АРТИЛЛЕРИЙСКИЙ МАЛОКАЛИБЕРНЫЙ СНАРЯД

Полезная модель относится к боеприпасам, а более конкретно, к артиллерийским малокалиберным снарядам осколочно-фугасного типа.
Уровень данной области техники характеризует артиллерийский малокалиберный снаряд к автоматическому гранатомету по патенту RU 2196294, F42В 12/24, 2003 г., который имеет аэродинамическую форму, образованную головным взрывателем обтекаемой конфигурации и запоясковой частью корпуса, выполненной в виде усеченного сужающегося кзади конуса, протяженность которого составляет 0,7-0,9 от калибра гранаты. Угол наклона образующей конического хвостовика, имеющего открытую донную полость, оптимизирован в диапазоне 8-10°.
Донная полость сообщается с атмосферой посредством сквозных щелей на конической поверхности хвостовика, через которые воздух набегающего потока проникает вовнутрь, снижая аэродинамическое торможение снаряда на траектории полета к цели.
Описанные усовершенствования конструкции и формы снаряда обеспечили на дозвуковых скоростях полета приращение по дальности на 20%.
Наполненный взрывчатым веществом корпус снаряда снабжен ведущим пояском, который запрессован в радиальную канавку на центрирующем утолщении.
Характерной особенностью известного снаряда является регулированное дробление утолщенного корпуса посредством сетки рифлей, выполненных на внутренней его поверхности. Пересекающиеся рифли образуют ослабленные сечения стенки корпуса и, выполняя функции газового клина, служат концентраторами напряжений, вдоль которых, в основном, происходит его разрушение с формированием осколков заданной массы и формы.
Недостатком известного снаряда является неудовлетворительное фугасное действие из-за относительно большой толщины стенки осколочного корпуса, лимитируемой конструкционной прочностью при запрессовке в радиальную канавку центрирующего утолщения ведущего пояска. При этом объем взрывчатого наполнения дополнительно снижается наличием в корпусе донной полости.
Кроме того, для заданного дробления толстостенного корпуса на мерные осколки вынужденно формируют сетку рифлей дополнительной механической обработкой поверхности каморы, что усложняет технологию и повышает затраты на изготовление боеприпаса.
Другим недостатком описанного снаряда является отсутствие трассирующего устройства для визуальной корректировки залпового ведения огня.
Отмеченные недостатки устранены в артиллерийском малокалиберном снаряде HS 820 (20×139 мм), описанном в журнале "Jane's Ammunition Handbook", 2003-2004, с.92, HEI-T, который по большинству совпадающих признаков
является наиболее близким аналогом предложенному снаряду.
Известный осколочно-фугасный трассирующий снаряд содержит обтекаемой формы головной взрыватель и наполненный взрывчатым веществом тонкостенный корпус, в радиальной канавке которого запрессован медный ведущий поясок, а в донной открытой полости установлено трассирующее устройство, причем хвостовик снаряда выполнен в форме сужающегося кзади усеченного конуса.
Трассирующее устройство, воспламеняемое тепловым импульсом от метательного порохового заряда гильзы, обеспечивает целеуказание для мобильной корректировки огня.
Медный ведущий поясок напрессован на тонкостенный корпус над поперечной перемычкой между каморой и донной полостью под трассирующее устройство, что практически исключает деформации стенки при радиальном нагружении запрессовки.
Форс продуктов горения пиротехнического состава трассирующего устройства, струйно истекающих из донной полости корпуса снаряда, служит дополнительным аэродинамическим стабилизатором продольной устойчивости снаряда на полете, при изменившимся соотношении масс структурных его составляющих.
Недостатком известного снаряда является неудовлетворительное фугасное действие из-за ограниченного объема взрывчатого вещества в каморе, дно которой расположено под радиальной канавкой для запрессовки ведущего пояска, что дополнительно снижает полезную нагрузку взрывчатого наполнения каморы ограниченного длиной ее объема.
Кроме того, протяженность конического хвостовика для снаряда, оснащенного трассером, с углом наклона образующей 8-10° к продольной оси, равная 0,7-0,9 калибра, является не оптимальной при скоростях полета выше скорости звука.
Прессование трассера непосредственно в донную полость корпуса снаряда с давлением, кратно превышающим давление пороховых газов метательного заряда при выстреле, вынуждает последующее снаряжение каморы взрывчатым веществом проводить шашечным, что ограничивает его массу и, следовательно, фугасность.
Кроме того, при прессовании пиротехнического заряда трассера неизбежно деформируется механическое крепление медного ведущего пояска с корпусом, которое проводится обжимом медного кольца в канавку сложного профиля, формируемую точением. В результате при стрельбе происходят срывы ведущего пояска со снаряда, который не разгоняется до заданной начальной скорости, не раскручивается в нарезном канале ствола для продольной устойчивости на полете.
Следовательно, функциональная надежность известного снаряда неудовлетворительна.
Задачей, на решение которой направлена настоящее изобретение, является усовершенствование конструкции снаряда для повышения функциональной
надежности и показателей назначения при обеспечении технологичности изготовления и сборки.
Требуемый технический результат достигается тем, что в известном артиллерийском малокалиберном снаряде, содержащем головной взрыватель, установленный в резьбовом очке корпуса, камора которого наполнена взрывчатым веществом, ведущий поясок и трассер в донной полости, по предложению авторов, трассер, автономно запрессованный в тонкостенный стакан, укреплен в донной полости через слой анаэробного герметика и продольно зафиксирован по открытому торцу разрезной пружинной шайбой, помещенной в кольцевую проточку, а ведущий поясок наплавлен на цилиндрическую поверхность корпуса, при этом камора для прямого прессования взрывчатого наполнения корпуса выполнена с поднутрением, превышающим по диаметру очко под взрыватель, а в донной части корпуса сформирован свободный объем глубиной 0,15-0,25 калибра снаряда.
Отличительные признаки обеспечили повышение функциональной надежности и показателей назначения боеприпаса, более технологичного в изготовлении и сборке.
Автономное прессование пиротехнического состава трассера в тонкостенный стакан, установленный в массивной пресс-форме, который в качестве сборочной единицы монтируют в донной полости без усилий, упрощает технологию изготовления снаряда и позволяет прессовать взрывчатое вещество наполнения непосредственно в камору, что повышает полезную нагрузку и, следовательно, могущество снаряда.
Крепление трассера в донной полости корпуса снаряда через слой анаэробного герметика обеспечивает их монолитное соединение, непроникаемое для газообразных продуктов горения метательного заряда при термодинамической нагрузке выстрела.
Изготовление трассера прессованием пиротехнического состава в тонкостенный стакан, установленный в массивной матрице, сообщает ему новое качество - автономность сборочной единицы, которая монтируется в донной полости через слой анаэробного герметика (унигерм У-9, ТУ-01-1326-86).
Унигерм после полимеризации и отверждения обеспечивает адгезионное крепление трассера с корпусом, выдерживающее давление пороховых газов метательного заряда гильзы, и предотвращает их несанкционированный прорыв через соединение, которое герметизировано по всему периметру. Как показали испытания стрельбой практическими снарядами соединение стакана трассера с корпусом снаряда сохраняет монолитность после термодинамического нагружения пороховыми газами метательного заряда при выстреле.
Продольная фиксация трассера по открытому торцу донной полости, посредством геометрического замыкания разрезной пружинной шайбы в кольцевой проточке, служит механической ступенью предохранения, исключающей возможность выброса трассера давлением пороховых газов из донной полости в казенную часть оружия.
Разрезная пружинная шайба, установленная в кольцевой проточке донной полости корпуса, обеспечивает геометрическое замыкание трассера и служит механическим стопором его фиксирования, предотвращая возможность продольных перемещений.
Это полностью исключает возможность выталкивания трассера из донной полости при стрельбе в казенную часть ствола под действием высокого давления газообразных продуктов горения порохового метательного заряда.
Пружинный стопор технологически просто устанавливается в кольцевой канавке, а его извлечение без специального инструмента не представляется практически возможным, то есть трассер надежно фиксируется в донной полости.
Формирование медного ведущего пояска наплавкой непосредственно на цилиндрическую поверхность корпуса повышает функциональную надежность, потому что их соединение является неразъемным, образуя связь расплавлением соединяемых металлов в общей сварочной ванне, а, во-вторых, повышает технологичность, так как исключены трудоемкие операции фасонирования сложного профиля канавки под набивной поясок типа «ласточкин хвост» с рифлениями на основании.
Прямое прессование взрывчатого вещества, взамен шашечного снаряжения по прототипу, позволяет выполнить уширение каморы в объеме поднутрения от диаметра очка под взрыватель, через которое проводят прессование, и повысить массу наполнения за счет увеличения объема и плотности снаряженного взрывчатого вещества.
Конструктивное формирование свободного объема средством продольного фиксирования трассера в донной полости обеспечивает, за счет организации потоков воздуха в задонном пространстве без завихрений, снижение аэродинамического торможения снаряда.
Центральный поток воздуха, сформированный реверсивным движением приграничных слоев в зону задонного разряжения, направляется в свободный объем полости над трассером, где происходит разворот и реактивный выброс на периферию.
Свободный объем в торце корпуса над трассером служит в качестве диффузора, где происходит расширение газов центрального потока подсасываемого воздуха, скорость которого падает, что предотвращает образование завихрений в истекающих из этой торцевой полости потоках, циркуляционно примыкающих к расширяющемуся конусу приграничного слоя, способствуя повышению дистанции стрельбы.
Оптимальный диапазон глубины свободного объема донной полости 0,15-0,25 калибра снаряда определен экспериментально на основе теории проектирования аэродинамической формы снарядов со скоростью полета кратно выше скорости звука. При этом за пределами заявленного диапазона функции свободного объема полости в качестве диффузора вырождаются, что приводит к повышению турбулизации задонных потоков и увеличению торможения снаряда.
При этом для корпуса снаряда использована обычная углеродистая сталь 50 взамен легированной стали 35ХГСА, дополнительно упрочняемая термообработкой, из которой изготовлен корпус снаряда по прототипу и штатному снаряду к автомату АО-18.
Редуцированная на меньший диаметр головная часть корпуса снаряда, имеющего линейную скорость, кратно превышающую скорость звука, сопряженная с головным взрывателем, образует аэродинамическую форму головной части, которую набегающий поток обтекает плавно. При этом за прямым торцом снаряда, в задонном пространстве, создается разряжение, снижающее аэродинамическое торможение на полете.
Центральный поток воздуха, сформированный реверсивным движением приграничных слоев в зону задонного разряжения, направляется в свободный объем полости над трассером, где происходит разворот и реактивный выброс на периферию.
Свободный объем в торце корпуса над трассером служит в качестве диффузора, где происходит расширение газов центрального потока подсасываемого воздуха, скорость которого падает, что предотвращает образование завихрений в истекающих из этой торцевой полости потоках, циркуляционно примыкающих к расширяющемуся конусу приграничного слоя, способствуя повышению дистанции стрельбы.
Выполнение трассера в виде автономного сборочного элемента позволило наполнение взрывчатым веществом проводить прямым прессованием большей массы в корпус с поднутрением, до установки готового трассера в оболочке тонкостенного стакана в его донную полость.
При свободной установке запрессованного в стакан автономного трассера не требуется усилий механического нагружения корпуса, как это было в прототипе (давление прессования пиротехнического состава трассера втрое превышало давление пороховых газов при стрельбе), что позволило использовать обычную сталь 50 взамен легированной стали 35ХГСА, упрочняемую дополнительной термообработкой. В результате улучшилось дробление корпуса на поражающие элементы требуемых массы и формы, то есть повысилось осколочное действие боеприпаса.
Кроме того, сталь 50 пластична при холодном деформировании, что позволило формировать очко под взрыватель обжимом головной части корпуса при формообразовании поднутрения каморы, повышающего объем и, следовательно, массу взрывчатого вещества в 2,5 раза, увеличивая фугасное действие снаряда.
Следовательно, каждый существенный признак необходим, а их совокупность в устойчивой взаимосвязи являются достаточными для достижения новизны качества, то есть поставленная в изобретении техническая задача решается не суммой эффектов, а новым эффектом совокупности признаков.
Сущность изобретения поясняется чертежом, который имеет чисто иллюстративное значение и не ограничивает объема притязаний формулы. На чертеже изображен 30-мм осколочно-фугасный трассирующий снаряд к
автомату АО-18.
Корпус 1 изготовлен из стали 50 с двумя соосными полостями 2 и 3, разделенными перемычкой 4, в которых соответственно помещены взрывчатое вещество 5 и трассер 6.
Заполненная взрывчатым веществом 5 камора 2 корпуса 1 имеет поднутрение книзу и по торцу - резьбовое очко 7, где установлен головной взрыватель 8, детонатор 9 которого размещен внутри взрывчатого наполнения 5.
Цилиндрический корпус 1 обжимом головной части деформируется вовнутрь редуцированием стенки без ее утонения, после чего резанием формируется очко 7 под взрыватель 8, в котором нарезается резьба.
Взрывчатое вещество 5 массой 28 г прессуется непосредственно в корпус с давлением, соизмеримым с расчетным давлением, развиваемым пороховыми газами метательного заряда. Штатный снаряд А 3-УОР-84 имеет массу взрывчатого наполнения 11,5 г.
Корпус 1 оснащен ведущим пояском 9 и закатными канавками 10 для крепления в дульце гильзы (условно не показано).
2
В донной полости 3 на слое 11 анаэробного герметика закреплен тонкостенный стакан 12, в котором запрессован пиротехнический состав трассера 6 на отдельной операции в массивной матрице при давлении 9 т/см.
Продольное положение стакана 12 зафиксировано разрезной пружинной шайбой 13, которая установлена в кольцевой проточке 14. При этом между трассером 6 и задним торцом корпуса 1 сформирован свободный объем, предназначенный для предотвращения турбулентности циркуляционных потоков, подсасываемых в зону задонного разряжения при движении снаряда на траектории полета.
Этот свободный объем формируется технологически в стакане 12 при прессовании пиротехнического состава над трассером 6 высотой 2-3 мм и донной перемычкой корпуса 1, удерживающей пружинную шайбу 13, высотой 2,5 мм, расположенной за кольцевой проточкой 14. Высота описанной конструктивной перемычки выбрана из условия прочности на срез рабочим давлением пороховых газов метательного заряда.
Таким образом, в донной части корпуса 1 снаряда образован свободный объем цилиндрической полости, в которой установлен трассер 6, глубиной 4,5-5,5 мм, что составляет 0,15-0,18 калибра снаряда. Следовательно, глубина свободного объема в торце снаряда соответствует заявленному диапазону 0,15-0,25 калибра, так как для приближенных чисел (результат измерений) величина предельной ошибки равна половине единицы разряда последней цифры числа - 0,2 калибра.
Функционирование снаряда происходит следующим образом. При выстреле тепловым импульсом пороховых газов метательного заряда, горящего в гильзе, воспламеняется пиротехнический состав трассера 6.
Возросшим давлением пороховых газов метательного заряда снаряд извлекается из закатных рифлей дульца гильзы, геометрически замкнутых
при сборке обжимом в закатных канавках 10 корпуса 1, и с усилием проталкивается в нарезной ствол оружия.
Посредством ведущего пояска 9, врезаемого в спиральные канавки канала ствола, снаряд получает радиальное ускорение для стабилизации вращением при продольном движении к дульному срезу.
На траектории полета горение пиротехнического состава трассера 6 в течение 10 с образует хорошо визуально различимый светящийся след, необходимый для корректировки огня.
При встрече с преградой срабатывает инерционно-реакционный взрыватель 8 и детонационным импульсом инициируется взрывчатое наполнение 5, ударная и детонационная волны подрыва которого воздействуют на цель и дробят на осколки корпус 1, дополняющие поражающее действие боеприпаса.
Положительные результаты испытания стрельбой опытной партии артиллерийских снарядов предложенной конструкции дали основание на проведение госиспытаний с целью постановки на вооружение.
Проведенный сопоставительный анализ предложенного технического решения с выявленными аналогами уровня техники, из которого изобретение явным образом не следует для специалиста по боеприпасам, показал, что оно не известно, а с учетом возможности промышленного серийного изготовления артиллерийских малокалиберных снарядов, можно сделать вывод о соответствии критериям патентоспособности.