УСТРОЙСТВО ОХЛАЖДЕНИЯ АРТИЛЛЕРИЙСКИХ СТВОЛОВ
COOLING DEVICE OF ARTILLERY BARRELS

Заявляемый объект относится к устройствам охлаждения стволов артиллерийских орудий.
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 артиллерийского орудия без внесения существенных изменений в его конструкцию. Задача решается использованием при выстреле устройства охлаждения ствола, расположенного между снарядом и метательным зарядом, для нанесения на внутреннюю поверхность ствола тонкого слоя сублимирующего покрытия. Устройство охлаждения имеет форму толстостенного стакана, заполненного порохом, геометрия внутренней полости стакана образует сферический параболоид, стенки стакана выполнены из композиционного полимерного материала, имеющего низкий процент содержания углерода, например из полиэтилена, полиуретана, наполненного уротропином.
2
6
4
Устройство охлаждения может быть выполнено в виде двух металлических прокладок в форме круга и вогнутой тарелки параболической формы, жестко скрепленных между собой на фиксированном расстоянии, пространство между ними заполнено гелеобразной массой из композиционного материала с наполнителем, например из уротропина (гексаметилена-тетрамина) (CH)N, или пористого тела, пропитанного гелем. Прокладка в форме круга плотно прилегает к стволу, а прокладка в форме тарелки установлена с зазором или выполнена с конструктивными вытачками по наружному диаметру.
Конструкция охлаждающего устройства в форме толстостенного стакана приведена на фиг.1. В стволе 4 артиллерийского выстрела между метательным зарядом и снарядом 3 установлен толстостенный стакан 2.
Устройство работает следующим образом. При воспламенении метательного заряда от капсуля воспламенителя происходит его горение и образуются пороховые газы 1, при возрастании давления в канале ствола 4 после достижения давления форсирования, снаряд 3 и устройство охлаждения в форме стакана начинают перемещаться вдоль оси канала ствола орудия. Пороховые газы 1 давят на внутренние стенки стакана 2 устройства охлаждения и прижимают их к внутренней поверхности канала ствола 4, при движении за счет сил трения на поверхности ствола образуется слой защитной пленки 5 из сублимирующего материала, из которого выполнен стакан. Стакан устройства охлаждения может быть выполнен из композиционного полимерного материала, имеющего низкий процент содержания углерода, например из полиэтилена, полиуретана, наполненного уротропином. Геометрическая форма внутренней полости стакана устройства охлаждения в виде параболоида обеспечивает равномерное поджатие полимерного материала к стенкам канала ствола и равномерность нанесения сублимирующего слоя на внутреннюю поверхность ствола орудия. Образовавшийся слой полимера защищает внутренние стенки канала ствола от непосредственного воздействия горячих пороховых газов метательного заряда. Защитный полимерный слой под воздействием горячих пороховых газов начинает сублимировать, сублимация или разложение защитного слоя происходит с поглощением тепла, передаваемого от продуктов горения метательного заряда к стенкам канала ствола. Содержание к-фазы (твердых частиц) в продуктах сублимации защитного слоя и молекулярная масса продуктов разложения должны быть минимальными. Например, такими свойствами обладает уротропин, а связующим материалом может быть полиэтилен или полиуретан.
Толщина стенок стакана устройства обеспечивает нанесение защитного слоя по всей длине канала ствола определенной толщины, обеспечивающей полное его разложение за время выстрела.
Для устройств повышенной энергетики, таких как артиллерийские орудия большой дальности и прямого выстрела, необходимо наносить защитный слой большей толщины. В этом случае целесообразно использовать устройство охлаждения, выполненное в виде двух металлических прокладок.
Данная конструкция охлаждающего устройства приведена на фиг. 2, 3.
2
6
4
Устройство охлаждения выполнено в виде двух металлических прокладок, первая 8 выполнена в форме круга с диаметром, равным внутреннему диаметру ствола, и вторая 7 - в виде вогнутой тарелки параболической формы, выполненной для образования на внутренней поверхности ствола слоя защитной пленки 5 с зазором, а для нарезных стволов - с конструктивными вытачками 10 по наружному диаметру по отношению к внутренней поверхности ствола. Обе прокладки жестко скреплены между собой на фиксированном расстоянии клепкой 9, пространство между ними заполнено гелеобразной массой из композиционного материала с наполнителем, например из уротропина гексаметилена-тетрамина (CH)N, или пористого тела, пропитанного гелем. При выстреле снаряд 3 и устройство охлаждения 7, 8 начинают двигаться вдоль канала ствола, под давлением продуктов сгорания метательного заряда в устройстве происходит деформация металлической прокладки в виде вогнутой тарелки 7 параболической формы, гелеобразная масса 6 между прокладками выдавливается в зазор и образуется слой защитной пленки 5 в канале ствола орудия, толщина которого определяется величиной зазора. Толщина зазора выбирается такой, чтобы после выстрела образовавшийся слой защитной пленки 5 полностью сублимировался (испарился) без образования твердых остатков (сажи, нагара) на внутренней поверхности ствола.
Для обеспечения стабильности выстрела при эксплуатации и хранении патрона целесообразно в пространство между прокладками установить пористое тело, пропитанное гелеобразной массой. Для обеспечения самоцентрирования зазора по периметру канала ствола по наружному диаметру прокладки вогнутой формы выполнены конструктивные вытачки 10.