СБОРНАЯ АРТИЛЛЕРИЙСКАЯ ГИЛЬЗА
ASSEMBLED ARTILLERY CASE

Изобретение относится к боеприпасам, в частности к конструкции сборных артиллерийских гильз с пластмассовым корпусом, и может найти широкое применение при производстве артиллерийских выстрелов как раздельно-гильзового, так и унитарного заряжания.
Учитывая, что в настоящее время одним из главных средств поражения противника в военных конфликтах является ствольная артиллерия, основные требования, предъявляемые к сборным артиллерийским гильзам с пластмассовым корпусом, как элементу артиллерийского вооружения, это:
- сохранение прочности дна и корпуса при выстреле;
- возможность многократного использования стреляной гильзы;
- надежная обтюрация гильзой пороховых газов при выстреле;
- сохранение герметичности боевого заряда, размещаемого внутри ее корпуса при хранении и в служебном обращении;
- надежная экстракция стреляной гильзы полуавтоматикой орудия;
- надежная герметичность метательного заряда, размещаемого в гильзе.
Особенность этих гильз состоит в том, что они применяются для комплектации выстрелов к орудиям крупных калибров с высокой баллистикой, работающих при значительных давлениях в канале ствола.
Известна сборная артиллерийская, содержащая пластмассовый корпус, металлический поддон, крепежное кольцо, гайку и герметизирующую прокладку (см. патент РФ №2148241).
Такие гильзы нашли широкое применение для артиллерийских систем раздельно-гильзового заряжания средних калибров, главным образом, к гаубицам.
Задачей данного технического решения являлось создание сборной гильзы с пластмассовым корпусом для комплектации выстрелов к гаубичной артиллерии средних калибров и невысоким рабочим давлением до 350 МПа без предъявления требования по функционированию в орудиях более крупных калибров и давлениях свыше 350 МПа.
Общими признаками с предлагаемой авторами конструкцией артиллерийской гильзы является наличие пластмассового корпуса, металлического поддона, гайки, крепежного кольца и герметизирующей прокладки.
Наиболее близкой по технической сути и достигаемому техническому результату является сборная артиллерийская гильза, содержащая пластмассовый корпус, металлический поддон, крепежное кольцо, гайку и резиновую прокладку (см. патент РФ №2243487), принятая авторами за прототип.
Как видно из этого технического решения, такие конструктивные параметры гильз позволяют эксплуатировать их в артиллерийских орудиях с давлением более 350 МПа, но до 500 МПа.
К причинам, препятствующим достижению указанного технического результата при использовании известной гильзы, принятой авторами за прототип, относится то, что требуемые прочностные характеристики ее составных частей обеспечиваются за счет выполнения оптимальных соотношений размеров между толщиной пластмассового корпуса, поддона и донной части гильзы, но при этом, как показывает опыт отработки сборных гильз с пластмассовым корпусом к артиллерийским системам калибром 152-мм и более, а также высокими баллистическими характеристиками, не обеспечиваются:
- целостность конструкции гильзы после экстракции;
- надежная экстракция стреляной гильзы полуавтоматикой орудия;
- возможность многократного использования стреляных гильз.
Общими признаками с предлагаемой авторами конструкцией артиллерийской гильзы является наличие пластмассового корпуса, металлического поддона с резьбовым гнездом под средство воспламенения, крепежного кольца, гайки, резиновой прокладки и фланца.
В отличие от прототипа, в предлагаемой авторами сборной артиллерийской гильзе с пластмассовым корпусом, на наружной поверхности дна поддона выполнено два глухих отверстия на диаметре, равном 0,35-0,95 диаметра поддона под фланцем, при этом максимальный диаметр резьбы в гнезде поддона выполнен в пределах 0,4-0,8 минимального диаметра резьбового соска поддона, а диаметр огнепередаточного отверстия выполнен в пределах 0,2-0,9 минимального диаметра резьбового соска.
В частных случаях, то есть в конкретных формах выполнения, изобретение характеризуется следующими признаками:
- крепежное кольцо выполнено с соотношением его наружного диаметра к диаметру поддона под фланцем, равным 0,63-0,89, и толщиной, равной 0,26-0,62 толщины его дна;
- на наружной поверхности стенки поддона выполнена кольцевая канавка;
- радиус сопряжения образующей боковой поверхности корпуса с его донной поверхностью выполнен равным 0,6-1,3 внутреннего радиуса поддона;
- снабжена вторым крепежным кольцом;
- снабжена узлом герметизации, содержащим пластмассовую крышку с одним или несколькими резиновыми уплотнениями и пластмассовый фиксатор;
- на корпус нанесено антистатическое покрытие, выполненное из графита;
- металлические детали снабжены защитным цинк-фосфатным или хроматным покрытием толщиной не менее 6 мкм.
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 сборной гильзы с пластмассовым корпусом к артиллерийскому орудию с высокими баллистическими характеристиками с рабочими давлениями более 500 МПа и с обеспечением:
- прочности резьбовых частей поддона;
- надежности воспламенения метательного заряда;
- целостности конструкции гильзы после экстракции;
- гарантированной экстракции стреляной гильзы полуавтоматикой орудия;
- возможности многократного использования.
Указанный технический результат при осуществлении изобретения достигается тем, что в известной гильзе, содержащей пластмассовый корпус, металлический поддон с резьбовым соском, крепежное кольцо, гайку, резиновую прокладку, особенность заключается в том, что на наружной поверхности дна поддона выполнено два глухих отверстия на диаметре, равном 0,35-0,95 диаметра поддона под фланцем, при этом максимальный диаметр резьбы в гнезде поддона выполнен в пределах 0,4-0,8 минимального диаметра резьбового соска поддона, а диаметр огнепередаточного отверстия выполнен в пределах 0,2-0,9 минимального наружного диаметра резьбового соска.
Новая совокупность конструктивных элементов, а также наличие связей между ними позволяют, в частности, за счет:
- выполнения на наружной поверхности дна поддона выполнено двух глухих
отверстий, расположенных на диаметре равном 0,35-0,95 диаметра поддона под фланцем, обеспечить сохранность элементов гильзы в процессе сборки, благодаря фиксации поддона по этим отверстиям относительно других элементов конструкции гильзы;
- выполнения максимального диаметра резьбы в гнезде поддона в пределах 0,4-0,8 минимального диаметра резьбового соска поддона, обеспечить сохранение прочности и целостности соска гарантировать надежную экстракцию стреляной гильзы полуавтоматикой орудия, исключить выдавливание пороховыми газами средства воспламенения из резьбового гнезда. Выполнение максимального диаметра резьбы в гнезде поддона менее 0,4 минимального диаметра резьбового соска поддона приводит к выдавливанию средства воспламенения из резьбового гнезда при стрельбе из артиллерийских систем с высокими баллистическими характеристиками и рабочими давлениями пороховых газов свыше 500 МПа. Это происходит вследствие уменьшенного диаметра резьбы в гнезде в сочетании со значительной упругопластической радиальной деформацией дна поддона в момент достижения максимального давления в каморе ствола. Этот процесс сопровождается прорывом пороховых газов за казенный срез орудия, что чрезвычайно опасно для жизни боевых расчетов. При этом происходит смятие и срез части витков резьбы в гнезде, что делает невозможным многократного использования стреляных гильз после их обновления. Кроме того, выдавленное пороховыми газами средство воспламенения, попадая в зазор между зеркалом клина и полотном дна поддона, может привести к защемлению затвора, и невозможности экстракции стреляной гильзы полуавтоматикой орудия. Выполнение максимального диаметра резьбы в гнезде поддона более 0,8 минимального диаметра резьбового соска поддона (под действием давления пороховых газов) приводит к резкому росту радиальных и тангенциальных напряжений в области резьбового соска и к переходу металла дна поддона в область пластических деформаций с образованием значительных конечных натягов между наружной поверхностью полотна поддона и зеркалом клина орудия. Это процесс значительно увеличивает усилие защемления гильзы в каморе орудия после выстрела и резкое ухудшение экстракции полуавтоматикой орудия;
- выполнения максимального диаметра огнепередаточного отверстия в пределах 0,2-0,9 минимального диаметра резьбового соска позволяет обеспечить надежное и равномерное воспламенение метательного заряда, размещаемого в гильзе, и сохранить прочность верхней части резьбового соска поддона. Выполнение максимального диаметра огнепередаточного отверстия менее 0,2 минимального диаметра резьбового соска затрудняет распространение форса огня от средства воспламенения к метательному заряду, что вызывает неравномерность его воспламенения, сопровождаемого выскоками давления пороховых газов за пределы максимального допустимого. Это явление приводит к увеличению радиальной деформации стенок поддона и каморы орудия, образованию значительных радиальных натягов между стенками поддона и каморой орудия и невозможности экстракции стреляной гильзы полуавтоматикой орудия. Выполнение максимального диаметра огнепередаточного отверстия более 0,9 минимального диаметра резьбового соска вызывает в момент срабатывания средства воспламенения разрушение соска (что исключает многократное использование стрелянной гильзы) вследствие неравномерности распределения градиента давления во внутренней полости корпуса гильзы и уменьшения толщины стенки верхней части соска.
Признаки, характеризующие изобретение в конкретных формах выполнения за счет:
- выполнения крепежного кольца с соотношением его наружного диаметра к диаметру поддона под фланцем, равным 0,63-0,89, и толщиной, равной 0,26-0,62 толщины дна поддона, обеспечивается необходимая жесткость крепежного кольца и тем самым прочность и целостность соединения пластмассового корпуса гильзы с поддоном в условиях энергичной экстракции стреляной гильзы при малых углах возвышения ствола, когда энергия откатных частей орудия, и как следствие, скорость экстракции стреляной гильзы достигает своего максимального значения;
- выполнения наружного радиуса сопряжения образующей боковой поверхности корпуса с его донной поверхностью, равным 0,6-1,8 внутреннего радиуса поддона, обеспечит герметичность соединения пластмассового корпуса с металлическим поддоном через резиновую прокладку. При выполнении радиуса сопряжения образующей боковой поверхности корпуса с его дном менее 0,6 внутреннего радиуса поддона резко уменьшается площадь контакта сопрягаемых радиусных поверхностей корпуса и поддона с герметизирующей прокладкой, вследствие чего не обеспечивается гарантируемая герметичность соединения корпуса с поддоном. При радиусе сопряжения образующей боковой поверхности корпуса с его донной поверхностью более 1,8 внутреннего радиуса поддона площадь контакта сопрягаемых радиусных поверхностей корпуса и поддона с герметизирующей прокладкой значительно увеличивается. При этом не обеспечивается равномерная деформация резинового уплотнения, что так же приводит к отсутствию гарантируемой герметичности соединения корпуса с поддоном;
- снабжения сборной гильзы дополнительным крепежным кольцом обеспечивает надежность соединения пластмассового корпуса с металлическим поддоном при условиях функционирования в орудиях с высоким темпом стрельбы и автоматической системой досылания гильзы с зарядом в камору ствола;
- снабжения сборной гильзы узлом герметизации позволяет сохранить неизменными баллистические характеристики метательного заряда при длительном хранении;
- выполнения устройства герметизации, содержащего пластмассовую крышку с резиновым уплотнением и дополнительным фиксатором, гарантируемо защитить метательный заряд в условиях служебного обращения, транспортировки и при любых условиях боевого применения;
- нанесения на пластмассовый корпус антистатического графитового покрытия обеспечить токопроводность его наружной и внутренней поверхностей, и тем самым, исключить накопление на нем заряда статического электричества, разряд которого вызывает искру, способную инициировать несанкционированное воспламенение метательного заряда;
- нанесения на металлические части гильзы защитного цинк-фосфатного или хроматного покрытия толщиной не менее 6 мкм - позволяет обеспечить защиту в процессе эксплуатации.
Вышеуказанные признаки, отличающие предлагаемое техническое решение от прототипа, не выявлены в других технических решениях и не известны 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 сборная артиллерийская гильза, содержащая пластмассовый корпус, металлический поддон с резьбовым гнездом под средство воспламенения, огнепередаточным отверстием и резьбовым соском, крепежное кольцо, гайку, резиновую прокладку, в отличие от прототипа, согласно изобретению имеет на наружной поверхности дна поддона два глухих отверстия, расположенных на диаметре, равном 0,35-0,95 диаметра поддона под фланцем, при этом максимальный диаметр резьбы в гнезде поддона в пределах 0,4-0,8 минимального наружного диаметра резьбового соска поддона, а максимальный диаметр огнепередаточного отверстия в пределах 0,2-0,9 минимального диаметра резьбового соска.
Сущность изобретение поясняется чертежом, где на фиг.1 изображена сборная артиллерийская гильза, на фиг.2 изображена сборная артиллерийская гильза в частных случаях исполнения.
Предлагаемая гильза содержит металлический поддон 1, резиновую прокладку 2, пластмассовый корпус 3, крепежное кольцо 4, гайку 5, два глухих отверстия О, расположенных на диаметре D, минимальный диаметр резьбового соска Dmin, максимальный диаметр резьбы в гнезде поддона Dср.г., максимальный диаметр огнепередаточного отверстия Dо, диаметр поддона под фланцем Dп, резьбовой сосок 10.
В частных случаях, то есть в конкретных формах исполнения, гильза содержит второе крепежное кольцо 6, пластмассовую крышку 7, резиновое уплотнение 8, фиксатор 9, наружный диаметр крепежного кольца Dк, толщину крепежного кольца Тк, толщину дна Тд.
Вышеописанное устройство работает следующим образом. Поддон 1 фиксируют по отверстиям О и производят сборку гильзы, навинчивая гайку 5 на сосок поддона, которая через крепежное кольцо 4 стягивает остальные части гильзы. Затем гильзу с метательным зарядом размещают в каморе орудия. После срабатывания средства воспламенения, размещенного в резьбовом гнезде, форс огня через огнепередаточное отверстие проходит к метательному заряду. При этом давление пороховых газов от средства воспламенения воздействует на внутреннюю поверхность резьбового соска. При этом стенка верхней части соска, деформируясь упруго, сохраняет свою прочность. После прохождения форса огня через огнепередаточное отверстие происходит равномерное воспламенение метательного заряда и его сгорание. При этом витки резьбового гнезда и стенки резьбового соска поддона, деформируясь упруго, сохраняют свою прочность и препятствуют выдавливанию средства воспламенения пороховыми газами, исключая их прорыв за казенный срез орудия и попадания средства воспламенения в зеркальный зазор между клином затвора и наружным полотном дна поддона. Этим обеспечивается гарантируемая экстракция гильзы после выстрела и возможность многократного использования стреляных гильз, а наличие кольцевой канавки позволяет производить переобжим стреляной гильзы при минимальных усилиях прессового оборудования.
При этом донная часть поддона претерпевает радиальную упругопластическую деформацию, смещенную в область упругих деформаций, без образования значительных конечных натягов между наружной поверхностью поддона и каморой орудия, что обеспечивает надежность экстракции стреляной гильзы полуавтоматикой орудия. Пластмассовый корпус деформируется в процессе выстрела без образования трещин, благодаря оптимальной степени деформации стенки, чем обеспечивается целостность конструкции.
Выполнение гильзы в соответствии с изобретением повышает надежность ее функционирования в составе артиллерийского выстрела и, как следствие, эффективность стрельбы в целом.
Изобретение может быть использовано при разработке различного типа артиллерийских гильз.
Указанный положительный эффект подтвержден испытаниями опытных образцов гильз, выполненных в соответствии с изобретением.
В настоящее время разработана конструкторская документация, проведены государственные испытания, намечено серийное производство.