРДОСПЛАВНЫМ

Полезная модель относится к боеприпасам, в частности к пулям с твердосплавным сердечником с повышенной плотностью для автоматического оружия и винтовок, имеющим высокую пробивную способность, высокую кучность боя и сниженные затраты на изготовление.
Известна пуля для патронов стрелкового оружия, включающая оболочку, свинцовую рубашку и сердечник, отличающаяся тем, что сердечник выполнен по форме в виде сочетания, по меньшей мере, двух усеченных конусов головной и хвостовой частей, при этом образующие усеченного конуса головной части выполнены под углом 20,0-65,0° с диаметром меньшего основания 0,02-0,3 калибра, а образующие усеченного конуса хвостовой части выполнены с углом от 15 мин до 1°, при этом сердечник смонтирован в оболочке с фиксацией его положения - спереди в зоне головной части оболочки, а в тыльной части упором усеченного конуса хвостовой части сердечника через свинцовую рубашку о внутреннюю поверхность оболочки. (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). Конус хвостовой части так же получают шлифованием. 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.
Известна пуля для стрелкового оружия с твердосплавным сердечником содержащей оболочку, свинцовую рубашку и твердосплавный сердечник, имеющий головную и хвостовую части, длина сердечника равна (2,21÷3,48)d, смещение заднего торца сердечника от заднего торца оболочки равно (0,1÷0,4)d, головная часть сердечника выполнена конусообразной формы, диаметр основания конуса головной части равен (0,72-0,86)d, имеет фаску по торцу хвостовой части, номинальная масса сердечника равна (34÷62)% массы пули, отличающийся тем, что головная часть сердечника имеет длину равную (0,58÷1,65)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., все поверхности сердечника получены прессованием, спеканием и галтовкой, фаска по торцу хвостовой часть 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. (Патент на полезную модель RU №193315, заявке №2019113549 от 06.05.2019 МПК F42B 12/04). Данное техническое решение принято в качестве прототипа.
Недостатком данного технического решения является не технологичность изготовления сердечника, повышающая затраты на изготовление пули. Часть сердечников после операции спекания и последующей галтовки не проходит контроль по параметрам массы или геометрии хвостовой части сердечника. При высокотемпературном спекании сердечника из твердого сплава поверхности сердечника имеют отклонения от цилиндричности, отклонения от круглости, повышенную шероховатость в результате частичного припекания частиц твердого сплава и другие дефекты, которые выводят за пределы допуска сердечник.
Задачей заявляемого технического решения является повышение поражающей способности пули.
В процессе решения поставленной задачи достигается технический результат, заключающийся в снижении выбраковки сердечника по параметрам геометрия, масса и как следствие снижение себестоимости сердечника и пули в целом, повышение кучности боя при стрельбе.
Указанный технический результат достигается пулей для стрелкового оружия с сердечником твердосплавным, содержащей оболочку, свинцовую рубашку, длина пули равна (3,52-4,60)d, твердосплавный сердечник, имеющий головную и хвостовую части, длина сердечника равна (2,21÷3,48)d, смещение заднего торца сердечника от заднего торца оболочки равно (0,1÷0,4)d, головная часть сердечника имеет длину, равную (0,58÷1,65)d, выполнена в виде конуса, диаметр основания конуса головной части равен (0,72-0,86)d, головная часть конуса имеет вершину в виде полусферы диаметром не более 0,9 мм, хвостовая часть сердечника имеет форму усеченного конуса, больший диаметр которого равен диаметру основания конуса головной части, меньший диаметр равен (0,68-0,86)d, где d - калибр пули, хвостовая часть, по торцу, имеет фаску равную (0,15÷0,40) мм, соосность конуса головной части и усеченного конуса хвостовой части не более (0,02-0,03) мм, номинальная масса сердечника равна (34÷62) % массы пули, все поверхности сердечника получены прессованием, спеканием и галтовкой, при этом конусная часть хвостовой части имеет механическую обработку поверхности в пределах (0,1-99)%, 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 пули заметно повлияет на ее тактико-технические характеристики.
Уменьшение длины пули менее 3,52 калибра приводит к уменьшению массы пули и сердечника и, следовательно, к уменьшению пробивного действия и значительному изменению баллистических характеристик патрона. Увеличение длины пули более 4,60 калибра приводит к увеличению массы пули и, следовательно, импульса отдачи патрона. При этом увеличивается давление пороховых газов и скорость подвижных частей оружия, что приводит к его более быстрому износу. Возникает трудность стабилизации пули на траектории и ухудшается кучность стрельбы.
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 сердечника, 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 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 образованию 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, реализация менее энергоемкого, хрупкого разрушения тыльной стороны бронеплиты, сохраняет его кинетическую энергию, а следовательно, запреградное поражающее действие. Получение всех поверхностей сердечника прессовым инструментом на стадии прессования и галтовки после спекания, позволили значительно снизить затраты на изготовление сердечника, а выполнение хвостовой части сердечника в форме усеченного конуса, больший диаметр которого равен диаметру основания конуса головной части, меньший диаметр равен (0,68-0,86)d, наличие фаски по торцу хвостовой часть сердечника равной (0,15÷0,40)мм, позволели повысить надежность технологического процесса, исключить выпадение сердечника из свинцовой рубашки при сборке пули и снизить затраты на изготовление пули и патрона в целом.
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.
Механическая обработка шлифованием конуса хвостовой части сердечника в пределах (0,1-99)% поверхности позволяет снизить выбраковку сердечника по параметрам геометрии и массы. Такой брак образуется в результате процесса высокотемпературного спекания сердечников. После спекания сердечника из твердого сплава поверхности имеют отклонения от цилиндричности, отклонения от круглости, повышенную шероховатость в результате частичного припекания частиц твердого сплава и другие дефекты, которые выводят за пределы допуска сердечник. Большая часть данных дефектов не устраняется голтовкой, а устраняется частичным шлифованием конуса хвостовой части сердечника в пределах (0,1-99)% поверхности.
Соотношения конструктивных параметров патрона определены в зависимости от калибра пули d.
0
0
1
1
2
На фиг. 1 представлена пуля, состоящая из биметаллической оболочки 1, свинцовой рубашки 2 и твердосплавного сердечника 3. Сердечник 3 состоит из головной части 3.1 в форме конуса и хвостовой части 3.2. Вершина конусной головной части 3.1 сердечника выполнена в виде полусферы 3.1.1. диаметром D1 не более 0,9 мм. Хвостовая часть 3.2 имеет форму усеченного конуса, больший диаметр D=(0,72-0,86)d которого равен диаметру основания конуса головной части, меньший диаметр равен D2=(0,68-0,86)d, имеет фаску 3.2.1 по торцу хвостовой части сердечника 3. Длина l сердечника 3 равна l=(2,21÷3,48)d, длина l головной части 3.1 сердечника 3 равна l=(0,58-l,65)d, смещение заднего торца сердечника 3 от заднего торца оболочки 1 равно l=(0,1÷0,4)d.
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. Сборка пуль и патронов проводилась на ФКП АПЗ «Вымпел»
Проводился анализ сердечников изготовленных по прототипу и предлагаемому техническому решению. Так шлифование цилиндрический части поверхности сердечника в пределах (0,1-99)% позволяет вернуть в число годных более 98% сердечников не прошедших первоначальный контроль по геометрии и массе, снижая тем самым процент брака и себестоимость изготовления сердечника и пули в целом.
Результаты сравнительных испытаний подтвердили высокую пробивную способность предлагаемого сердечника и снижение затрат на изготовление по сравнению с прототипом при сохранении высокой кучности боя.
Таким образом, совокупность всех указанных в формуле соотношений конструктивных параметров, обеспечивает создание пули, которая имеет высокие характеристики по кучности и пробивному действию и на (10-20)% меньше затрат на ее изготовление.