УСТРОЙСТВО ОХЛАЖДЕНИЯ АРТИЛЛЕРИЙСКИХ И СТРЕЛКОВЫХ СТВОЛОВ
COOLING DEVICE OF ARTILLERY-TYPE AND SMALL-ARMS WEAPON BARRELS

Заявляемый объект относится к устройствам охлаждения стволов артиллерийского орудия. Возможно использование в артиллерийско-стрелковом вооружении.
Известен аналог - отечественный 7,62-мм станковый пулемет Максим образца 1910 г., где для охлаждения ствола пулемета нормального калибра достаточно иметь запас воды в кожухе порядка 3-4 л. [http://www.sinopa.ee/sor/bo001/bo08pe/bo08pe01/pe08max01.htm].
Подобная система охлаждения позволяет вести непрерывный огонь до тех пор, пока не выкипит вся вода. Однако наличие кожуха с водой сильно усложняет конструкцию оружия и его эксплуатацию, а также увеличивает уязвимость самого оружия в бою. Кроме того, водяное охлаждение ствола имеет и ряд недостатков: требуется наличие постоянного запаса воды; при низкой температуре вода замерзает.
Известно устройство воздушного охлаждения ствола артиллерийского орудия, где охлаждение осуществляется сжатым воздухом. Аналогом является «Приспособление для воздушного охлаждения пулеметных стволов», а.с. №26368, опубликовано 31.05.1929 г.
Недостатком данного устройства является то, что оно является дополнительным элементом конструкции и приводит к утяжелению и усложнению изделия в целом, малоэффективно и неудобно в эксплуатации.
Задача изобретения заключается в создании эффективной системы охлаждения ствола стрелкового оружия без внесения существенных изменений в его конструкцию. Задача решается использованием многослойной конструкции метательного заряда (наружный и внутренний слои - порох, средний слой - охладитель), толщина слоя пороха составляет 50-90% толщины горящего свода основного метательного заряда, а общая масса охладителя 5-50% от всей массы метательного заряда.
Устройство работает следующим образом. При воспламенении метательного заряда от капсуля воспламенителя происходит его горение, одновременно горит и пороховое покрытие таблеток охладителя в составе заряда. При возрастании давления в канале ствола после достижения давления форсирования снаряд начинает перемещаться вдоль оси ствола орудия. За время прохождения снарядом 70-90% длины ствола происходит выгорание порохового покрытия охладителя, толщина которого составляет 50-90% величины горящего свода основного метательного заряда. После этого в канале ствола остаются продукты сгорания основного заряда, порохового покрытия охладителя и слой порошкообразного охладителя из солей галогенов, спрессованного в таблетки (сферы), которые, взаимодействуя с продуктами сгорания, разлагаются и охлаждают их.
При взаимодействии горячих продуктов сгорания пороха с охладителем происходит реакция разложения (сублимации) охладителя и образование радикалов галогенов. Реакция происходит с поглощением тепла, что приводит к понижению температуры пороховых газов в стволе орудия и, как следствие, к понижению температуры внутренней поверхности ствола орудия. При этом галогены взаимодействуют с недогоревшими остатками пороха и тушат их. Получающиеся при взаимодействии продуктов сгорания пороха с охладителем радикалы галогенов являются ингибиторами горения. Ингибиторы горения являются отрицательными катализаторами, тормозящими реакцию горения. Механизм их воздействия на процесс горения заключается в обрыве реакционных цепей при окислении горючего.
4
-3
В качестве охладителя предлагается, например, использовать вещество NHCl - хлористый аммоний (спрессованный), имеющий достаточно высокую теплоту сублимации - 4,16·10 кДж/кг.
Использование порошкообразного охладителя в виде таблетки (фиг.1) или сферы (фиг.2) не требует внесения изменения в конструкцию метательного заряда, таблетками (сферами) охладителя просто заменяется часть пороховых конструктивных элементов основного заряда выстрела.
Применение трубчатой (фиг.3) или пластинчатой (фиг.4) конструкции метательного заряда требует полной замены штатного заряда выстрела. Использование предложенной конструкции метательного заряда обеспечивает лучшее взаимодействие частиц охладителя с продуктами сгорания, что позволит уменьшить общую массу охладителя в составе основного заряда по сравнению с предыдущей.
Таблетки (сферы, трубки, пластины) охладителя могут быть изготовлены любым из известных способов прессования порошкообразного охладителя с последующим нанесением покрытия расчетной толщины из артиллерийского пороха. Схемы формы охладителя приведены на фиг.1, фиг.2, фиг.3, фиг.4, на схемах позицией 1 обозначен слой покрытия из артиллерийского пороха, позицией 2 - слой охладителя.
Толщина слоя 1 определяется выполнением условия достижения полного выгорания покрытия за время прохождения снарядом, согласно результатам испытаний, 70-90% длины ствола орудия, что составляет 50-90% толщины горящего свода основного метательного заряда, при этом обеспечивается необходимое время взаимодействия частиц охладителя с продуктами сгорания для охлаждения ствола в заданном температурном диапазоне. Общая масса охладителя рассчитывается, исходя из поглощаемого количества теплоты, необходимого для понижения температуры продуктов сгорания в стволе орудия до заданного интервала значений, и находится в диапазоне от 5 до 50% от всей массы метательного заряда.
Метательный заряд может быть исполнен технически следующим образом: наносится на одну из пластин пороха кристаллический охладитель, сверху накладывается вторая пороховая пластина, и конструкция прессуется. При заряжании гильзы полученный заряд может быть разрезан по существующей технологии на пороховых предприятиях. Метательный заряд в форме пластины может быть использован в стрелковом вооружении, а в форме трубки - в артиллерийском.
Использование порошкообразного охладителя из солей галогенов в составе метательного заряда приводит к мгновенному прекращению горения в канале ствола недогоревших остатков пороха, что позволяет замаскировать выстрел орудия.