Устройство стабилизации снаряда в канале ствола танковой пушки

Полезная модель относится к технике боеприпасов и может быть использована для модернизации конструкции существующих артиллерийских снарядов или производства новых, применяемых при стрельбе из гладкоствольных танковых пушек.
В настоящее время для стрельбы из танковых пушек применяются снаряды, имеющие обтюрирующие устройства в виде медных поясков, расположенных в кольцевых канавках в корпусе снаряда. При движении снаряда по каналу ствола обтюрирующие устройства взаимодействуют с внутренней поверхностью канала ствола и центрируют снаряд в его полости.
При выстреле воздействие высокотемпературных продуктов горения порохового заряда на внутреннюю часть канала ствола приводит к термопластическому износу и температурному расширению канала ствола пушек. Температурное расширение ствола и износ увеличивается с каждым последующим выстрелом. Причем износ канала ствола происходит не равномерно по длине ствола, также этому процессу способствует электрохимическая коррозия стального ствола после взаимодействия с остатками меда (от обтюрирующих поясков) после выстрела.
Вследствие этого диаметр внутренней поверхности канала ствола, определяющий калибр оружия, становится больше, при этом происходит увеличение зазора Δ между обтюрирующим устройством снаряда и внутренней поверхностью канала ствола (фиг. 1), а в местах неравномерного износа канала ствола данный эффект приобретает более выраженный характер. В результате увеличиваются поперечные колебания снаряда и происходит дестабилизация снаряда при движении в канале ствола, снижение давления пороховых газов, эффективность выстрела. Ударное воздействие корпуса снаряда на ствол увеличивает его износ, снижает живучесть канала ствола. Кроме того, при выходе снарядов из канала ствола они приобретают большие углы нутации а (фиг. 1), движение снарядов на траектории становится менее устойчивым и, как следствие, внешнебаллистические характеристики оружия (начальная скорость снаряда, дальность стрельбы и точность) ухудшаются.
Ведущие устройства широко используются в конструкции артиллерийских снарядов (на пример в [1]), однако дополнительные элементы, стабилизирующие снаряд при движении в канале ствола путем компенсации температурного расширения и неравномерного износа ствола пушек до настоящего времени не использовались.
Близким по технической сущности к предлагаемому техническому решению является авиационный артиллерийский снаряд с устройством компенсации температурного расширения ствола пушки [2], содержащий корпус с кольцевыми канавками, баллистический наконечник, шашку, центрирующее утолщение, медный ведущий поясок, свинцовое уплотнительное кольцо и донный взрыватель, и снабженный устройством компенсации температурного расширения ствола пушки, выполненным в виде кольца из меди или полимера, установленного путем запрессовки в кольцевую выточку центрирующего утолщения.
Недостатком описанного боеприпаса является то, что наружный диаметр устройства компенсации температурного расширения канала ствола (передний обтюрирующий поясок) формируется при врезании в канал ствола и далее остается постоянным при движении. Диаметр же канала ствола вследствие неравномерного износа переменен по длине ствола, что приводит к появлению зазора между обтюрирующим пояском и каналом ствола и нарушению работы устройства компенсации.
Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому техническому решению является артиллерийский снаряд с устройством стабилизации для гладкоствольной пушки [3], содержащий корпус снаряда с устройством стабилизации при движении в канале ствола, которое состоит из переднего и заднего обтюрирующих поясков, каждый из которых состоит из двух плоских колец подвижного металлического и полимерного упругодеформируемого в радиальном направлении жестко закрепленного.
Недостатком данного боеприпаса является то, что ввиду низкой температуростойкости полимерного материала, из которого изготовлено плоское неподвижное полимерное кольцо, значительных давлений и температур, воздействующих на него со стороны пороховых газов, возможно прогорание полимерного кольца и пробой пороховых газов между стенками снаряда и внутренней поверхности ствола.
Проблемой, решаемой данной полезной моделью является недостаточная устойчивость движения снаряда в канале ствола вследствие температурного расширения и неравномерного износа канала ствола пушки, быстрого износа или прогорания полимерных обтюрирующих устройств.
Данная проблема решается путем использования в конструкции снаряда устройства стабилизации при движении в канале ствола путем компенсации температурного расширения и неравномерного износа ствола танковой пушки, выполненным в виде переднего и заднего обтюрирующих поясков, задний обтюрирующий поясок представляет собой кольцо, изготовленное из полимерного материала с отверстиями, а передний обтюрирующий поясок состоит из выполненных за одно тарельчатого металлического кольца, изготовленного из мягкого металла, например меди и полимерного упругодеформируемого в радиальном направлении кольца, обращенных в сторону донной части снаряда и подвижного металлического кольца, при этом внешний диаметр заднего обтюрирующего пояска, тарельчатого металлического и полимерного упругодеформируемого в радиальном направлении кольца больше калибра снаряда.
На фиг. 2 изображено устройство стабилизации снаряда в канале ствола танковой пушки, состоящее из снаряда 1 с устройством стабилизации при движении в канале ствола танковой пушки 2. Устройство стабилизации снаряда в канале ствола танковой пушки состоит из переднего и заднего обтюрирующих поясков. Задний обтюрирующий поясок выполнен в виде кольца 3 из полимерного материала с сквозными отверстиями 4, выполненными параллельно оси снаряда. Отверстия предназначены для пропуска пороховых газов во внутренний объем между передним и задним обтюрирующими поясками, внутренней поверхностью канала ствола и наружной поверхностью снаряда, способствованию сгоранию кольца 3 и возникновению газового подвеса в полости между передним и задним обтюрирующими поясками, внутренней поверхностью канала ствола и наружной поверхностью снаряда. Передний обтюрирующий поясок состоит из выполненных за одно тарельчатого металлического кольца 5 и полимерного упругодеформируемого в радиальном направлении кольца 6 обращенных в сторону донной части снаряда, а также подвижного металлического кольца 7. На фиг. 3-5 поясняется работа устройства стабилизации снаряда в канале ствола танковой пушки.
В исходном положении (фиг. 2) наружный диаметр заднего полимерного обтюрирующего кольца и наружный диаметр выполненных за одно тарельчатого металлического кольца 5 и полимерного упругодеформируемого в радиальном направлении кольца 6 больше диаметра канала ствола, что обеспечивает начальную обтюрацию в процессе заряжания снаряда в танковую пушку.
Г
При выстреле, под действием сил давления пороховых газов снаряд 1 совершает ускоренное поступательное движение (V) вдоль канала ствола 2. При этом пороховые газы Р воздействуют на торцовую часть заднего обтюрирующего пояска и через отверстия 4 в нем попадают в полость между передним, задним обтюрирующими поясками и внутренней поверхностью канала ствола, наружной поверхностью снаряда. Через определенный промежуток времени задний обтюрирующий поясок 3 под воздействием пороховых газов сгорает, однако за счет образовавшегося в полости между передним обтюрирующим пояском, внутренней поверхностью канала ствола и наружной поверхностью снаряда давления пороховых газов образуется эффект газового подвеса, снаряд сохранит центрирование в канале ствола.
В то же время под действием сил инерции (Р) подвижное металлическое кольцо 7 переднего обтюрирующего пояска совершит поступательное движение Р в сторону, противоположную направлению движению снаряда 1, воздействует на полимерное упругодеформируемое в радиальном направлении кольцо 6, сжимает его, а также воздействует в осевом направлении на тарельчатое металлическое кольцо 5 (фиг. 4) в противоположном движению снаряда направлении, что способствует раскрытию тарельчатого металлического кольца 5 - увеличению его наружного диаметра.
Раскрытию тарельчатого металлического кольца 5 также будет способствовать воздействие давления пороховых газов со стороны донной части снаряда, что в итоге повлечет более плотное прижатие торцовой части тарельчатого металлического кольца 5 к внутренним стенкам канала ствола 2 танковой пушки. При этом полимерное упругодеформируемое в радиальном направлении кольцо 6 под воздействием подвижного металлического кольца будет стремиться расшириться в радиальном направлении, температурное воздействие пороховых газов увеличит пластичность полимера, что в итоге приведет к заполнению возможных дефектов в канале ствола, которые не были перекрыты тарельчатым металлическим кольцом 5, материалом полимерного упругодеформируемого в радиальном направлении кольца 6. В результате в процессе выстрела осуществляется прижим тарельчатого металлического кольца 5 к внутренней поверхности канала ствола, а в случае возникновения не перекрытых зазоров заполнение их материалом полимерного упругодеформируемого в радиальном направлении кольца 6, что позволяет гарантированно компенсировать неравномерности износа канала ствола 2 танковой пушки, не допустить пробития пороховых газов за передний обтюрирующий поясок, максимально эффективному использованию энергии пороховых газов, увеличению устойчивости движения снаряда в канале ствола при выстреле (фиг. 5).
Использование разработанного устройства позволит компенсировать неравномерный износ внутренней поверхности канала ствола танковой пушки и температурное расширение, в результате чего увеличивается устойчивость движения снаряда в канале ствола при выстреле, эффективность использования энергии пороховых газов.
Литература
1. Боеприпасы к авиационным пушкам и пулеметам. / Справочное пособие для специалистов войсковых частей М.: Военное издательство МО СССР 1997 г.
2. Патент РФ №2357199, кл. F42B 14/02.
3. Патент РФ №192402, кл. F42B 14/02.