ОСКОЛОЧНЫЙ СНАРЯД АРТИЛЛЕРИЙСКОГО ПАТРОНА

Полезная модель относится к боеприпасам унитарного заряжания, а более конкретно, к артиллерийским безгильзовым патронам для автоматических гранатометов.
Уровень данной области техники характеризуют артиллерийские патронов к автоматическому гранатомету, описанные в патентах RU 2125226, F42В 5/02 и 2135938, F42В 5/18, 1999 г., которые включают неразъемно связанные между собой боевую часть, содержащую головной взрыватель и ведущий поясок, и камеру сгорания, заполненную метательным пороховым зарядом, выполняющая функции гильзы.
Камера сгорания, жестко закрепленная на корпусе боевой части, оснащена торцевой диафрагмой с выходными отверстиями для генерируемых пороховых газов и центральным капсюлем-воспламенителем, взаимодействующим с пороховым метательным зарядом.
Использование в этих конструкциях патрона так называемой безгильзовой схемы позволяет перераспределить массу боеприпаса, увеличив долю его боевой части, что повышает эффективность применения по назначению или снижает весовую нагрузку на боевой расчет гранатомета при заданной эффективности осколочного поражения.
Исключение процесса распатронирования при выстреле повышает стабильность горения порохового метательного заряда и исключает экстракцию гильз-втулок. При установке гранатомета в замкнутых объемах не требуется сбор горячих гильз и укладка их в ящики или установка специальных отражателей, что повышает боевую мобильность.
Однако, недостатком описанных артиллерийских патронов является неудовлетворительное поражающее действие из-за произвольного нерегулируемого дробления корпуса боевой части, определяемого вероятностным характером образования неоптимальных поражающих элементов с широким диапазоном разброса их массы, формы и скорости разлета.
Отмеченный недостаток устранен в осколочном снаряде артиллерийского патрона, имеющем композитный осколочный корпус, включающий последовательно коаксиально смонтированные наружную тонкостенную оболочку, слой уложенных шариков и собственно корпус, оснащенный сеткой полуготовых осколков, сформированных пересекающимися встречно многозаходными рифлениями (см. патент US 4327643, F42B 13/48, 1982 г.), который по технической сущности и числу совпадающих признаков выбран в качестве наиболее близкого аналога предложенному осколочному снаряду.
Оболочка и корпус в конструкции известного снаряда механически связаны между собой, а по концам зафиксированы в переходной втулке, где установлен головной взрыватель, и ведущим пояском, который в форме бандажного кольца обжимает состыкованные торцами обечайку и днище корпуса. Ведущий поясок запрессован на многочисленные рифли, выполненные на дне общей кольцевой канавки, имеющей поднутрение по форме «ласточкин хвост», что обеспечивает их прочное сцепление в конструктивном единстве.
Внутри рифленого корпуса закреплен разрывной заряд бризантного взрывчатого вещества, взаимодействующего с головным взрывателем.
Днище корпуса оснащено полым хвостовиком конической формы, сужающимся кзади, имеющим сквозные отверстия сообщения с его полостью - поднутрением, обеспечивающим повышение давления, что предотвращает задонное разряжение и уменьшает турбулентность потоков. Это снижает аэродинамическое торможение артиллерийского снаряда при полете на траектории к цели.
Известный артиллерийский снаряд характеризуется повышенной эффективностью осколочного поражения, высокой плотностью осколочного поля с заданным расчетным углом разлета осколков оптимальной формы и массы.
Недостатком известного осколочного снаряда артиллерийского патрона является неудовлетворительная продольная жесткость конструкции в местах стыковки боевой части с хвостовиком и переходной втулкой, которые при этом являются балластом массы, практически не используемой для формирования поражающих осколков.
Другим недостатком известной конструкции является технологическая сложность надежного механического крепления медного ведущего пояска на состыкованных, но жестко не связанных между собой частях корпуса снаряда.
Выполнение ведущего пояска из дефицитной меди, элктротехнического материала, является стратегически нецелесообразным.
Задачей, на решение которой направлена настоящая полезная модель, является усовершенствование артиллерийского снаряда более простой и функциональной конструкции, оснащенного неотделяемой гильзой, жестко связанной с корпусом; при этом необходимо обеспечить технологичность изготовления и сборки изделия повышенной эффективности осколочного действия.
Требуемый технический результат достигается тем, что в известном осколочном снаряде артиллерийского патрона, содержащем головной взрыватель, жестко связанный с корпусом, несущим разрывной заряд взрывчатого вещества, и расположенную коаксиально корпусу оболочку, между которыми уложен примыкающий слой готовых поражающих элементов в форме металлических шариков, при этом оболочка жестко скреплена с несущим днищем, снабженным полым хвостовиком, где выполнены сквозные отверстия, и ведущий поясок, по предложению авторов, ведущий поясок выполнен из монолита днища, оснащенного посадочным кольцевым выступом, спрофилированным под замковое крепление оболочки, геометрически замкнутой головным взрывателем на корпусе, с которым связан непосредственно, при этом шарики из тяжелого металла или сплава укреплены в автономной обойме из литьевого полимерного материала, а в полости хвостовика размещен пороховой метательный заряд, связанный с закрепленным в торцевой диафрагме капсюлем-воспламенителем.
Отличительные признаки обеспечили создание на базе конструкции снаряда с композитным осколочным корпусом унитарного артиллерийского патрона, имеющего улучшенные показатели основного поражающего действия, технологичного при изготовлении и надежного в эксплуатации стрельбой без экстракции гильзы.
Выполнение ведущего пояска из монолита днища корпуса повышает конструкционную жесткость снаряда в целом и позволяет механически разгрузить осколочный блок, который является функционально более эффективным по основному назначению. При этом обеспечивается экономия дефицитной меди.
Днище в предложенном изделии является силовым элементом, в основном воспринимающим осевые нагрузки в канале ствола при выстреле, и связующим монтажным звеном между осколочной боевой частью и неотделяемой камерой сгорания порохового метательного заряда.
Кольцевой профилированный выступ днища служит для базирования и крепления корпуса, обоймы с шариками и оболочки в форме композитного монолита, формирующего заданное осколочное поле при подрыве снаряда. При этом оболочка посредством завальцовки торца формирует, совокупно с выступом днища, замковое неразъемное соединение, а с корпусом образует геометрическое замыкание, зафиксированное прижимом сверху посредством завинчиваемого головного взрывателя.
Непосредственная связь головного взрывателя с корпусом повышает жесткость артиллерийского боеприпаса, направлена на увеличение плотности осколочного поля поражения за счет исключения промежуточной массивной втулки по прототипу, что дополнительно упрощает конструкцию и технологию сборки.
Укрепление шариков в обойме из литьевого полимерного материала исключает люфты, зазоры и любые свободные объемы, в которых могут создаваться дисбалансы при осевом вращении снаряда на траектории, отрицательно влияющие на его продольную стабильность и, в конечном счете, снижая точность стрельбы. Сформированный при этом несущий композитный блок образует автономную сборочную единицу для унификации производительной сборки технологичного изделия.
Размещение в полом хвостовике порохового метательного заряда, перекрытого торцевой диафрагмой, формирует неотделяемую камеру сгорания и создает дополнительную функциональность изделию: передачу на снаряд импульса силы от давления генерируемых при горении метательного заряда пороховых газов в виде реактивной тяги распределенных струй, что обеспечивает динамику движения снаряда и заданную начальную скорость при выстреле.
При дозвуковой скорости полета предложенной осколочной гранаты аэродинамическая стабилизация задонного давления теряет свою актуальность, практически не влияя на торможение, поэтому использование полого хвостовика в качестве гильзы унитарного патрона является целесообразным и эффективным.
Крепление в торцевой диафрагме капсюля-воспламенителя, связанного с пороховым метательным зарядом, обеспечивает самодостаточность унитарного боеприпаса в качестве артиллерийского патрона полной комплектации.
Таким образом, сравнительно с прототипом, предложенная конструкция представляет собой автономное изделие - артиллерийский патрон, пригодный к стрельбе без экстрагирования гильзы, что обеспечивает дополнительное преимущество по мобильному боевому применению.
При этом сквозные отверстия хвостовика, выполненные в торцевой ее диафрагме, имеют новое назначение служить в качестве сопел для динамичного выброса из камеры сгорания генерируемого рабочего тела - пороховых газов, создающих импульс силы при выстреле.
Рациональное конструктивное решение артиллерийского боеприпаса позволило в тех же массогабаритных параметрах использовать в качестве материала шариков меньшего диаметра более плотный и прочный, чем сталь, например, тяжелый сплав ВНЖ-90, обеспечив тем самым повышенную эффективность осколочного действия как дальности разлета поражающих элементов, так и по проникающей их способности.
Следовательно, каждый существенный признак необходим, а их совокупность в устойчивой взаимосвязи являются достаточными для достижения новизны качества, неприсущей признакам в разобщенности, то есть поставленная техническая задача решается не суммой эффектов, а новым сверхэффектом суммы признаков.
Сущность полезной модели поясняется чертежом предложенного осколочного снаряда артиллерийского патрона, который носит чисто иллюстративную цель и не ограничивает объема притязаний формулы.
Снаряд содержит несущее днище 1, на котором монтируются структурные элементы: боевая часть с головным взрывателем 2 и камера 3 сгорания с центральным капсюлем-воспламенителем 4.
Боевая часть включает разрывной заряд 5 бризантного взрывчатого вещества, помещенный в цилиндрическом корпусе 6, который запрессован вовнутрь кольцевого выступа 7 днища 1 (возможно их резьбовое соединение).
На корпусе 6 установлен конгруэнтный блок готовых поражающих элементов, изготовленный автономно в качестве сборочной единицы, который содержит плотно уложенные по образующей цилиндра шарики 8 из тяжелого сплава или металла, скрепленные литьевым полимерным материалом (полиамидом, полиэтиленом и т.п.), образующим несущую обойму 9.
Блок 8-9 опирается на кольцевой выступ 7 днища 1, сверху уплотняется через прокладки 10 вкладышем 11, который размещается внутри тонкостенной оболочки 12, служащей аэродинамическим обтекателем.
Нижний торец оболочки 12 посредством завальцовки закатан в наружный профиль выступа 7 днища 1, образуя замковое их соединение.
Верхний край оболочки 12 загнут на торец корпуса 6 и жестко защемлен посредством головного взрывателя 2, который в упор завинчен во внутреннюю резьбу корпуса 6, чем формируется монолитность соединяемых элементов.
Камера 3 сгорания выполнена в виде наполненной пороховым метательным зарядом 13 втулки, ввинченной в хвостовик 14 днища 1.
В нижнем торце камеры 3 сгорания имеется поперечная диафрагма 15, несущая центральный капсюль-воспламенитель 4, по периметру которой распределены выходные отверстия 16, перекрытые сгорающей мембраной 17, которая удерживает пороховой заряд 13.
Пороховой метательный заряд 13 сверху нагружен пластинчатой пружиной 18, которая предотвращает перемещения и перетирания гранулята пороха в служебном обращении и при транспортировке.
В радиальном зазоре между камерой 3 сгорания и хвостовиком 14 днища 1 помещен силиконовый уплотнитель 19.
На днище 1 выполнен радиальный выступ 20, который служит в качестве ведущего пояска, врезающегося в боевые грани спиральных нарезов ствола оружия при выстреле.
Функционирует предложенный осколочный снаряд артиллерийского патрона следующим образом.
При выстреле импульс от капсюля-воспламенителя 4 поджигает пороховой метательный заряд 13, горение которого образует газообразные продукты, резко повышающие давление в камере 3. Газообразные продукты прожигают (проламывают) мембрану 17 и струйно через свободные отверстия 16 в диафрагме 15 интенсивно выбрасываются в замкнутый объем казенной части оружия, создавая реактивно направленный импульс силы, в результате чего снаряд ускоренно перемещается по стволу.
При движении по стволу радиальный выступ 20 днища 1 врезается в боевые грани спиральных его нарезов, формируя винтовую пару, от взаимодействия которой снаряд в движении по стволу закручивается относительно продольной оси, что стабилизирует его полет на траектории к цели.
Выполняющая функции гильзы патрона камера 3 сгорания выстреливается, не отделяясь от снаряда.
Сетка полуготовых осколков корпуса снаряда по прототипу обеспечивает заданное его дробление, повышая эффективность основного действия.
От использования этого внешне привлекательного рифленого корпуса авторы отказались из-за особенности предложенного осколочного блока, в котором шарики не свободно уложены в цилиндрическом зазоре, а жестко укреплены в полимерной обойме.
Осколки рифленого корпуса произвольно раздробят обойму композитного блока, части которой могут быть при этом связаны с шариками, что значительно ухудшит их аэродинамику, снижая скорость и убойный промежуток.
Неизбежное столкновение осколков рифленого корпуса и обоймы заметно снижает их энергетику и, следовательно, пробивающую способность.
В предложенной конструкции корпус 6 осколочного блока выполнен без ослабляющих поперечное сечение рифлений, поэтому имеет возможность до дробления на осколки пластически раздуваться под действием ударной и детонационной волн от взрыва бризантного заряда 5.
При встрече снаряда с преградой срабатывает головной взрыватель 2, который инициирует подрыв бризантного заряда 5, срабатывание которого формирует ударную и детонационную волны, распространяющиеся из центра к периферии.
При этом под действием ударной волны разрушаются, образуя осколочное поле поражающих элементов, корпус 6, композитный блок 8-9 и тонкостенная оболочка 12.
Корпус 6 дробится ориентированно укладке шариков 8, формируя фрагменты вытянутой формы, продавливаемые в зазоры между ними, разрезая при этом перемычки полимерной обоймы 9.
Тяжелые компактные шарики 8 разгоняются инерционно и практически не деформируются под действием ударной волны, сохраняя оптимальные для аэродинамики сферическую форму.
Организованный таким образом раздельно-последовательное формирование и разлет мерных фрагментов структурных элементов композитного осколочного блока боевой части предложенного боеприпаса обеспечивает повышение эффективности поражающего действия, что нашло подтверждение при стационарных подрывах опытных образцов изделий предложенной конструкции.
При этом более компактные шарики 8 из тяжелого сплава имеют меньшее аэродинамическое сопротивление и более высокую пробивающую способность.
Приведенная площадь осколочного поражения, сравнительно со штатной гранатой, увеличена в 2,5-3 раза.
Проведенный сопоставительный анализ предложенного технического решения с выявленными аналогами уровня техники, из которого явным образом полезная модель не следует для специалиста по артиллерийским боеприпасам, показал, что она не известна, а с учетом возможности практического серийного изготовления унитарного артиллерийского патрона, можно сделать вывод о соответствии критериям патентоспособности.
Согласно рабочей документации на предложенный унитарный артиллерийский 40-мм патрон к автоматическому гранатомету изготовлена партия изделий для комплексных испытаний стрельбой, с целью практической реализации Заказчиком при постановке на вооружение.