ЗАРЯД К АРТИЛЛЕРИЙСКОМУ ОРУДИЮ
CHARGE FOR ARTILLERY PIECE

Изобретение относится к боеприпасам, в частности к конструкции артиллерийских зарядов, и может найти широкое применение при производстве артиллерийских зарядов из трубчатых порохов.
Как известно, ствольная артиллерия является основным средством огневого поражения противника на тактической глубине его обороны, в связи с этим постоянно совершенствуются боеприпасы - артиллерийские выстрелы, включая и пороховые метательные заряды. Заряды из трубчатых порохов применяются для комплектации выстрелов как унитарного, так и раздельно-гильзового заряжания. Особенностью трубчатых порохов является наличие в пороховых элементах внутреннего осевого канала.
Известен заряд к минометному выстрелу (см. Шагов Ю.В. "Взрывчатые вещества и пороха" МО СССР, М., 1976 г., с.114-115), состоящий из навески ленточного пороха.
Такие заряды, содержащие навеску ленточного пороха, позволяют обеспечить надежное функционирование боеприпасов в минометных орудиях, т.е. короткоствольных артиллерийских системах, работающих при небольших давлениях.
Недостатком этого технического решения, как показывает практическая отработка зарядов, является невозможность применения такого типа зарядов для артиллерийских систем, имеющих большую длину ствола (пушки, гаубицы). То есть ленточные пороха, имея значительную начальную поверхность, в начале горения развивают большую скорость газообразования, что в процессе движения снаряда по каналу значительной длины (порядка 45-50 калибров) приводит к возникновению аномально высокого давления пороховых газов, которое может привести к потере прочности ствола орудия.
Задачей данного технического решения являлось создание заряда, работающего исключительно в системах с невысокими баллистическими характеристиками, с небольшой массой порохового заряда и в условиях низких давлений без предъявления требования по функционированию в мощных длинноствольных артиллерийских системах, работающих в условиях значительных давлений пороховых газов.
Общим признаком с предлагаемой авторами конструкцией заряда является наличие навески пороха.
Наиболее близким по технической сути и достигаемому техническому результату является заряд, содержащий навеску трубчатых пороховых элементов с предельной вместимостью не менее 0,25 плотности пороха (см. Патент РФ №2241201), принятый авторами за прототип.
Как видно из этого технического решения, применение трубчатых порохов в заряде позволяет обеспечить максимальное рабочее давление в заданных пределах, а также безопасную скорость нарастания давления и требуемую стабильность горения заряда.
К причинам, препятствующим достижению указанного технического результата при использовании известного заряда, принятого авторами за прототип, относится то, что максимальное рабочее давление пороховых газов в расчетных пределах обеспечивается за счет применения в заряде трубчатого пороха, но при этом не обеспечивается в достаточной степени безопасная скорость нарастания давления, требуемая стабильность горения в артиллерийских системах, имеющих значительную относительную длину зарядной каморы, и в условиях отрицательных температур приводит к значительному разбросу начальных скоростей снаряда.
Кроме того, при стрельбе такими зарядами наблюдалось значительное дульное пламя, которое вызывает демаскирующий эффект на боевые позиции, особенно это актуально в зенитной артиллерии.
Таким образом, задачей данного технического решения (прототипа) является обеспечение максимального давления в расчетных пределах без обеспечения безопасной скорости нарастания давления пороховых газов, требуемой стабильности горения и малого разброса начальных скоростей снаряда и отсутствия дульного пламя.
Общим признаком с предлагаемым авторами зарядом является наличие навески трубчатых пороховых элементов с предельной вместимостью не менее 0,25 плотности пороха.
В отличие от прототипа в предлагаемом авторами заряде навеска выполнена из двух пучков, состоящих из связанных между собой трубчатых пороховых элементов, верхний пучок снабжен воспламенителем, закрепленным на нижнем торце, нижний пучок снабжен воспламенителем и пламегасителем, закрепленными также на нижнем торце, при этом воспламенители и пламегаситель размещены в отдельных картузах вдоль оси пучков.
В частных случаях, то есть в конкретных формах выполнения, изобретение характеризуется следующими признаками:
- верхний пучок снабжен флегматизатором;
- навеска размещена в бумажной упаковке;
- диаметр навески составляет не более 41 наружного диаметра порохового элемента, при этом навеска размещена в бумажной таре;
- пороховой элемент навески выполнен с соотношением диаметра канала к толщине горящего свода, равным 1,1-4,2, а отношение наружного диаметра к длине не более 125;
- заряд снабжен сборной гильзой с пластмассовым корпусом и узлом герметизации, состоящим из пластмассовой крышки с резиновыми кольцами уплотнения, которая стопорится пластмассовым лепестковым фиксатором, устанавливаемым в сквозных пазах в корпусе гильзы, причем нижний пучок с воспламенителем и пламегасителем размещен на дне гильзы, а верхний пучок с воспламенителем и дополнительно обернутый флегматизатором установлен на торец первого воспламенителем вниз;
- заряд снабжен средством инициирования, выполненным в виде капсюльной втулки.
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 заряда к артиллерийскому орудию, имеющему зарядную камору значительной длины, функционирующему в широком диапазоне температур окружающей среды, обеспечивающего:
- безопасную скорость нарастания давления;
- заданную стабильности горения;
- минимальный разброс начальных скоростей снаряда;
- скрытность огневых позиций;
- сохранность его пороховых элементов в служебном обращении;
- повышение живучести канала ствола артиллерийского орудия.
Указанный технический результат при осуществлении изобретения достигается тем, что в известном заряде, содержащем навеску трубчатых пороховых элементов с предельной вместимостью не менее 0,25 плотности пороха, особенность заключается в том, что навеска выполнена из двух пучков, состоящих из связанных между собой трубчатых пороховых элементов, верхний пучок снабжен воспламенителем, закрепленным на нижнем торце, нижний пучок снабжен воспламенителем и пламегасителем, закрепленными также на нижнем торце, при этом воспламенители и пламегаситель размещены в отдельных картузах вдоль оси пучков.
Новая совокупность конструктивных элементов, а также наличие связей между ними позволяют, в частности, за счет:
- выполнения навески трубчатых пороховых элементов из двух пучков, состоящих из связанных между собой трубчатых пороховых элементов, верхний пучок снабжен воспламенителем, закрепленным на нижнем торце, нижний пучок снабжен воспламенителем и пламегасителем, закрепленными также на нижнем торце, при этом воспламенители и пламегаситель размещены в отдельных картузах вдоль оси пучков, обеспечить стабильное и единообразное воспламенение заряда и как следствие безопасную скорость нарастания давления в каморе артиллерийского орудия и правильность его функционирования во всем температурном диапазоне боевого применения в сочетании с высокой кучностью стрельбы и минимальным проявлением демаскирующего эффекта выстрела. Известно, что для правильного функционирования порохового заряда требуется некоторое минимальное давление, развиваемое газами воспламенителя, при недостаточности которого трудно получить удовлетворительное воспламенение заряда. При этом, если мощность воспламеняющего импульса недостаточна и давление его мало, то воспламенение заряда может не произойти или же получится затяжной выстрел, что особенно проявляется в зарядах большой массы и длины в условиях отрицательных температур (до минус 500°С включительно). Введение воспламенителя, прикрепляемого к торцу верхнего пучка, дополнительно усиливает форс огня от нижнего воспламенителя для более равномерного воспламенения всего объема трубчатых пороховых элементов заряда, чем достигается повышенная стабильность начальных скоростей снаряда.
Установка пламегасителя на торце нижнего пучка позволяет свести к минимуму появление дульного пламя - главного демаскирующего фактора выстрела, чем достигается высокая скрытность огневых позиций.
Признаки, характеризующие изобретение в конкретных формах выполнения за счет:
- снабжения верхнего пучка флегматизатором снизить температуру пороховых газов и, тем самым, повысить живучесть канала ствола;
- размещения навески в бумажной упаковке повысить защиту пороховых элементов от истирания и выкрашивания при воздействии динамических нагрузок в процессе транспортировки и в условиях служебного обращения;
- выполнения диаметра навески не более 41 наружного диаметра порохового элемента - обеспечивается охват форсом огня от воспламенительного устройства всех пороховых элементов навески (пучка пороховых элементов), чем достигается равномерность воспламенения заряда, а следовательно, и стабильность его горения и, как следствие, малый разброс начальных скоростей снаряда. При диаметре навески более 41 наружного диаметра порохового элемента форс огня от воспламенительного устройства не обеспечивает охват пороховых элементов, расположенных по периферии заряда, что приводит к его неравномерному воспламенению и горению и, как следствие, увеличению разброса начальных скоростей снаряда;
- выполнения трубчатого порохового элемента навески заряда артиллерийского орудия с соотношением диаметра канала к толщине горящего свода, равным 1,1-4,2, обеспечить стабильность горения и, как следствие, малый разброс начальных скоростей снаряда. При выполнении трубчатого порохового элемента с соотношением диаметра канала к толщине горящего свода менее 1,1 в процессе воспламенения порохового элемента давление в каморе орудия незначительное и скорость горения невысока, поэтому распространение импульса форса огня в канале порохового элемента по всей длине не возможно и происходит так называемое дегрессивное горение, что приводит к существенному падению рабочего давления и, как следствие, к уменьшению начальных скоростей снаряда и заданной дальности стрельбы. При выполнении трубчатого порохового элемента с соотношением диаметра канала к толщине горящего свода более 4,2 значительно увеличивается площадь поверхности порохового элемента (начальная оголенность), что в процессе горения приводит к увеличению скорости нарастания давления, соответственно происходит быстрое распространение форса пламени огня в канале порохового элемента и существенное увеличение поверхности горения, сопровождающиеся резким ростом давления в каморе орудия и разрушением пороховых элементов, что приводит к нестабильному горению заряда в целом и, как следствие, разбросу начальных скоростей снаряда;
- выполнения трубчатого порохового элемента с отношением длины к диаметру не более 125 - позволяет обеспечить охват форсом огня от воспламенителя всей наружной поверхности порохового элемента, чем достигается единообразие горения заряда. При выполнении трубчатого порохового элемента с отношением длины к диаметру более 125 уменьшается жесткость пороховых элементов, это приводит к искривлению каналов навески, что неизбежно затруднит прохождение форса огня воспламенителя по каналам и, как следствие, ухудшит равномерность воспламенения заряда в целом. Кроме того, в процессе горения заряда, в результате динамического взаимодействия между собой, а также со стенками гильзы, пороховые элементы, интенсивно деформируясь, разрушаются, в результате чего нарушается устойчивость процесса газообразования, что приводит к значительному разбросу начальных скоростей снаряда;
- снабжения заряда сборной гильзой с пластмассовым корпусом и узлом герметизации, состоящим из пластмассовой крышки с резиновыми кольцами уплотнения, которая стопорится пластмассовым лепестковым фиксатором, устанавливаемым в сквозных пазах в корпусе гильзы, причем нижний пучок с воспламенителем и пламегасителем размещен на дне гильзы, а верхний пучок с воспламенителем и дополнительно обернутый флегматизатором установлен на торец первого воспламенителем вниз, обеспечить:
- гарантируемую сохранность заряда от воздействия всевозможных внешних факторов на всех стадиях жизненного цикла изделия;
- неизменность баллистических свойств заряда в процессе длительного хранения;
- надежную обтюрацию пороховых газов в процессе выстрела;
- равномерность воспламенения и горения заряда и, как следствие, хорошую стабильность начальных скоростей;
- повышенную живучесть канала ствола орудия;
- отсутствие демаскирующих факторов выстрела;
- снабжения заряда средством инициирования, выполненным в виде капсюльной втулки, обеспечить надежную обтюрацию пороховых газов по месту соединения средство инициирование - гнездо гильзы.
Вышеуказанные признаки, отличающие предлагаемое техническое решение от прототипа, не выявлены в других технических решениях и не известны 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 в заряде к артиллерийскому орудию, содержащем навеску трубчатых пороховых элементов с предельной вместимостью не менее 0,25 плотности пороха, в отличие от прототипа, согласно изобретению навеска выполнена из двух пучков, состоящих из связанных между собой трубчатых пороховых элементов, верхний пучок снабжен воспламенителем, закрепленным на нижнем торце, нижний пучок снабжен воспламенителем и пламегасителем, закрепленными также на нижнем торце, при этом воспламенители и пламегаситель размещены в отдельных картузах вдоль оси пучков.
Изобретение поясняется чертежами, где на фиг.1 изображен заряд к артиллерийскому орудию, на фиг.2 изображен заряд в сборной гильзе.
Заряд к артиллерийскому орудию содержит навеску трубчатых пороховых элементов, состоящую из двух пучков: нижнего пучка Н с пламегасителем 1, воспламенителем 2 и трубчатыми пороховыми элементами 3 и верхнего пучка В с воспламенителем 5 и трубчатыми пороховыми элементами 6. В частных случаях исполнения нижний Н и верхний В пучки размещены в бумажной упаковке 4, 7 соответственно. Заряд снабжен сборной гильзой 8 с узлом герметизации 10 и фиксатором 9. Верхний пучок снабжен флегматизатором 11.
Вышеописанное устройство работает следующим образом.
Перед выстрелом заряд размещают в каморе артиллерийского орудия. После срабатывания средства инициирования форс огня проникает в воспламенитель 1 и пламегаситель 2 нижнего пучка Н навески. Усиленный форс огня от воспламенителя 1 по каналам трубчатых пороховых элементов 3 нижнего пучка Н проникает в воспламенитель 5 верхнего пучка В и по каналам пороховых элементов форс огня охватывает все пороховые элементы навески, включая и периферийные, как по наружной поверхности, так и по внутренней поверхности каналов пороховых элементов 3 и 6, а также в пространстве между пороховыми элементами. Тем самым, обеспечивается охват форсом огня от воспламенителей всей поверхности навески и, соответственно, равномерность воспламенения заряда по всей длине, безопасность скорости нарастания давления в каморе орудия, высокая стабильность горения и, как следствие, малый разброс начальных скоростей снаряда, а действие пламегасителя уменьшает демаскирующий эффект выстрела.
В частных случаях исполнения навеска (нижний пучек Н и верхний пучек В) размещена в бумажной упаковке 4, 7 соответственно, заряд снабжен сборной гильзой 8, узлом герметизации 10 и фиксатором 9, а верхний пучек В снабжен флегматизатором 11.
Выполнение заряда в соответствии с изобретением обеспечивает безопасную скорость нарастания давления, минимальный разброс начальных скоростей снаряда, заданную стабильность горения и сохранность пороховых элементов в служебном обращении. Таким образом, улучшение стабильности внутрибаллистических характеристик позволяет уменьшить разброс начальных скоростей снаряда и, соответственно, повысить кучность и меткость стрельбы на 5-7%.
Изобретение может быть использовано при разработке зарядов к артиллерийским орудиям различных калибров и позволяет существенно расширить возможности их боевого применения.
Указанный положительный эффект подтвержден испытаниями опытных образцов зарядов, выполненных в соответствии с изобретением.
В настоящее время разработана конструкторская документация, проведены государственные испытания, намечено серийное производство.