КОРПУС АРТИЛЛЕРИЙСКОГО СНАРЯДА

Полезная модель относится к боеприпасам, а более конкретно, к корпусам, имеющим в каморе насечку для равномерного дробления на осколки, и предназначено для изготовления малокалиберных снарядов и гранат подствольных и к автоматическим гранатометам.
Уровень данной области техники характеризует корпус осколочного боеприпаса (патент RU 2080550 C1, F42B 12/24, 1997 г.), внутренняя поверхность которого снабжена поперечными канавками пилообразного профиля с многогранными рифлениями, которые совмещены посредством выполнения равнораспределенных рифлей в виде треугольной пирамиды с вершиной на поверхности каморы, основание которой углублено в оболочку на 0,55-0,75 ее толщины.
Корпус из низкоуглеродистой стали получают объемным холодным деформированием в многопозиционных штампах поэтапным выдавливанием призматическим пуансоном, имеющим радиальные выступы треугольного сечения. На торце пуансона для формирования углублений дна корпуса имеются распределенные выступы.
Высота рифлей равна шагу поперечных канавок, ширина основания пирамид выбрана 12°. Толщина стенки оболочки в вершинах пилообразного профиля, образованного рифлениями, формирует ослабленное сечение перемычки металла, сохраняющее несущую прочность корпуса и обеспечивающее заданное дробление на осколки.
Металл стенки корпуса при ступенчатом последовательном деформировании заполняет шлицы пуансона, образуя углубления в виде треугольных пирамид. Наклон образующих пирамиды происходит перемещением конической части полуфабриката при деформировании корпуса в матрице без оправки, формируя пирамидальный профиль выемки с вершиной на поверхности каморы.
Образованный пилообразный профиль оболочки в продольном и поперечном направлениях формирует переменную толщину стенки корпуса снаряда для создания условий заданного дробления по ослабленным сечениям энергией продуктов детонации взрывчатого вещества, сконцентрированной в так называемых «газовых клиньях».
Наличие перепада по толщине стенки между вершиной пирамид и ее основанием в параллельно расположенных рядах позволяет устранить образование блоков из осколков при заданном дроблении корпуса на осколки требуемой массы и формы.
Недостатком описанного корпуса малокалиберного снаряда является высокая трудоемкость послойного формирования профильных выемок в металле оболочки, что практически неприемлемо для серийного производства, а свободное течение металла при деформировании выше расположенного слоя пилообразного профиля гарантированно не обеспечивает требуемой формы треугольной пирамиды, что может приводить к нерегулируемому дроблению с образованием конгломератов.
Более совершенным является выбранный по технической сущности и числу совпадающих признаков корпус осколочного боеприпаса по патенту RU 2196294 C1, F42B 12/22, 2003 г., который содержит на поверхности каморы сетку полуготовых осколков в форме ромбических усеченных пирамид, образованных двумя рядами равнораспределенных спиральных рифлей противного направления. Корпус имеет конической формы хвостовик с открытым донным торцом, на стенках которого выполнены сквозные радиальные щели, что обеспечивает продольную аэродинамическую стабилизацию снаряда на полете и снижает задонное разряжение, чтобы уменьшить торможение скорости.
Выполнение двух рядов спиральных рифлей внутри цилиндрической каморы пересекающимися конструктивно оформило полуготовые осколки в виде равнораспределенных по всей поверхности ромбических усеченных пирамид, совмещенных большими основаниями на необходимой для заданного мерного дробления корпуса глубине рифлей.
Спиральное направление формообразующих осколки рифлей позволяют автоматически получить за две операции протяжки сетку выступов в форме ромбических усеченных пирамид, диагонали которых ориентированы вдоль текстуры металла корпуса, пересекаемой рифлениями, что облегчает его дробление по ослабленным сечениям.
Формирование ромбических выступов на поверхности каморы (в трубчатой заготовке корпуса снаряда) производится посредством двух последовательных операций обработки металла стенки давлением: совместно с рифленым инструментом протягивают через меньшие фильеры разного диаметра редуцируемую штучную заготовку, установленную на спиральных выступах центрального инструментального стержня. Спиральные выступы рифленого инструмента на обеих операциях имеют противное направление.
При последовательном обжатии заготовки на рифленый инструмент спиральными выступами формируются адекватные канавки треугольного профиля, пересечение которых образуют на всей поверхности каморы сетку выступов по форме усеченных ромбических пирамид, сопряженных между собой большими основаниями - полу готовые осколки.
Спиральные выступы инструментальных стержней имеют треугольную форму в сечении с углом при вершине 60° для автоматического свинчивания обработанного корпуса вращающейся опорой протяжного станка в конце рабочего хода. Угол подъема спиралей к оси инструмента 30-33°, количество заходов спиралей рассчитывается в зависимости от функциональных требований к изделиям, исходя из заданной массы осколков, толщины стенки корпуса и высоты формируемых выступов.
Испытания подрывом 30-мм гранат, изготовленных по полезной модели, в бронеяме с ловителем показали осколочность, сопоставимую с осколочностью 40-мм штатной гранаты для автоматического гранатомета.
Продолжением отмеченных достоинств известного корпуса осколочного боеприпаса является присущий недостаток, выражающийся в невозможности регулирования дробления корпуса на осколки разной массы и скорости их разлета из-за инструментально обеспеченной равномерности распределения рифлей на поверхности каморы, что ограничивает эффективность действия по назначению.
Технической задачей, на решение которой направлена настоящая полезная модель, является повышение поражающего действия осколочного малокалиберного боеприпаса.
Требуемый технический результат достигается тем, что в известном корпусе артиллерийского малокалиберного снаряда в форме стакана, камора которого сопряжена с резьбовым очком под головной взрыватель и оснащена многозаходными рифлями встречного направления, в пересечениях образующими сетку полуготовых осколков, причем наружный профиль корпуса включает головное оживало и на хвостовике кольцевые канавки патронирующие формы «ласточкин хвост» с донной накаткой для запрессовки медного ведущего пояска, по предложению авторов, рифленая поверхность каморы между резьбовым очком открытого торца и хвостовиком имеет поднутрение, при утонении стенки пластической деформацией редуцирования посредством ступенчатого фигурного пуансона, которое выполнено в диапазоне 14-16% ее толщины.
Отличительные признаки предложенного технического решения обеспечили улучшение показателей назначения за счет увеличения угла и скорости разлета осколков, формирующих более широкое ступенчатой формы осколочное поле, при сохранении конструкционной жесткости хвостовика корпуса для поперечного нагружения на операциях напрессовки медного ведущего пояска и патронирования обжимом дульца гильзы, а также от импульсного давления реакционных сил врезания медного ведущего пояска в боевые грани нарезов ствола оружия при выстреле.
Выпуклая форма каморы корпуса, в штатных габаритах профиля снаряда, векторно разворачивает направление разлета осколков по границам поднутрения к траектории полета, увеличивая тем самым зону поражения.
За счет увеличенной массы взрывчатого снаряжения поднутрения каморы снаряда более плотные осколки на редуцированной его стенки получают более высокую, сравнительно с хвостовиком, скорость разлета, что формирует дополнительный фронт осколков.
Наклеп металла стенки поднутрения корпуса при редуцировании сопровождается повышением механических характеристик, а сопутствующие при этом структурные изменения кристаллической решетки охрупчивают металл, что облегчает дробление и способствует формированию опережающего фронта разлета осколков, сравнительно с дроблением утолщенного хвостовика, который не подвергался дополнительной деформационной обработке.
Утонение стенки корпуса оптимизировано в диапазоне 14-16% ее толщины из условия максимально возможного наклепа металла при пластической деформации обжима на пуансоне в пределах практически неизменных прочностных характеристик, обеспечивающих заданное дробление.
При утонении стенки корпуса больше, чем на 16% ее толщины, краевые осколки поднутрения теряют скорость от торможения набегающим потоком, в результате чего уменьшается трубка поражения.
При утонении стенки корпуса меньше, чем на 14% ее толщины, нет заметного расширения поля разлета осколков.
Следовательно, каждый признак необходим, а их совокупность в устойчивой взаимосвязи являются достаточными для достижения новизны качества, неприсущей признакам в разобщенности, то есть поставленная в полезной модели техническая задача решена не суммой эффектов, а новым сверхэффектом суммы признаков.
Проведенный сопоставительный анализ предложенного технического решения с выявленными аналогами уровня техники, из которого полезная модель явным образом не следует для специалиста по унитарным артиллерийским боеприпасам, показал, что она неизвестна, а с учетом практической возможности серийного изготовления корпусов малокалиберных снарядов на действующем в отрасли оборудовании, можно сделать вывод о соответствии условиям патентоспособности.
Сущность полезной модели поясняется чертежом, который служит чисто для иллюстрации и не ограничивает объема притязаний совокупности признаков формулы.
На чертеже изображены:
на фиг. 1 - предложенный корпус снаряда;
на фиг. 2 - разрез по А-А на фиг. 1.
Предложенный осколочный корпус артиллерийского малокалиберного снаряда включает камору 1, сопряженную с резьбовым очком 2 под головной взрыватель.
Наружный профиль корпуса снаряда, имеющего форму стакана с глухим дном, содержит на хвостовике патронирующие канавки 3 для закатки дульца гильзы при сборке патрона и кольцевую канавку 4 типа «ласточкин хвост» с накатками 5 на дне для запрессовки медного ведущего пояска.
Головная часть корпуса имеет оживальную форму для снижения аэродинамического сопротивления на полете.
Особенностью данного корпуса снаряда является наличие в каморе 1 сетки полуготовых осколков 6, которые образованы многозаходными спиральными рифлями 7 встречного направления, имеющими в поперечном сечении треугольную форму с углом при вершине 60°.
Рифли 7 формируют за две последовательных операции обжима на фигурном (конгруэнтной формы) пуансоне протяжкой в калибровочной матрице.
Спиральная форма рифлей 7 необходима для межоперационного выкручивания инструмента подобно ходовому винту. Функционально формирование рифлей 7 поперек продольной текстуры металла от технологического передела прутковой заготовки, из которой изготавливаются корпуса снарядов, облегчает дискретный сдвиг материала по трещинам при подрыве, то есть улучшает дробление на мерные осколки.
Рифли 7 равно распределены с шагом 15° по поверхности каморы 1, что определяет размер и массу формируемых осколков при подрыве снаряжения.
Верхнюю половину каморы 1, между резьбовым очком 2 и хвостовиком дополнительно редуцируют, формообразуя сопряженное поднутрение 8 большего диаметра, стенка корпуса над которой в результате наклепа механически упрочняется и за счет структурных преобразований решетки охрупчивается, что облегчает ее дробление при подрыве.
Функционирует предложенный корпус следующим образом.
Сформированный рифлями 7 профиль стенки корпуса имеет переменную толщину, создавая условия заданного дробления по ослабленным сечениям энергией продуктов детонации взрывчатого снаряжения.
При детонации снаряжения снаряда корпус раздувается под действием газообразных продуктов взрывчатого превращения, которые в рифлях 7 треугольной формы образуют газовые клинья, концентрируя давление по линиям ослабленного сечения.
Давление газовых клиньев воздействует на грани рифлей 7 и разрывает оболочку корпуса по линиям сдвига, формируя при этом осколки заданной массы и формы.
Испытания на осколочность проводились согласно ГОСТ В 25430-82 в бронеяме с уловителями из опилок.
Анализ фрагментации проводился по методике первичной оценки спектров, реализующей в себе в комплексе: построение гистограмм, селекцию фаз, балансо-массовый подход и новое определение приоритета по сумме мест (среднеарифметической и вероятностной, по нижнему пределу).
При дроблении корпуса получены поражающие элементы, близкие к шаровой форме, заданной средней массой 0,48 г. Испытание опытных образцов предложенного корпуса снаряда подтвердили повышение эффективности осколочного действия, сравнительно с известными аналогами и штатной конструкцией - количество полезных осколков массой более 0,25 г увеличилось в 1,4 раза.
Совокупность отличительных признаков позволила сформировать оболочку артиллерийского снаряда переменной толщины в продольном и поперечном направлениях за счет оптимизации геометрии и месторасположения локализаторов разрушения - спиральных пересекающихся рифлей 7, определяющих характер заданного разделении корпуса на осколки требуемых формы и массы, необходимой кинетики.
Последовательное раздельное выполнение многозаходных рифлей 7 внутри каморы 1 встречного направления протяжкой на профилированном пуансоне одного прессового оборудования унифицировало техпроцесс изготовления модернизированного осколочного корпуса артиллерийских снарядов, который может быть автоматизирован для серийного производства.