ВЫСТРЕЛ ДЛЯ ПОДСТВОЛЬНОГО ГРАНАТОМЕТА
CARTRIDGE FOR UNDERGROUND GRENADE LAUNCHER

Изобретение относится к боеприпасам унитарного заряжания, а более конкретно к безгильзовому артиллерийскому патрону для подствольных гранатометов, осколочная боевая часть которого выполнена из кольцевых элементов.
Уровень данной области техники характеризует выстрел для гранатомета по патенту RU 2421685 C1, F42B 5/02; 5/18; 12/32, 2011 г., который включает боевую осколочную часть с головным взрывателем и ведущим пояском, выполненным из монолита днища композитного корпуса, на котором неразъемно закреплена камера сгорания метательного порохового заряда, сообщающегося с капсюлем-воспламенителем, установленным в торцевой диафрагме.
Особенностью этого выстрела является то, что на корпусе дополнительно размещена коаксиальная обойма из литьевого полимерного материала, несущая равно распределенные шарики из тяжелого сплава или металла - готовых поражающих элементов.
Выполнение композитного корпуса боеприпаса в виде осколочного блока, установленного между двух коаксиальных обечаек, повышает могущество осколочного действия, так как внутренняя массивная обечайка служит источником поражающих элементов при дроблении от подрыва бризантного снаряжения, а тонкостенная наружная обечайка служит аэродинамическим обтекателем, минимизируя торможение боеприпаса на полете.
Размещение шариков в объеме несущей полимерной основы обоймы создает конструктивное единство в виде автономной сборочной единицы, повышая тем самым технологичность серийного боеприпаса с заданным полем*разлета готовых поражающих элементов.
Укрепление осколочных шариков в обойме из литьевого полимерного материала исключает люфты и зазоры в композитном корпусе. Шарики из тяжелого сплава, плотного и прочного, обеспечивают высокие дальность разлета и проникающую способность.
Недостатком известного выстрела для гранатомета являются потери в начальной скорости метания шарообразных поражающих элементов, снижающие эффективность его действия по целям, обусловленные преждевременным прорывом продуктов детонации разрывного заряда через зазоры между тяжелосплавными поражающими элементами, заполненными легким полимерным материалом, а также невысоким коэффициентом наполнения боеприпаса ввиду наличия внутренней массивной обечайки и балластного полимерного материала осколочной обоймы.
Кроме того, шарообразные поражающие элементы аэродинамической формы плохо пробивают защитные пластины средств индивидуального бронирования из кевлара.
Отмеченный недостаток устранен в конструкции выстрела для гранатомета по патенту RU 2681794 C1, F42B 5/02; 5/18; 12/28, 2019 г., который по технической сущности и числу совпадающих признаков выбран в качестве наиболее близкого аналога предложенному выстрелу.
Известный выстрел для гранатомета содержит головной взрыватель разрывного снаряжения, помещенного внутри композитного корпуса, содержащего опирающуюся на выступ днища осколочную обойму заданного дробления, примыкающую к коническому вкладышу и помещенную между обечайками, внутренняя из которых формообразует камору, а внешняя связана с головным взрывателем и закреплена на монолитном ведущем пояске днища, неразъемно связанного с камерой сгорания метательного порохового заряда, инициируемого центральным капсюлем-воспламенителем, закрепленным в торцевой диафрагме.
Особенностью известного выстрела является то, что внутренняя обечайка выполнена в форме тонкостенного вкладного стакана, в который запрессовано разрывное снаряжение, осколочная обойма составлена из набора примыкающих колец, спеченных из порошка тяжелого металла или сплава, которые снаружи оснащены равно распределенными радиальными рифлями и продольно поджаты резьбовой гайкой под коническим вкладышем, вкрученными внутри внешней обечайки, при этом конический вкладыш снабжен резьбовым очком под головной взрыватель.
Другой особенностью известного выстрела является то, что радиальные рифли осколочной обоймы имеют глубину 2/3 ее толщины.
Выполнение внутренней обечайки композитного корпуса в форме тонкостенного стакана, формообразующего камору гранаты, позволило осуществлять прессование разрывного снаряжения вне сборочного производства непосредственно в стакан. При этом разрывной заряд получен в виде безопасной в служебном обращении автономной сборочной единицы.
Выполнение осколочной обоймы из набора сомкнутых колец, оснащенных снаружи равно распределенными радиальными рифлями, обеспечивает заданное дробление на осколки аэродинамической формы с острыми гранями, повышающими поражающий эффект.
Силовое замыкание примыкающих колец посредством резьбовой гайки, связанной с внешней обечайкой, формирует квазимонолитность осколочной обоймы, предотвращая прорыв продуктов детонации между ними, чем обеспечивается высокая скорость разлета формируемых осколков заданной формы.
При подрыве разрывного снаряжения кольца обоймы из тяжелого сплава дробятся вдоль радиальных рифлей, образуя высокоскоростные осколки, которые эффективно пробивают легко бронированные преграды и кевлар.
Монтажная втулка конической формы, сопрягаемая с головным взрывателем и внешней обечайкой, обеспечила обтекаемость формы боеприпаса, снижая тем самым торможение на полете к цели для увеличения дальности стрельбы.
Продолжением отмеченных достоинств известного выстрела для гранатомета являются присущие недостатки:
- снижение полезного выхода по массе осколков (поражающих элементов), образующихся при дроблении колец из тяжелого сплава вдоль радиальных рифлей, из-за частичного выкрашивания материала при дроблении и образования вторичных осколков мелкой фракции, обусловленное отсутствием параметров, определяющих форму рифления колец;
- выполнение внешней обечайки и дна композитного корпуса в виде двух соединенных на резьбе деталей снижает продольную прочность и жесткость выстрела, а, следовательно, и его надежность;
- снижение массы формирующихся поражающих элементов уменьшает их кинетическую энергию, тем самым снижая эффективность действия по преградам, в том числе легкой броне и кевларовым бронежилетам.
Кроме того, наличие дополнительных резьбовых соединений между увеличивает стоимость выстрела в серийном производстве.
Технической задачей, на решение которой направлено настоящее изобретение, является повышение эффективности осколочного действия и функциональной надежности боеприпаса более простой и технологичной конструкции.
Требуемый технический результат достигается тем, что в известном выстреле для гранатомета, включающем головной взрыватель, помещенный внутри композитного корпуса, содержащего опирающиеся на выступ днища корпуса кольцевые элементы заданного дробления из тяжелого сплава, снаружи оснащенные равномерно распределенными радиальными рифлями глубиной 2/3 от толщины колец и продольно поджатыми резьбовой гайкой, разрывной заряд, запрессованный в тонкостенный вкладной стакан конгруэнтной формы каморе композитного корпуса, и неразъемно связанной с днищем корпуса камерой сгорания метательного порохового заряда, инициируемого центральным капсюлем-воспламенителем, закрепленным в торцевой диафрагме, согласно изобретению, радиальные рифли кольцевых элементов имеют симметричный клиновидный профиль с углом 15…45° и скругленным углом клина радиусом 0,1…0,3 их глубины.
Другой особенностью предложенного выстрела является то, что внешняя цилиндрическая стенка композитного корпуса и его днище выполнены в виде монолитного стакана, внутрь резьбового очка которого одновременно вкручены резьбовая гайка и головной взрыватель скругленной формы.
Отличительные признаки предложенного технического решения повысили эффективность поражающего действия высокоскоростных поражающих элементов из тяжелого сплава при упрощении конструкции и технологии изготовления серийного боеприпаса.
Выполнение радиального рифления кольцевых элементов из тяжелого сплава в виде равномерно распределенных по наружной поверхности симметричных клиньев с предложенными геометрическими параметрами предназначено для формирования при срабатывании разрывного заряда поражающих элементов с наибольшим полезным выходом по массе.
Процесс фрагментации колец можно разделить на три основные стадии: стадия сжатия, стадия разрушения и стадия разлета не взаимодействующих поражающих элементов. Стадия сжатия начинается с момента начала воздействия продуктов детонации на внутреннюю поверхность кольца и завершается схлопыванием рифлей на его внешней поверхности. Стадия разрушения кольца начинается после окончания сжатия и завершается разделением кольца на отдельные осколки. Стадия свободного разлета начинается после разделения кольца и примыкающей к нему внешней цилиндрической стенки корпуса на отдельные фрагменты.
При выполнении радиальных рифлей на внешней поверхности колец из тяжелого сплавав виде симметричных клиньев с углом «α» менее 15° имеет место раскалывание и выкрашивание поражающих элементов в области сопряжения поверхности клина и внешней поверхности кольца, что приводит к снижению массы формирующихся поражающих элементов и соответственно их кинетической энергии.
При выполнении рифлей с углом «α» более 45° происходит не полное схлопывание рифлей на стадии сжатия кольца, в результате чего, в месте образовавшегося утонения материала кольца прорыв продуктов детонации происходит раньше, в результате чего скорость разлета поражающих элементов падает и снижается их эффективность действия по преградам.
На стадии разрушения кольца, радиус скругления «r» симметричных клиновых рифлей менее 0,1 их глубины «h» является сильным концентратором напряжений и приводит к образованию сдвиговых сопутствующих осколков мелкой фракции и снижению массы формирующихся поражающих элементов.
Выполнение радиуса скругления «r» более 0,3 их глубины «h» приводит к раннему прорыву продуктов детонации в начале стадии сжатия до схлопывания рифлей в месте значительного перепада толщины у вершин клиновых рифлей, и как следствие, к снижению скорости разлета поражающих элементов и их эффективности действия по преградам.
В серийном производстве кольцевые элементы заданного дробления могут изготавливаться современным высокопроизводительным методом инжекционного формования (инжекционное литье в пресс-форму), не требующем последующей механической доработки из тяжелого сплава, например, ВНЖ-93. При этом обеспечивается точное повторение геометрии и низкая себестоимость получаемых деталей.
Конструктивно, выполнение внешней цилиндрической стенки композитного корпуса и его днища в виде монолитного стакана, повышает продольную прочность и жесткость выстрела. Кроме того, отпадает необходимость использования в месте соединения клея или герметика, препятствующего прохождению пороховых газов внутрь корпуса при выстреле.
Установка набора кольцевых элементов заданного дробления из тяжелого сплава, резьбовой гайки, и головного взрывателя непосредственно в корпус упрощает конструкцию выстрела и снижает его стоимость в серийном производстве.
Выполнение взрывателя скругленной формы, с радиусом, соответствующим половине калибра выстрела, обеспечивает минимальное аэродинамическое сопротивление при полете на траектории с дозвуковой скоростью, характерной для выстрелов к подствольным гранатометам.
Следовательно, каждый признак необходим, а их совокупность в устойчивой взаимосвязи являются достаточными для достижения новизны качества, неприсущей признакам в разобщенности, то есть поставленная в изобретении техническая задача решена не суммой эффектов, а новым сверхэффектом суммы признаков.
Сущность изобретения поясняется чертежом, которые служит чисто для иллюстрации и не ограничивает объема притязаний совокупности признаков формулы.
На чертеже изображены:
на фиг. 1 - предложенный выстрел для подствольного гранатомета;
на фиг. 2 - вид А-А на фиг. 1;
на фиг. 3 - фотография группы кольцевых элементов заданного дробления из тяжелого сплава.
Выстрел для подствольного гранатомета по предложенному изобретению включает головной взрыватель 1, детонатор которого размещен внутри разрывного заряда 2, заполняющего тонкостенный стакан 3, установленный в корпусе 4, который неразъемно связан с камерой 5 сгорания метательного порохового заряда 6, которая выполняет функции гильзы артиллерийского выстрела.
Из материала корпуса 4 монолитно выполнен поясок с готовыми нарезами 7, при выстреле выполняющий функции ведущего устройства, входящего в спиральные нарезы ствола подствольного гранатомета.
Внутрь корпуса 4, до упора в выступ 8 днища корпуса, установлена осколочная обойма, составленная из плотно примыкающих кольцевых элементов заданного дробления 9 квадратного профиля, которые изготовлены спеканием порошка тяжелого металла или сплава, например, марки ВНЖ-93.
В резьбовое очко 10 корпуса 4 последовательно установлены резьбовая гайка 11, с усилием поджимающая кольца 9 и головной взрыватель 1 скругленной формы.
Кольцевые элементы заданного дробления 9 осколочной обоймы оснащены равно распределенными радиальными рифлями 12 глубиной «h» 2/3 от толщины колец с симметричным клиновидным профилем с углом «α» 15…45° и скругленным углом клина радиусом «r» 0,1…0,3 их глубины «h».
Внутренний профиль корпуса 4, колец 9 осколочной обоймы и резьбовой гайки 11 формируют камору композитного корпуса гранаты, к которой примыкает конгруэнтный стакан - тонкостенная обечайка 3, в которую на отдельной операции автономно в матрице запрессовывается разрывное снаряжение 2.
В резьбовом очке 10 корпуса 4 установлен головной взрыватель 1, детонатор которого размещен внутри разрывного снаряжения 2.
В торцевой диафрагме 13 камеры 5 сгорания, имеющей расположенные по периметру выходные отверстия 14, установлен центральный капсюль-воспламенитель 15.
Собирается выстрел в следующей технологической последовательности.
Внутрь корпуса 4 до упора в выступ 8 днища корпуса вставляется осколочная обойма из колец 9. Далее в резьбовое очко 10 корпуса 4 завинчивают стопорное кольцо 11, с усилием прижимая кольца 9 друг к другу, формируя квазимонолит композитного корпуса гранаты.
После этого вовнутрь колец 9 помещают предварительно снаряженный разрывным зарядом 2 тонкостенный стакан 3.
Снаряжение камеры 5 сгорания производят автономно: в диафрагму 13 устанавливают центральный капсюль-воспламенитель 15, а затем на покрывающую диафрагму 13 сгорающую мембрану (условно не показана) укладывают метательный заряд 6. Камера 5 сгорания в сборе на эпоксидной смоле устанавливается на донный выступ корпуса 4 и затем обжимается, формируя неразъемное соединение.
Затем в резьбовое очко 10 корпуса 4 устанавливается головной взрыватель 1 скругленной формы, в результате чего окончательно снаряженный выстрел готов к использованию по назначению.
Функционирует предложенный выстрел для подствольного гранатомета следующим образом.
При инициировании ударником гранатомета капсюля-воспламенителя 15 форсом пламени поджигается метательный пороховой заряд 6, сгорание которого сопровождается генерированием газообразных продуктов, резко повышающих давление в камере 5. Горячие продукты сгорания заряда 6 прожигают мембрану, покрывающую выходные отверстия 14 диафрагмы 13, и струйно интенсивно выбрасываются в замкнутый объем казенной части оружия, создавая реактивно направленный импульс силы, в результате чего боеприпас ускоренно перемещается по стволу гранатомета.
При этом поясок с готовыми нарезами 7 корпуса 4 находясь в зацеплении с боевыми гранями спиральных нарезов ствола, закручивает гранату вокруг ее продольной оси для гироскопической стабилизации на траектории полета к цели.
Выполняющая функции гильзы камера 5 сгорания не отделяется от гранаты, выстреливаясь совместно.
При встрече гранаты с преградой срабатывает головной взрыватель 1, детонатор которого инициирует подрыв разрывного заряда 2, сопровождающийся распространением детонационной волны по разрывному заряду и образованием продуктов детонации, находящихся под высоким давлением.
Под действием высокого давления продуктов детонации разрывного заряда по радиальным рифлям 12 происходит фрагментация колец 9 на поражающие элементы. После разделения колец на отдельные поражающие элементы, прорывающиеся между ними продукты детонации прорезают корпус 4, что формирует из него регулярные осколочные фрагменты.
Организованное формирование и разлет мерных осколков структурных элементов композитного корпуса 3-9-4 обеспечивает повышенное поражающее действие, что нашло подтверждение при стационарных подрывах опытных образцов изделий по изобретению, при этом компактные тяжелые осколки, образованные при заданном дроблении колец 9, имеют острые грани, обеспечивая повышенную пробиваемость преград на большей дистанции разлета.
Сравнение предложенного технического решения с выявленными аналогами уровня техники не выявило идентичного совпадения совокупности существенных признаков изобретения.
Предложенные отличия выстрела для подствольного гранатомета, которые прямо не следуют из постановки технической задачи, не являются очевидными для специалистов по артиллерийским боеприпасам.
Изготовление усовершенствованного по изобретению модернизированного выстрела для гранатомета возможно осуществлять на действующем в серийном производстве автоматическом оборудовании.
Из вышесказанного можно сделать вывод о соответствии изобретения условиям патентоспособности.