АРТИЛЛЕРИЙСКИЙ ПАТРОН
ARTILLERY CARTRIDGE

Изобретение относится к боеприпасам унитарного заряжания, а более конкретно к артиллерийским безгильзовым патронам для автоматических гранатометов.
Уровень данной области техники характеризует конструкция осколочного снаряда к артиллерийскому патрону, описанная в патенте US 4327643, F42B 13/48, 1982 г., который имеет композитный осколочный корпус, включающий коаксиально смонтированные наружную тонкостенную оболочку, слой уложенных шариков и собственно корпус, оснащенный сеткой полуготовых осколков, сформированных пересекающимися встречно многозаходными рифлениями.
Оболочка и корпус в конструкции известного снаряда механически связаны между собой, а по концам зафиксированы в переходной втулке, где установлен головной взрыватель, и ведущим пояском, который в форме бандажного кольца обжимает состыкованные торцами обечайку и днище корпуса. Ведущий поясок запрессован на многочисленные рифли, выполненные на дне общей кольцевой канавки, имеющей поднутрение по форме «ласточкин хвост», что обеспечивает их прочное сцепление в конструктивном единстве.
Внутри рифленого корпуса закреплен разрывной заряд бризантного взрывчатого вещества, взаимодействующего с головным взрывателем.
Днище корпуса оснащено полым хвостовиком, сужающимся кзади, имеющим сквозные отверстия сообщения с его полостью - поднутрением, где стабилизируется давление, предотвращая задонное разряжение и турбулентность набегающего потока, что снижает аэродинамическое торможение артиллерийского снаряда при полете на траектории к цели.
Известный артиллерийский снаряд характеризуется повышенной эффективностью осколочного поражения, высокой плотностью осколочного поля с заданным расчетным углом разлета осколков оптимальной формы и массы.
Недостатком известного осколочного снаряда является низкая продольная жесткость конструкции в местах стыковки боевой части с хвостовиком и переходной головной втулкой, которые при этом являются балластом массы, практически не используемой для формирования поражающих осколков.
Кроме того, метательный пороховой заряд осколочного снаряда размещается в автономной гильзе, которая при выстреле экстрактируется, что ограничивает область боевого применения этого боеприпаса, в частности, в закрытых объемах стрельбы, где необходимо устанавливать защитные экраны, а использованные гильзы собирать.
Более совершенным является выбранный в качестве наиболее близкого аналога артиллерийский унитарный патрон к автоматическому гранатомету, описанный в патенте RU 2135938, F42B 5/18, 1999 г., который включают неразъемно связанные между собой боевую часть, содержащую головной взрыватель и ведущий поясок, и камеру сгорания, заполненную метательным пороховым зарядом, выполняющую функции гильзы.
Камера сгорания, жестко закрепленная на корпусе боевой части, оснащена торцевой диафрагмой с выходными отверстиями для генерируемых пороховых газов и центральным капсюлем-воспламенителем, взаимодействующим с пороховым метательным зарядом.
Использование в этом патроне так называемой безгильзовой схемы позволяет перераспределить массу боеприпаса, увеличив долю его боевой части, что повышает эффективность применения по назначению или снижает весовую нагрузку на боевой расчет гранатомета при заданной эффективности осколочного поражения.
Исключение процесса распатронирования при выстреле повышает стабильность горения порохового метательного заряда и исключает экстракцию гильз-втулок. При установке гранатомета в замкнутых объемах не требуется сбор горячих гильз и укладка их в ящики или установка специальных отражателей, что повышает боевую мобильность.
Другим преимуществом известного патрона является выполнение ведущего пояска заодно с корпусом снаряда, из монолита его несущего днища, что повышает жесткость компактной конструкции боеприпаса, дополнительно сокращая расход дефицитной меди.
Однако недостатком известного артиллерийского патрона является неудовлетворительное поражающее действие из-за произвольного нерегулируемого дробления корпуса боевой части, определяемого вероятностным характером образования неоптимальных поражающих элементов с широким диапазоном разброса их массы, формы и скорости разлета.
Задачей, на решение которой направлено настоящее изобретение, является повышение эффективности осколочного поражающего действия артиллерийского патрона.
Требуемый технический результат достигается тем, что в известном артиллерийском патроне, содержащем боевую осколочную часть с головным взрывателем и ведущим пояском, выполненным из монолита днища корпуса, на котором неразъемно закреплена камера сгорания порохового метательного заряда, сообщающегося с капсюлем-воспламенителем, установленным в торцевой диафрагме, согласно изобретению, в корпусе выполнен в виде двух коаксиальных оболочек, жестко связанных с кольцевым выступом автономного днища, между которыми помещена дополнительная обойма из литьевого полимерного материала, несущая равно распределенные шарики из тяжелого сплава или металла.
Отличительные признаки обеспечили повышение эффективности осколочного действия артиллерийского снаряда, совмещенного с неотделяемой гильзой, за счет оснащения его корпуса композитным осколочным блоком из готовых поражающих элементов, распределенных в несущей обойме, технологичного при изготовлении и надежного в эксплуатации стрельбой.
Выполнение корпуса снаряда в виде двух коаксиальных оболочек, во первых, кроме несущих конструкционных функций, обеспечивает выполнение основных функций назначения: внутренняя оболочка служит источником поражающих элементов при дроблении от подрыва бризантного заряда, которая используется для размещения дополнительного композитного осколочного блока с готовыми поражающими элементами, силового и самодостаточного, а во-вторых, наружная тонкостенная оболочка является аэродинамическим покрытием, минимизирующим торможение снаряда в полете.
Жесткая связь оболочек корпуса с обоих торцов между собой непосредственно и через кольцевой выступ несущего днища, на котором смонтирован композиционный осколочный блок, создает посредством геометрического и силового замыкания структурных элементов монолитность сборному корпусу, характеризующемуся заданным регулируемым дроблением.
Размещение распределенных шариков в объеме несущей обоймы создает конструктивное единство в форме автономной сборочной единицы, что повышает технологичность ее изготовления и боеприпаса в целом, обеспечивает заданное поле разлета готовых поражающих элементов.
Выполнение обоймы, несущей уложенные шарики, из литьевого полимерного материала является наиболее простым и доступным способом изготовления сборной конструкции осколочного блока из необходимых по массогабаритным параметрам поражающих элементов.
Укрепление осколочных шариков в обойме из литьевого полимерного материала исключает люфты, зазоры и любые свободные объемы, в которых могут создаваться дисбалансы при осевом вращении снаряда на траектории, отрицательно влияющие на его продольную стабильность и, в конечном счете, снижающие точность стрельбы.
Выполнение готовых поражающих элементов в форме шариков из тяжелого сплава или металла, плотного и прочного, обеспечивает высокие дальность их разлета и проникающую способность, что повышает эффективность осколочного действия артиллерийской гранате.
Рациональное конструктивное решение артиллерийского боеприпаса позволило в тех же массогабаритных параметрах использовать в качестве готовых поражающих элементов шарики из плотного и прочного материала, например тяжелого сплава ВНЖ-90, обеспечив тем самым повышенную эффективность осколочного действия.
Кольцевой профилированный выступ днища служит для базирования и крепления структурных составляющих оболочек корпуса и обоймы с шариками в форме композитного монолита, формирующего заданное осколочное поле при подрыве снаряда.
Следовательно, каждый существенный признак необходим, а их совокупность в устойчивой взаимосвязи являются достаточными для достижения новизны качества, не присущей признакам в разобщенности, то есть поставленная техническая задача решается не суммой эффектов, а новым сверхэффектом суммы признаков.
Проведенный сопоставительный анализ предложенного технического решения с выявленными аналогами уровня техники, из которого явным образом изобретение не следует для специалиста по артиллерийским боеприпасам, показал, что оно не известно, а с учетом возможности практического серийного изготовления унитарного артиллерийского патрона, можно сделать вывод о соответствии критериям патентоспособности.
Сущность изобретения поясняется чертежом предложенного артиллерийского патрона, который имеет чисто иллюстративную цель и не ограничивает объема притязаний формулы.
Снаряд содержит несущее днище 1, на котором монтируются структурные элементы: боевая часть с головным взрывателем 2 и камера 3 сгорания с центральным капсюлем-воспламенителем 4.
Боевая часть включает разрывной заряд 5 бризантного взрывчатого вещества, помещенный в цилиндрической внутренней оболочке 6 корпуса, которая запрессована вовнутрь кольцевого выступа 7 днища 1.
Конгруэнтно оболочке 6 корпуса установлен композитный блок готовых поражающих элементов, изготовленный автономно в качестве сборочной единицы, который содержит плотно уложенные шарики 8 из тяжелого сплава или металла, скрепленные литьевым полимерным материалом (полиамидом, полиэтиленом и т.п.), образующим несущую обойму 9.
Блок 8-9 опирается на кольцевой выступ 7 днища 1, сверху уплотняется через прокладки 10 вкладышем 11, который размещается внутри тонкостенной оболочки 12 корпуса, служащей аэродинамическим обтекателем.
Нижний торец оболочки 12 посредством завальцовки закатан в наружный профиль выступа 7 днища 1, образуя замковое их соединение.
Верхний край оболочки 12 (обтекателя) загнут на торец внутренней оболочки 6 корпуса и жестко защемлен посредством головного взрывателя 2, который в упор завинчен во внутреннюю резьбу оболочки 6, чем формируется монолитность соединяемых элементов.
Камера 3 сгорания выполнена в виде наполненной пороховым метательным зарядом 13 втулки, ввинченной в хвостовик 14 днища 1.
В нижнем торце камеры 3 сгорания имеется поперечная диафрагма 15, несущая центральный капсюль-воспламенитель 4, по периметру которой распределены выходные отверстия 16, перекрытые сгорающей мембраной 17, которая удерживает пороховой заряд 13.
Пороховой метательный заряд 13 сверху нагружен пластинчатой пружиной 18, которая предотвращает перемещения и перетирания гранулята пороха в служебном обращении и при транспортировке.
В радиальном зазоре между камерой 3 сгорания и хвостовиком 14 днища 1 помещен силиконовый уплотнитель 19.
На днище 1 выполнен радиальный выступ 20, который служит в качестве ведущего пояска, врезающегося в боевые грани спиральных нарезов ствола оружия при выстреле.
Функционирует предложенный артиллерийский патрон следующим образом.
При выстреле импульс от капсюля-воспламенителя 4 поджигает пороховой метательный заряд 13, горение которого образует газообразные продукты, резко повышающие давление в камере 3. Газообразные продукты прожигают (проламывают) мембрану 17 и струйно через свободные отверстия 16 в диафрагме 15 интенсивно выбрасываются в замкнутый объем казенной части оружия, создавая реактивно направленный импульс силы, в результате чего снаряд ускоренно перемещается по стволу.
При движении по стволу радиальный выступ 20 днища 1 врезается в боевые грани спиральных его нарезов, образуя винтовую пару, в результате чего при движении по стволу снаряд закручивается относительно продольной оси, что стабилизирует его полет на траектории к цели.
Выполняющая функции гильзы патрона камера 3 сгорания выстреливается, не отделяясь от снаряда.
При встрече снаряда с преградой срабатывает головной взрыватель 2, инициируя подрыв бризантного заряда 5, срабатывание которого формирует ударную и детонационную волны, распространяющиеся из центра к периферии.
При этом под действием ударной волны разрушаются, образуя осколочное поле поражающих элементов, внутренняя оболочка 6 корпуса, композитный блок 8-9 и тонкостенная оболочка 12.
Оболочка 6 корпуса дробится ориентированно укладке шариков 8, формируя фрагменты вытянутой формы, продавливаемые в зазоры между ними, разрезая при этом перемычки полимерной обоймы 9.
Тяжелые компактные шарики 8 разгоняются инерционно и практически не деформируются под действием ударной волны, сохраняя оптимальную для аэродинамики сферическую форму.
Организованное таким образом раздельно-последовательное формирование и разлет мерных фрагментов структурных элементов композитного осколочного блока боевой части предложенного боеприпаса обеспечивает повышение эффективности поражающего действия, что нашло подтверждение при стационарных подрывах опытных образцов изделий предложенной конструкции.
При этом более компактные шарики 8 из тяжелого сплава имеют меньшее аэродинамическое сопротивление и более высокую пробивающую способность.
Приведенная площадь осколочного поражения, сравнительно со штатной гранатой, увеличена в 2,5-3 раза.
Согласно рабочей документации на предложенный унитарный артиллерийский 40-мм патрон к автоматическому гранатомету изготовлена партия изделий для комплексных испытаний стрельбой, с целью практической реализации Заказчиком при постановке на вооружение.