ГИЛЬЗА ДЛЯ МЕТАТЕЛЬНОГО ЗАРЯДА
CASE FOR PROPELLANT CHARGE

Изобретение относится к боеприпасам, в частности к конструкции артиллерийских гильз, и может найти широкое применение при производстве артиллерийских выстрелов как раздельно-гильзового, так и унитарного заряжаний.
В настоящее время ведутся работы по совершенствованию артиллерийских выстрелов, направленные на увеличение дальности, улучшение кучности стрельбы и повышение эксплуатационных характеристик.
В связи с этим к артиллерийским гильзам предъявляются требования по обеспечению прочности корпуса.
Особенность этих гильз состоит в том, что они применяются для комплектации выстрелов к мощным орудиям крупных калибров, работающих при значительных давлениях.
Известна гильза (см. А.Н.Латухин "Современная артиллерия". - М., 1970, с.108), состоящая из корпуса, дна, соска, гнезда под средство воспламенения и фланца.
2
Такие гильзы надежно функционируют в системах малого и среднего калибров и давлениях до 300 МПа (3000 кг/см).
Недостатком этого технического решения, как показывает практика, является недостаточная прочность дна гильзы при выстреле в артиллерийских орудиях больших калибров и рабочих давлениях свыше 300 МПа.
Задачей данного технического решения являлось создание гильзы для выстрелов к артиллерийским системам калибра не более 30 мм и рабочим давлением до 300 МПа без предъявления требования по функционированию в орудиях более крупных калибров и давлениях свыше 300 МПа.
Общими признаками с предлагаемой авторами конструкцией артиллерийской гильзы является наличие корпуса, дна, соска, гнезда под средство воспламенения и фланца.
Наиболее близкой по технической сути и достигаемому техническому результату является гильза для метательного заряда, содержащая корпус, дно, сопряженное с корпусом по радиусу, сосок, гнездо под средство воспламенения и фланец (см. И.И.Жуков и др. "Артиллерийское вооружение". - М., 1975, с.55, рис.2.19а), принятая авторами за прототип.
2
Как видно из этого технического решения, применение данной конструкции металлической цельнотянутой артиллерийской гильзы обеспечивает необходимую прочность дна и стенки корпуса при выстреле на зарядах при давлениях до 500 (5000 кг/см) МПа, но недостаточную прочность стенки корпуса при рабочих давлениях более 500 МПа, а также не обеспечивается надежная работа автоматики орудия при заряжании.
К причинам, препятствующим достижению указанного технического результата при использовании известной гильзы для метательного заряда, принятой авторами за прототип, относится то, что при стрельбе на давлениях более 500 МПа происходит нарушение прочности стенки корпуса в месте перехода прямолинейной образующей внутренней поверхности корпуса в радиусную образующую, а также защемления гильзы клином затвора при заряжании орудия.
Общими признаками с предлагаемым авторами конструкцией гильзы для метательного заряда является наличие корпуса, дна, сопряженного с корпусом по радиусу, соска, гнезда под средство воспламенения и фланца.
В отличии от прототипа в предлагаемой авторами гильзе для метательного заряда фланец снабжен направляющей, выполненной под углом 41,0°-49,0° к полотну дна гильзы, а радиус сопряжения дна с корпусом выполнен равным 0,006-0,03 наружного диаметра корпуса в месте перехода прямолинейной образующей внутренней поверхности корпуса в радиусную образующую, при этом толщину стенки корпуса в том же месте выбирают равной 0,13-0,59 радиуса сопряжения дна с корпусом.
В частных случаях, то есть в конкретных формах исполнения изобретение характеризуется следующими признаками:
- гнездо под средство воспламенения выполнено резьбовым со средним диаметром резьбы 0,11-0,34 максимального наружного диаметра корпуса;
- высота соска выполнена равной 1,5-4,0 толщины дна;
- гильза выполнена из латуни;
- гильза выполнена из стали;
- гильза имеет защитное цинкофосфатное или хроматное покрытие толщиной не менее 6 мкм.
Именно это позволяет сделать вывод о наличии причинно-следственной связи между совокупностью существенных признаков заявляемого технического решения и достигаемым техническим результатом.
Указанные признаки, отличительные от прототипа и на которые распространяется испрашиваемый объем правовой охраны, во всех случаях достаточны.
Задачей предлагаемого изобретения является создание гильзы для метательного заряда, работающей при давлении более 500 МПа с обеспечением необходимой прочности стенки корпуса в месте перехода прямолинейной образующей внутренней поверхности корпуса в радиусную образующую, а также надежного функционирования гильзы совместно с автоматикой заряжания орудия.
Указанный технический результат при осуществлении изобретения достигается тем, что в известной гильзе для метательного заряда, содержащей корпус, дно, сопряженное с корпусом по радиусу, сосок, гнездо под средство воспламенения и фланец, особенность заключается в том, что фланец снабжен направляющей, выполненной под углом 41,0°-49,0° к полотну дна гильзы, а радиус сопряжения дна с корпусом выполнен равным 0,006-0,03 наружного диаметра корпуса в месте перехода прямолинейной образующей внутренней поверхности корпуса в радиусную образующую, при этом толщину стенки корпуса в том же месте выбирают равной 0,13-0,59 радиуса сопряжения дна с корпусом.
Новая совокупность конструктивных элементов, а также наличие связей между ними позволяют, в частности, за счет:
- снабжения фланца направляющей, выполненной под углом 41,0°-49,0° к полотну дна гильзы исключить защемление гильзы клином затвора при заряжании орудия. При выполнении направляющей под углом менее 41,0° к полотну дна гильзы значительно возрастает путь движения клина затвора орудия при досылании гильзы в казенную часть орудия, что увеличивает время досылания и соответственно снижается скорострельность стрельбы. При выполнении направляющей под углом более 49,0° к полотну дна гильзы резко возрастают ударные нагрузки при взаимодействии клина с направляющей фланца гильзы, приводящие к преждевременному износу механизма заряжания орудия,
- выполнения радиуса сопряжения дна с корпусом, равным 0,006-0,03 наружного диаметра корпуса в месте перехода прямолинейной образующей внутренней поверхности корпуса в радиусную образующую обеспечить необходимую прочность корпуса в месте перехода в осевом направлении, исключив, тем самым, образование поперечных трещин и обрывов корпуса. При выполнении радиуса сопряжения дна с корпусом менее 0,006 наружного диаметра корпуса в месте перехода прямолинейной образующей внутренней поверхности корпуса в радиусную образующую резко уменьшается жесткость стенок корпуса, что в процессе больших нагрузок приводит к образованию на наружной поверхности микротрещин и складок (концентраторов напряжения) и потере прочности. При выполнении радиуса сопряжения дна с корпусом более 0,03 наружного диаметра корпуса в месте перехода прямолинейной образующей внутренней поверхности корпуса в радиусную образующую значительно возрастает степень неравномерности распределения упругой осевой деформации в стенках корпуса гильзы при больших нагрузках, приводящей к разрушению металла в данном сечении,
- выполнение толщины стенки корпуса в месте перехода прямолинейной образующей внутренней поверхности корпуса в радиусную образующую, равной 0,13-0,59 радиуса сопряжения дна с корпусом обеспечить необходимую прочность корпуса в тангенциальном направлении в месте перехода с исключением образования продольных трещин. При выполнении толщины стенки корпуса в месте перехода прямолинейной образующей внутренней поверхности корпуса в радиусную образующую менее 0,13 радиуса сопряжения дна с корпусом в месте перехода возрастает градиент интенсивности окружных напряжений, что в условиях воздействия больших нагрузок приводит к образованию на внутренней поверхности различных микродефектов (очагов концентрации напряжений), что приводит к образованию продольных складок и соответственно вызывает разрушение гильзы. При выполнении толщины стенки корпуса в месте перехода прямолинейной образующей внутренней поверхности корпуса в радиусную образующую более 0,59 радиуса сопряжения дна с корпусом в месте перехода возникают дополнительные упругие деформации изгиба, что также приводит к разрушению гильзы.
Признаки, характеризующие изобретение в конкретных формах исполнения, позволяют за счет:
- выполнения среднего диаметра резьбы, равным 0,11-0,34 максимального наружного диаметра корпуса - обеспечить прочность дна при выстреле и надежную экстракцию стрелянной гильзы из каморы орудия, исключить нарушение целостности резьбы в гнезде (срезание и смятие витков) и, тем самым, обеспечить возможность многократного использования гильзы. Известно, что в процессе выстрела дно гильзы испытывает не только значительные радиальные и осевые упругие деформации, но и деформации изгиба вследствие осевой упругой деформации узла запирания артиллерийского орудия. При этом максимальную деформацию (прогиба) испытывают донные участки, находящиеся в непосредственной близости от центра дна, максимально удаленные от стенок корпуса гильзы, имеющие наименьшую жесткость. Выполнение среднего диаметра резьбы менее 0,11 максимального наружного диаметра корпуса приводит к расположению резьбового соединения на участках с максимальными величинами деформаций прогиба, что при стрельбе из мощных артиллерийских систем с высокими рабочими давлениями пороховых газов приводит к нарушению целостности резьбы, ухудшению плотности прилегания витков резьбового гнезда - средства воспламенения и прорыву пороховых газов за казенных срез орудия. Кроме того, выдавливание пороховыми газами средства воспламенения может зажать затвор, что приведет к невозможности экстракции стрелянной гильзы полуавтоматикой орудия. При среднем диаметре резьбы более 0,34 максимального наружного диаметра корпуса соединение резьбовое гнездо - средство воспламенения располагается на участках действия результирующих напряжений, вызывающих значительные пластические деформации металла дна. Это приводит к деформации витков резьбы, ухудшению плотности прилегания витков и к прорыву пороховых газов за казенных срез орудия. Кроме того, резко возрастает усилие защемления гильзы в каморе орудия и не экстракция стрелянной гильзы;
- выполнение высота соска, равной 1,5-4,0 толщины дна - обеспечить необходимую прочность дна гильзы при выстреле и ее надежную экстракцию. При высоте соска менее 1,5 толщины дна в процессе выстрела происходит перераспределение суммарных радиальных деформаций донной части гильзы из зоны упругих деформаций в зону пластических, что приводит к значительному росту усилий защемления гильзы в каморе орудия, резкому ухудшению ее экстракции. При высоте соска более 4,0 толщины дна в месте перехода образующей боковой поверхности соска в дно при достижении максимального давления пороховых газов в корпусе гильзы возникают изгибающие напряжения, значительно превышающие прочностные характеристики этого участка, что приводит к образованию кольцевых надрывов, трещин и прорыву пороховых газов за казенный срез орудия;
- выполнения гильзы из латуни или стали позволяет расширить сырьевую базу и изготавливать изделия наиболее полно удовлетворяющие требованиям заказчика;
- нанесения на гильзу защитного цинкофосфатного или хроматного покрытия позволяет обеспечить защиту от коррозии в процессе хранения и служебного обращения.
Вышеуказанные признаки, отличающие предлагаемое техническое решение от прототипа, не выявлены в других технических решениях и неизвестны из уровня техники в процессе проведения патентных исследований, что позволяет сделать вывод о соответствии изобретения критерию "новизны".
Исследуя уровень техники в ходе проведения патентного поиска по всем видам сведений, доступных в странах бывшего СССР и зарубежных странах, обнаружено, что предлагаемое техническое решение явным образом не следует из известного на сегодня уровня техники, следовательно, можно сделать вывод о соответствии критерию "изобретательский уровень".
Сущность изобретения заключается в том, что гильза для метательного заряда, содержащая корпус, дно, сопряженное с корпусом по радиусу, сосок, гнездо под средство воспламенения и фланец, в отличии от прототипа согласно изобретению фланец снабжен направляющей, выполненной под углом 41,0°-49,0° к полотну дна гильзы, а радиус сопряжения дна с корпусом выполнен равным 0,006-0,03 наружного диаметра корпуса в месте перехода прямолинейной образующей внутренней поверхности корпуса в радиусную образующую, при этом толщину стенки корпуса в том же месте выбирают равной 0,13-0,59 радиуса сопряжения дна с корпусом.
Сущность изобретения поясняется чертежами, где на фиг.1 представлена гильза для метательного заряда, на фиг.2 показан вариант исполнения гильзы для метательного заряда.
Предлагаемая гильза для метательного заряда состоит из корпуса 1, дна 2, гнезда под средство воспламенения 3, соска 4, фланца 5, направляющей Н, радиуса сопряжения дна с корпусом R, толщина стенки в месте перехода прямолинейной образующей внутренней поверхности корпуса в дно t, внутренний диаметр в месте перехода D.
ср
к max
с
д
В частных случаях, то есть в конкретных формах исполнения в гильзе гнездо под средство воспламенения выполнено резьбовым со средним диаметром резьбы d, равным 0,11-0,34 наружного диаметра корпуса D, имеет сосок высотой Н, равной 1,5-4,0 толщины дна Т.
Вышеописанное устройство работает следующим образом.
Гильзу с метательным зарядом размещают на лотке орудия досылают в камору при этом клин затвора взаимодействует с направляющей Н и полотном дна гильзы в результате чего гильза досылается в камору орудия. После срабатывания средства воспламенения, размещенного в гнезде 3, происходит воспламенение и сгорание заряда. При этом давление пороховых газов воздействует на стенки корпуса 1, дно 2, сосок 4 и внутреннюю поверхность гнезда 3 под средство воспламенения. Место перехода прямолинейной образующей внутренней поверхности корпуса в дно упругопластично деформируется, обеспечивая необходимые жесткостные и прочностные характеристики гильзы и ее надежное функционирование.
Выполнение гильзы для метательного заряда в соответствии с изобретением позволяет создать гильзу, работающую при давлении более 500 МПа с необходимой прочностью стенки гильзы при выстреле, надежного функционирования гильзы совместно с автоматикой заряжания орудия.
Изобретение может быть использовано при разработке боеприпасов различного направления и калибра.
Указанный положительный эффект подтвержден испытаниями опытных образцов гильз, выполненных по конструкторской документации на основе изобретения.