ПАТРОН ПОВЫШЕННОЙ ПРОБИВАЕМОСТИ

Полезная модель относится к патронам стрелкового оружия и более конкретно к конструкции патронов с бронебойной пулей.
Патрон с бронебойной пулей предназначен для поражения живой силы, защищенной средствами индивидуальной бронезащиты, и легкобронированной техники.
В последнее время особое внимание уделяется разработке высокоточных снайперских комплексов, к которым предъявляются повышенные требования по вероятности поражения цели как защищенной, так и не защищенной средствами индивидуальной бронезащиты (далее СИБ).
Известно, что существует прямая зависимость между вероятностью поражения защищенных целей и такими параметрами как дальность пробития и характеристика рассеивания (кучность стрельбы). При этом пробитие бронежилета увеличивает значение вероятности поражения в 2-2,5 раза. Таким образом, для выполнения задач, направленных на уничтожение противника на средних и дальних дистанциях (свыше 400 м), необходимо стремиться к получению максимально возможной дальности пробития СИБ и параметров рассеивания, достаточных для попадания в цель на заданной дальности стрельбы.
Известна пуля патрона стрелкового оружия (патент RU №2556399, опубл. 10.07.2015), применяемая в 5,45-мм патроне улучшенной кучности стрельбы, которая выполнена с последовательным расположением сердечников. Пуля содержит оболочку, свинцовый и стальной сердечники. Головная часть стального сердечника выполнена в виде сочетания конусной и оживальной частей, а тыльная - цилиндрической. Стальной сердечник обеспечивает пробивную способность пули за счет своей твердости и прочности, а свинцовый - врезание, ведение и обтюрацию пули по нарезам канала ствола за счет своей пластичности. Последовательное расположение сердечников обеспечивает снайперскую кучность стрельбы. Однако применение такой схемы не позволяет расположить в пуле удлиненный сердечник, превосходящий по длине внутреннюю полость головной части оболочки, поскольку сердечник будет соприкасаться с внутренней поверхностью ведущей части оболочки пули, и соответственно врезание, ведение и обтюрация пули по нарезам канала ствола будет ухудшена, что существенно снизит ресурс канала ствола. Отсюда следует, что применение последовательной схемы обеспечивает снайперскую кучность стрельбы, однако не позволяет применить прочный и твердый сердечник большей длины для обеспечения повышенной пробивной способности пули.
Известна пуля патрона стрелкового оружия (патент RU №2468332, опубл. 27.11.2012), использующаяся в 7,62-мм снайперском патроне с бронебойной пулей БС. Пуля содержит оболочку, свинцовую рубашку и сердечник. Сердечник выполнен в форме сочетания двух усеченных конусов, которые являются головной и хвостовой частями. Образующие усеченного конуса головной части выполнены под углом 20,0-65,0° с диаметром меньшего основания 0,02-0,3 калибра. Образующие усеченного конуса хвостовой части выполнены с углом от 15′ до 1°. 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.
Недостатком является небольшая дальность бронепробития и как следствие не максимально возможная эффективность поражения живой силы противника, защищенной СИБ, которые в последнее время существенно совершенствуются.
Известен сердечник бронебойной пули с улучшенной пробивной способностью (патент RU №2409802, опубл. 20.01.2011), который может использоваться в пулях автоматных и винтовочных патронов с высоким пробивным действием. Сердечник выполнен из твердого сплава и состоит из головной и хвостовой частей. Головная часть имеет оживальную форму, сопрягающуюся с конусом, выполненным под углом от 90° до 120°, вершина головной части имеет скругление радиусом от 0,2 до 0,6 мм, усеченный конус, сопрягающийся своим большим основанием с большим основанием хвостовой части, имеет угол от 20° до 80°. Хвостовая часть сердечника имеет форму соединенных между собой цилиндра и усеченного конуса. На поверхность сердечника дополнительно нанесено покрытие из карбида или карбонитрида или нитрида металла, при этом толщина покрытия варьируется от 20,0 мкм на вершине головной части сердечника до 1,0 мкм на хвостовой части сердечника.
Недостатком такого технического решения является сложность изготовления сердечника с вышеуказанными параметрами и контроля переменной толщины покрытия его поверхностей, что ведет к неизбежному удорожанию его изготовления и как следствие конечного изделия, то есть бронебойного патрона, что недопустимо в условиях крупносерийного производства патронов.
Известен патрон повышенной пробиваемости (патент RU №2438092, опубл. 27.12.2011), который выбран в качестве прототипа. Патрон содержит пулю, стальную гильзу с капсюлем-воспламенителем и метательный пороховой заряд. Пуля состоит из оболочки, сердечника и свинцовой рубашки. Сердечник выполнен из твердого сплава и состоит из головной и хвостовой частей. Головная часть сердечника выполнена конусообразной формы и образована прямой линией и/или дугой окружности, являющейся дугой сопряжения между линией, образующей конус, и линией, образующей цилиндрическую часть хвостовика. Хвостовая часть имеет форму цилиндра, или усеченного конуса, или соединенных между собой цилиндра и усеченного конуса.
Такой патрон обладает следующими конструктивными недостатками. Выполнение свинцовой рубашки, охватывающей всю поверхность хвостовой части сердечника, способствует изменению формы каждой пули в отдельности и соответственно ее неидентичности при каждом выстреле. Это приводит к снижению кучности стрельбы, что делает невозможным применение такого технического решения в патронах для снайперской стрельбы. Кроме этого, сердечник имеет неоптимальное расположение относительно носика пули, что приводит к снижению дальности пробития преграды и ухудшению кучности стрельбы.
Техническая проблема заключается в создании нового патрона стрелкового оружия с пулей повышенной пробивной способности и эффективности поражения живой силы противника,защищенной СИБ, на дальних дистанциях с сохранением кучности стрельбы на уровне снайперского патрона.
Обозначенная проблема решается следующим образом. Патрон повышенной пробиваемости, включающий такие известные и ставшие традиционными конструктивные признаки как: гильзу с капсюлем-воспламенителем, метательный пороховой заряд, пулю, содержащую оболочку, твердосплавный сердечник, свинцовую рубашку, при этом твердосплавный сердечник имеет головную часть, выполненную в виде сопряженных прямого и усеченного конусов, и хвостовую часть, выполненную в виде усеченного конуса, обладает следующими отличительными особенностями. Сердечник расположен от вершинки пули на расстоянии (1,1-1,3)d, где d - калибр пули, и с упором большего основания усеченного конуса его головной части на внутреннюю поверхность головной части оболочки. Угол образующих прямого конуса головной части сердечника составляет от 121° до 130°. Между внутренней поверхностью оболочки и наружной поверхностью усеченного конуса хвостовой части образована свободная компенсирующая полость, ограниченная упором большего основания усеченного конуса головной части сердечника и передним основанием свинцовой рубашки.
Кроме этого,сердечник может быть расположен с одновременным упором большего и меньшего оснований усеченного конуса его головной части на внутреннюю поверхность головной части оболочки.
Также предпочтительно если объем свободной компенсирующей полости будет составлять от 20 до 50% от объема, образованного контуром внутренней поверхности оболочки и контуром внешней поверхности усеченного конуса хвостовой части сердечника.
Технический результат заключается в увеличении дальности пробития преграды с повышением кучности стрельбы.
Более подробно техническое решение поясняется чертежами, на которых изображено следующее:
фиг. 1 - общий вид патрона (продольный разрез);
фиг. 2 - общий вид пули (продольный разрез) - а) сердечник расположен с упором большего основания усеченного конуса его головной части на внутреннюю поверхность оболочки; б) сердечник расположен с одновременным упором большего и меньшего оснований усеченного конуса его головной части на внутреннюю поверхность головной части оболочки.
Указанные на чертежах позиции обозначают основные конструктивные элементы патрона, а также наглядно продемонстрировано их взаимное расположение.
l,
a
Патрон содержит гильзу с капсюлем-воспламенителем 1, метательный пороховой заряд 2, пулю 3. Пуля 3 содержит металлическую оболочку 4, твердосплавный сердечник 5 и свинцовую рубашку 6, выполненную в виде стаканчика. Оболочка 4 содержит головную оживальную часть, ведущую цилиндрическую часть и хвостовую коническую часть, выполненную с подгибкой для предотвращения течения свинцовой рубашки в процессе выстрела. Сердечник 5 имеет головную часть, выполненную в виде сопряженных прямого конуса 7 и усеченного конуса 8, и хвостовую часть, выполненную в виде усеченного конуса 9. Сердечник расположен от вершинки пули на расстоянии  составляющем (1,1-1,3)d, где d - калибр пули. Образующие прямого конуса головной части сердечника могут быть выполнены под углом  в пределах от 121° до 130°. Сердечник 5 упирается большим основанием усеченного конуса 8 на внутреннюю поверхность головной части оболочки 4. Как вариант конструктивного исполнения сердечник 5 может упираться на внутреннюю поверхность головной части оболочки 4 одновременно большим и меньшим основаниями усеченного конуса 8. В пуле между внутренней поверхностью оболочки 4 и наружной поверхностью усеченного конуса 9 сердечника предусмотрена свободная компенсирующая полость 10, которая ограничена упором большего основания усеченного конуса 8 и передним основанием свинцовой рубашки 6. Предпочтительно если объем свободной компенсирующей полости будет составлять от 20 до 50% от объема, образованного контуром внутренней поверхности оболочки и контуром внешней поверхности усеченного конуса хвостовой части сердечника.
Патрон повышенной пробиваемости работает следующим образом.
Ударник оружия накалывает капсюль-воспламенитель который воспламеняется, и через запальное отверстие пламя переходит на метательный заряд. В процессе горения метательного порохового заряда повышается давление внутри замкнутого пространства патрона. При достижении значения давления форсирования гильза деформируется до размеров патронника оружия, и пуля отделяется от гильзы, начиная врезаться в нарезы канала ствола. В процессе врезания пуля уменьшается в диаметре до размеров поперечного сечения канала ствола, при этом свинец рубашки пули затекает во внутреннюю компенсирующую полость, так как с тыльной стороны рубашка поджимается истекающими пороховыми газами по каналу ствола. Таким образом, форма пуль остается максимально идентичной от выстрела к выстрелу, что является положительным фактором, влияющим на повышение кучности стрельбы. При соударении с преградой оболочка пули разрушается, тем самым освобождая твердосплавный бронебойный сердечник, который, внедряясь своей головной частью, имеющей прямой конус с углом при вершине, выполненным в интервале от 121° до 130°, создает высокие контактные нагрузки, приводящие к повышению локальной температуры преграды и ее последующей пластической деформации конусной поверхностью сердечника.
Преимуществами и достоинствами предлагаемого патрона повышенной пробиваемости, выгодно позиционирующими его на рынке аналогичной продукции, являются его конструктивные отличия.
Расположение сердечника от вершинки пули на расстоянии (1,1-1,3)d является оптимальным геометрическим параметром. Фиксация сердечника на расстоянии от вершинки пули менее 1,1d может привести к чрезмерному смещению центра масс к головной части пули и ухудшению кучности стрельбы. Увеличение расстояния свыше 1,3d приведет к смещению центра масс к хвостовой части пули и ухудшению ее устойчивости в полете и, следовательно, отрицательно скажется на дальности пробития преграды.
Последовательно расположенные сопряженные прямой и усеченный конусы головной части сердечника и выполнение угла образующих прямого конуса от 121° до 130° обеспечивают наиболее эффективное проникновение сердечника в преграду, позволяют уменьшить силу сопротивления преграды, контактные напряжения в зоне пробоины и повысить пробивное действие пули.
Расположение сердечника с упором большего основания усеченного конуса его головной части на внутреннюю поверхность головной части оболочки позволяет при сборке обеспечить необходимую надежность фиксации элементов, входящих в состав пули, таким образом сохранить постоянство центра масс пули в полете на всей дистанции, и, следовательно, повысить кучность стрельбы на дальних дистанциях пробития. Кроме этого, дополнительным положительным фактором от применения подобной фиксации сердечника является снижение технологических требований к точности изготовления и обработки поверхности усеченного конуса головной части бронебойного сердечника.
Расположение сердечника с одновременным упором большего и меньшего оснований усеченного конуса его головной части на внутреннюю поверхность головной части оболочки позволяет увеличить плотность монтажа твердосплавного сердечника и обеспечивает его более точное расположение относительно оси вращения пули, что уменьшает эксцентриситет, и также положительно сказывается на кучности стрельбы.
Наличие в пуле свободной компенсирующей полости, образованной между внутренней поверхностью оболочки и наружной поверхностью сердечника способствует течению свинца в эту полость в момент врезания пули в нарезы канала ствола, это обеспечивает стабильность значения коэффициента формы пули, что положительно сказывается на повышении кучности стрельбы.
Объем свободной компенсирующей полости, составляющий от 20 до 50% от объема, образованного контуром внутренней поверхности оболочки и контуром внешней поверхности усеченного конуса хвостовой части сердечника является оптимальным значением. Увеличение объема выше указанного предела 50% будет избыточным, и это ухудшит плотность монтажа элементов пули. Уменьшение объема ниже 20% будет недостаточным для течения свинца, что приведет к ухудшению коэффициента формы пули и, следовательно, снижению кучности стрельбы.
Выполнение хвостовой части пули предлагаемого патрона в виде усеченного конуса улучшает внешнебаллистические характеристики и снижает потери скорости и кинетическую энергию на дистанции, что является дополнительным положительным эффектом полезной модели и способствует увеличению дальности бронепробития и эффективности поражения.
По конструкции предлагаемого патрона был проведен комплекс расчетно-теоретической и экспериментальной работы, подтверждающей повышение дальности пробития бронежилета 6Б23-1 более чем на 10% в сравнении с аналогом. Данные по результатам работ по определению дальности пробития преграды составили свыше 800 м для патрона, выполненного в калибре 8,6×69-мм.
Более того, заявленный патрон повышенной пробиваемости подвергся сравнительным испытаниям, которые завершились с положительным результатом. Данные по результатам испытаний приведены в таблице 1.
Из таблицы видно, что выполнение патрона с вышеизложенными конструктивными особенностями способствует значительному приросту дальности пробития бронепреград в сравнении с лучшим зарубежным патроном, выполненным в том же калибре. Значение полученного результата по кучности стрельбы для заявленного патрона повышенной пробиваемости является весьма высоким показателем и находится в диапазоне выполняемых требований, предъявляемых в настоящее время силовыми ведомствами к снайперским патронам.
Патрон повышенной пробиваемости прост по конструкции и достаточно технологичен в изготовлении.
Таким образом, усовершенствование в патроне повышенной пробиваемости конструкции бронебойной пули с твердосплавным сердечником позволяет полезной модели достичь технического результата по повышению дальности пробития при хорошей кучности стрельбы.