АРТИЛЛЕРИЙСКИЙ МОДУЛЬ
ARTILLERY MODULE

Изобретение относится к боеприпасам, в частности к конструкции артиллерийских модулей, и может найти широкое применение при разработке надежно функционирующих, мобильных, имеющих длительные сроки хранения и устойчивых к транспортным нагрузкам артиллерийских модулей для артиллерийских систем большого калибра.
В настоящее время ведутся работы по разработке новых артиллерийских комплексов, обладающих повышенной скорострельностью, увеличенной дальностью стрельбы, улучшенными условиями обитаемости боевого расчета, способных решать широкий круг задач по огневому поражению противника.
В связи с этим, к артиллерийским модулям предъявляются повышенные требования по обеспечению эксплуатационных характеристик, сохранению герметичности и обтюрации пороховых газов.
Известен заряд к минометному выстрелу (см. Шагов Ю.В. "Взрывчатые вещества и пороха", МО СССР, М., 1976, с.114-115). Устройство содержит навеску ленточного пороха и обеспечивает достаточно надежное функционирование боеприпасов к минометам и другим короткоствольным артиллерийским системам с невысокой дальностью стрельбы и работающих при низких давлениях.
Недостатком этого технического решения является сложность применения такого типа устройств для артиллерийских систем, имеющих большую длину ствола (пушки, гаубицы). То есть ленточные пороха, имея дегрессивную форму и большую начальную поверхность горения, в процессе горения развивают при движении снаряда по каналу ствола значительной длины (порядка 45-50 калибров) повышенное давление в каморе орудия, которое может достигать величины, опасной для прочности ствола. В дальнейшем идет резкий спад давления и, как следствие, начальная скорость снаряда не достигает требуемого значения для стрельбы на большие дальности.
Задачей данного технического решения являлось создание артиллерийского модуля, работающего при небольших давлениях для короткоствольных систем без предъявления требований по функционированию в длинноствольных дальнобойных артиллерийских систем при больших рабочих давлениях.
Общими признаками с предлагаемой авторами конструкцией артиллерийского модуля является наличие навески пороха.
Наиболее близким по технической сути и достигаемому техническому результату является артиллерийский модуль, содержащий навеску пороха, сгорающий корпус, скрепленный с металлическим поддоном, с толщиной стенки не менее 1,5 толщины стенки поддона по срезу и сгорающие внутреннюю и наружную крышки (патент РФ №2217688, опубликован 27.11.2003 г., БИ №33), принятый авторами за прототип.
Как видно из этого технического решения, конструкция артиллерийского модуля обеспечивает максимальное рабочее давление в расчетных пределах в каморе ствола длиной 45-50 калибров, высокую начальную скорость снаряда и повышенную скорострельность.
К причинам, препятствующим достижению указанного технического результата при использовании известного артиллерийского модуля, принятого авторами за прототип, относится то, что его конструкция не позволяет обеспечить надежную обтюрацию пороховых газов в процессе выстрела, так как не обеспечивается надежное функционирование сгорающего корпуса гильзы в процессе обтюрации.
Таким образом, задачей данного технического решения (прототипа) является получение требуемых начальных скоростей снаряда, высокой скорострельности без обеспечения требований по надежной обтюрации пороховых газов.
Общими признаками с предлагаемым авторами артиллерийским модулем является наличие гильзы со стальным поддоном и сгорающего корпуса с толщиной стенки не менее 1,5 толщины стенки поддона по срезу, навески пороха и сгорающих внутренней и наружной крышек.
В отличии от прототипа в предлагаемом авторами артиллерийском модуле внутренняя крышка снабжена мембраной с кольцевым и крестообразным локализаторами напряжений толщиной 0,3-0,6 толщины крышки, при этом цилиндрические поверхности крышек расположены с кольцевым зазором, а верхняя крышка снабжена цилиндрической обечайкой высотой 0,09-0,17 ее наружного диаметра.
В частных случаях, то есть в конкретных формах исполнения изобретение характеризуется следующими признаками:
- суммарная масса сгорающих элементов составляет не менее 0,12 массы навески,
- толщина стенок сгорающих элементов выполнена равной 0,3-2,2 толщины горящего свода пороховых элементов навески,
- навеска выполнена из зерненного пороха,
- снабжен дополнительной навеской из трубчатых пороховых элементов,
- навеска выполнена из трубчатых пороховых элементов,
- содержит стержневое воспламенительное устройство в виде перфорированной трубки с воспламенительным составом,
- внутренняя и наружная крышки скреплены с корпусом клеевым соединением,
- на поддоне выполнены одна или несколько обтюрирующих канавок,
- корпус запрессован в поддон на клее,
- на корпусе нанесено защитное лаковое покрытие,
- на поддон нанесено защитное антикоррозионное покрытие,
- поддон выполнен из низкоуглеродистой стали, раскисленной алюминием,
- размещен в герметичном пенале,
- размещен в герметичном футляре,
- пенал размещен в транспортной таре,
- оснащен снарядом,
- содержит дополнительную навеску из пороховых элементов, расположенную на запоясковой части снаряда в герметичной сгорающей оболочке.
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 артиллерийского модуля к артиллерийскому орудию, обеспечивающего безопасную скорость нарастания давления, надежную обтюрацию пороховых газов, позволяющую снизить загазованность боевого отделения, высокую скорострельность системы, повышенные энергетические характеристики.
Указанный технический результат при осуществлении изобретения достигается тем, что в известном артиллерийском модуле, содержащем гильзу со стальным поддоном и сгорающим корпусом с толщиной стенки не менее 1,5 толщины стенки поддона по срезу, навеску пороха и сгорающие внутреннюю и наружную крышки, особенность заключается в том, что внутренняя крышка снабжена мембраной с кольцевым и крестообразным локализаторами напряжений толщиной 0,3-0,6 толщины крышки, при этом цилиндрические поверхности крышек расположены с кольцевым зазором, а верхняя крышка снабжена цилиндрической обечайкой высотой 0,09-0,17 ее наружного диаметра.
Новая совокупность конструктивных элементов, а также наличие связей между ними позволяют, в частности, за счет:
- снабжения внутренней крышки мембраной с кольцевым и крестообразным локализаторами напряжений толщиной 0,3-0,6 толщины крышки обеспечить начальное давление пороховых газов для прилегания корпуса к стенкам каморы орудия (обеспечения обтюрации пороховых газов). При толщине локализаторов напряжений менее 0,3 разрушение мембраны происходит до прилегания корпуса к стенкам каморы. При толщине локализаторов напряжений более 0,6 происходит разрушение самого корпуса, тем самым не обеспечивается обтюрация пороховых газов, что приводит к прорыву горящих газов за казенный срез орудия в отделение боевого расчета;
- расположения цилиндрических поверхностей крышек с кольцевым зазором и снабжения верхней крышки цилиндрической обечайкой высотой 0,09-0,17 ее наружного диаметра обеспечить неизменность геометрических характеристик верхней части корпуса после размещения заряда и надежную фиксацию наружной крышки. При высоте крышки менее 0,09 ее наружного диаметра не обеспечивается необходимое усилие для ее надежного крепления. При высоте крышки более 0,17 ее наружного диаметра происходит трещинообразование на краях крышки, что приводит к разгерметизации модуля в условиях длительного хранения в заданном температурном диапазоне.
Признаки, характеризующие изобретение в конкретных формах исполнения, позволяют, в частности, за счет:
- выполнения суммарной массы сгорающих фиксирующих элементов и корпуса не менее 0,12 массы навески обеспечить заданные конструктивно-компоновочные параметры артиллерийского модуля, а также требуемые эксплуатационные характеристики в условиях хранения, транспортировки и эксплуатации. При выполнении суммарной массы сгорающих фиксирующих элементов и корпуса менее 0,12 массы навески резко снижается жесткость конструкции артиллерийского модуля соответственно его устойчивость, как в продольном, так и в поперечном направлениях, что приводит к нарушению целостности корпуса модуля в условиях служебного обращения и разгерметизации;
- выполнения толщины стенок сгорающих фиксирующих элементов, равной 0,3-2,2 толщины горящего свода пороховых элементов навески, обеспечить надежную фиксацию навески пороха от перемещений, полноту сгорания заряда в канале ствола и требуемую начальную скорость снаряда. При выполнении толщины стенок сгорающих элементов менее 0,3 толщины горящего свода пороховых элементов навески снижается жесткость фиксации навески пороха, что в процессе эксплуатации приводит к взаимному перемещению пороховых элементов, их истиранию, выкрашиванию, образованию пылевидных частиц и зарядов статического электричества. Нарушение формы пороховых элементов приводит к изменению баллистических характеристик, а наличие пылевидных частиц повышает опасность самовоспламенения от зарядов статического электричества. При выполнении толщины стенок сгорающих элементов более 2,2 толщины горящего свода пороховых элементов навески время горения фиксирующих элементов значительно увеличивается и продолжается после выхода снаряда из канала ствола. Это приводит к падению рабочего давления и уменьшению начальных скоростей снаряда;
- выполнения навески из зерненного пороха обеспечить высокую степень автоматизации процесса снаряжания заряда;
- снабжения модуля дополнительной навеской из трубчатых пороховых элементов достигать равномерности воспламенения модуля по всему объему без применения сложных осевых воспламенительных устройств и обеспечить незначительный разброс начальных скоростей;
- выполнения навески из трубчатых пороховых элементов обеспечить равномерную скорость нарастания давления в каморе артиллерийского орудия;
- оснащения модуля стержневым воспламенительным устройством в виде перфорированной трубки с воспламенительным составом обеспечить стабильность начальных скоростей снаряда и высокую точность стрельбы;
- скрепление клеевым соединением внутренней и наружной крышек с корпусом обеспечить, тем самым, надежную фиксацию пороховой навески от перемещений в процессе эксплуатации (транспортирования, служебного обращения и т.д.) и герметичность;
- нанесения на корпус защитного лакового покрытия обеспечить его защиту от воздействия атмосферных факторов. Кроме того, лаковое покрытие придает дополнительную эластичность жесткому сгорающему корпусу и тем самым в процессе выстрела время его разрушения увеличиваются, приводя к увеличению времени движения газового потока с момента воспламенения навески в сторону поддона, что положительно влияет на качество обтюрации;
- запрессовки корпуса в поддон на клее обеспечить гарантируемую герметичность соединения;
- выполнения на поддоне одной или нескольких обтюрирующих канавок улучшить качество обтюрации поддоном пороховых газов, особенно при отрицательных температурах боевого применения;
- выполнения поддона из низкоуглеродистой стали, раскисленной алюминием, обеспечить надежную обтюрацию пороховых газов и взаимодействие с металлическими узлами механизмов заряжания и экстракции артиллерийской системы, постоянство механических характеристик в процессе длительного хранения, возможность изготовления поддона методом холодного выдавливания;
- размещения модуля в герметичном пенале или футляре обеспечить сохранность физико-механических свойств и баллистических характеристик при длительном хранении в различных условиях;
- размещения пенала в транспортной таре предохранить его от воздействия ударных нагрузок при транспортировании;
- оснащения модуля снарядом обеспечить комплектность поставки боеприпасов;
- снабжения модуля дополнительной навеской из пороховых элементов, расположенной на запоясковой части снаряда в герметичной сгорающей оболочке, обеспечить более высокую начальную скорость подкалиберного снаряда относительно кумулятивного или осколочно-фугасного.
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 в артиллерийском модуле, содержащем гильзу со стальным поддоном и сгорающим корпусом с толщиной стенки не менее 1,5 толщины стенки поддона по срезу, навеску пороха и сгорающие внутреннюю и наружную крышки, согласно изобретению внутренняя крышка снабжена мембраной с кольцевым и крестообразным локализаторами напряжений толщиной 0,3-0,6 толщины крышки, при этом торцевые поверхности крышек расположены с кольцевым зазором, а верхняя крышка снабжена цилиндрической обечайкой высотой 0,09-0,17 ее наружного диаметра.
Сущность изобретения поясняется чертежами, где на фиг.1 изображен общий вид артиллерийского модуля, на фиг.2 - вид А внутренней крышки.
Предлагаемый артиллерийский модуль (фиг.1) содержит стальной поддон 1, сгорающий корпус 2, внутреннюю крышку 3 с мембраной 4 с кольцевым и крестообразным локализаторами напряжений Д (фиг.2), толщина крышки Т, толщина локализаторов напряжений t, наружную крышку 5 с цилиндрической обечайкой высотой L не менее 0,09-0,17 ее наружного диаметра D, обтюрирующую канавку 6, навеску пороха 7.
Вышеописанное устройство работает следующим образом.
Артиллерийский модуль размещают в каморе орудия. После срабатывания средства воспламенения форс огня поступает в нижнюю часть навески пороха 7, при этом происходит воспламенение и горение всего заряда, сгорают и наружная 4 и внутренняя 5 крышки. При этом обеспечивается плотное прилегание стенки корпуса 2 к каморе орудия и надежная обтюрация пороховых газов, а также полное и стабильное сгорание всех сгорающих элементов модуля до выхода снаряда из канала ствола, что обеспечивает требуемую начальную скорость полета снаряда. Одновременно обтюрирующая канавка 6, выполненная на поддоне 1, обеспечивает дополнительную обтюрацию пороховых газов.
Выполнение артиллерийского модуля в соответствии с изобретением увеличивает начальную скорость снаряда на 2-3%, уменьшает загазованность боевого отделения в 1,6 раза, а также за счет оптимальных конструкторских параметров обеспечивает стабильное горение навески пороха и заданные баллистические характеристики, что повышает кучность стрельбы.
Изобретение может быть использовано при разработке различных артиллерийских модулей, в том числе для артиллерийских выстрелов.
Указанный положительный эффект подтвержден испытаниями опытных образцов артиллерийских модулей, выполненных по конструкторской документации, разработанной в соответствии с изобретением.