СПОСОБ РАЗГОНА МЕТАЕМОГО СНАРЯДА ПРИ СТРЕЛЬБЕ И МЕТАЕМЫЙ СНАРЯД ДЛЯ РЕАЛИЗАЦИИ СПОСОБА
METHOD OF MISSILE ACCELERATION DURING FIRING AND MISSILE FOR METHOD IMPLEMENTATION

Предлагаемое изобретение относится к области военной техники и может быть использовано при стрельбе из гладкоствольного и нарезного оружия с целью повышения скорости метаемого тела (пули, снаряда) и увеличения, таким образом, убойной силы и дальности стрельбы стрелкового или артиллерийского оружия.
Одним из возможных путей увеличение дальности стрельбы и убойной силы оружия является снижения потерь при прохождении метаемого снаряда по каналу ствола, основным источником которых является трение метаемого снаряда о внутреннюю поверхность ствола, и, по возможности, придание метаемому телу дополнительного разгона. Известны пути достижения этого эффекта.
Известен, в частности, способ разгона метаемого снаряда в стволе [Болштянский А.П. О возможности применения бесконтактного центрирования снаряда в гладкоствольном орудии. Статья в сборнике материалов Межрегиональной научно-технической конференции «Многоцелевые гусеничные и колесные машины: разработка, производство, боевая эффективность, наука и образование. Омск, 2002. Часть 1. - с.43-45], в соответствии с которым предварительно между дном ствола и метаемым снарядом цилиндрической формы создается избыточное давление пороховых газов для возникновения направленного движения метаемого снаряда в стволе под действием несущего газового слоя и формируется газовый подвес для создания дополнительного давления в несущем газовом слое путем подачи газа, находящегося под давлением в питающей полости в теле снаряда, через питающие устройства в область между наружной цилиндрической поверхностью метаемого снаряда и внутренними стенками ствола.
Недостатком этого технического решения является относительно низкая эффективность, обусловленная возникновением режимов нестационарного движения, приводящих к перекосу метаемого снаряда в стволе, а также повышенной чувствительностью реализующей способ конструкции к внешним вибрациям.
Известен также способ [US 3001609, 184/18, 26.09.1961], согласно которому предварительно между дном ствола и метаемым снарядом цилиндрической формы создается избыточное давление пороховых газов для возникновения направленного движения метаемого снаряда в стволе под действием несущего газового слоя и формируется газовый подвес, где для повышения скорости метаемого снаряда за счет снижения сил трения часть снаряда выполнена в виде газостатического подвеса, питание которого осуществляется образовавшимися в результате выстрела пороховыми газами.
Недостатком этого технического решения также является относительно низкая эффективность, обусловленная возникновением режимов нестационарного движения, приводящих к перекосу метаемого снаряда в стволе, а также повышенной чувствительностью, реализующей способ конструкции к внешним вибрациям.
Кроме того, известен способ повышения скорости метаемого снаряда при стрельбе [RU 2448320, С2, F41A 1/00, 20.04.2012], основанный на снижении сил трения при его движении в стволе, согласно которому при выстреле на ствол подают импульс акустических колебаний высокой мощности в направлении вектора максимальной составляющей скорости движения метаемого снаряда, длительностью Т, определяемой из соотношения T>L/V+dT, где L - длина ствола; V - усредненная дульная скорость метаемого тела; dT - время упреждения подачи импульса, действие которого прекращается после вылета тела из ствола.
Недостатком этого технического решения является его относительно высокая сложность, вызванная необходимостью подачи при выстреле на ствол импульса акустических колебаний высокой мощности в направлении вектора максимальной составляющей скорости движения метаемого снаряда, и относительно низкая эффективность, обусловленная возникновением режимов нестационарного движения, приводящих к перекосу метаемого снаряда в стволе, а также повышенной чувствительностью реализующей способ конструкции к внешним вибрациям.
Наиболее близким по технической сущности к предложенному способу является техническое решение [RU 2285226, С2, F42B 14/04, 25.04.2005], в соответствии с которым предварительно между дном ствола и метаемым снарядом цилиндрической формы создают избыточное давление пороховых газов и формируют несущий газовый слой для обеспечения направленного движения метаемого снаряда к выходному отверстию ствола и формируют газовый подвес для создания дополнительного давления в несущем газовом слое путем подачи газа, находящегося под давлением в питающей полости в теле снаряда, через питающие устройства в область между наружной цилиндрической поверхностью метаемого снаряда и внутренними стенками ствола, причем подачу газа, находящегося под давлением в питающей полости в теле снаряда, осуществляют путем сжигания вещества, имеющего высокую скорость горения, с помощью термитного фитиля в тыльной части метаемого снаряда, соединенного с питающей полостью через отверстие.
Недостатком наиболее близкого технического решения является его сложность, обусловленная необходимостью создания газового подвеса и созданию для этого дополнительных условий для сжигания вещества с высокой скоростью горения.
Задача, решаемая с помощью предложенного изобретения, заключается в упрощении способа при одновременном повышении скорости разгона для повышения дальности стрельбы и повышении убойной силы метаемого снаряда.
Требуемый технический результат заключается в упрощении способа при одновременном повышении скорости разгона метаемого снаряда для повышения дальности стрельбы и повышении убойной силы метаемого снаряда.
Поставленная задача относительно способа решается, а требуемый технический результат относительно способа достигается тем, что в способе, в соответствии с которым предварительно между дном ствола и метаемым снарядом с корпусом цилиндрической формы создают избыточное давление пороховых газов и формируют несущий газовый слой в направлении тыльной части метаемого снаряда для обеспечения его направленного движения к выходному отверстию ствола, согласно изобретению относительно способа в области, прилегающей к внешней боковой поверхности корпуса цилиндрической формы метаемого снаряда, формируют зону с увеличенной площадью давления несущего газового слоя на метаемый снаряд для придания ему дополнительного ускорения в направлении выходного отверстия ствола.
Известны также снаряды, которые используются для метания из стволов стрелкового оружия и орудий.
В частности, известна пуля для охотничьего патрона [RU 2056620, С1, F42B 30/02, 20.03.1996], содержащая металлическую оболочку и свинцовый сердечник, выполненная со свободным объемом в головной части у вершины, причем свободный объем выполнен на длину 0,7 длины головной части, на расстоянии 0,2-0,5 длины головной части от вершины на поверхности одной из сторон оболочки (внешней или внутренней) выполнена кольцевая канавка, при этом дно канавки сопряжено с поверхностью оболочки и имеет постоянное либо увеличивающееся расстояние от оси пули при удалении от вершины, а минимальная толщина оболочки в зоне канавки равна 0,1-0,5 средней толщины оболочки на ведущей части.
Недостатком этих пуль является относительно низкая скорость вылета из ствола и связанные с этим относительно малая дальность стрельбы и относительно низкая убойная сила.
Также известна пуля [RU 37822, U1, F42B 12/34, 10.05.2004], содержащая несколько радиальных сегментов, выполненных из твердого тяжелого материала, а также носовую часть, состоящую из указанных радиальных сегментов и имеющую кольцевую проточку на заднем участке для соединения с хвостовой частью, выполненной из более легкого материала с возможностью фиксации концевых участков радиальных сегментов.
Недостатком этого технического решения является относительно низкая надежность, вызванная ненадежным креплением сегментов корпуса пули полиэтиленовой вставкой, расположенной в кольцевой проточке в передней части, т.к. сама вставка расположена в проточке без натяга и в процессе ее разгона в стволе оружия может выйти из него, поэтому при вылете пули из ствола может наблюдаться вылет сегментов в произвольных направлениях.
Наиболее близким по технической сущности к предложенной является пуля (снаряд для метания из ствола) [RU 77413, U1, F42B 30/02, F42B 12/34, 20.10.2008], содержащая металлический корпус цилиндрической формы, носовая часть которого выполнена конусной и заодно с корпусом, кольцевую проточку на боковой поверхности корпуса в месте перехода цилиндра корпуса в конус носовой частью и вставку, установленную в этой проточке, при этом на цилиндрической части корпуса выполнено несколько кольцевых проточек, расположенных по его длине, причем ширина проточек выполнена различной по ее глубине и увеличивающаяся по направлению к центру от наружной поверхности корпуса, а вставки в расточках установлены с выступом над боковой поверхностью корпуса, причем в частном случае проточки в сечении выполнены или в форме усеченного конуса или Т-образной формы, а выступ вставок над боковой поверхностью корпуса выполнен в пределах 0,1-0,5 мм.
Недостатком наиболее близкого технического решения является относительно низкая скорость вылета из ствола и связанные с этим относительно малая дальность стрельбы и относительно низкая убойная сила снаряда.
Задача, на решение которой направлено предложение относительно конструкции метаемого снаряда, заключается в повышении скорости разгона с целью повышения дальности стрельбы и убойной силы метаемого снаряда.
Требуемый технический результат заключается в повышении скорости разгона с целью повышения дальности стрельбы и убойной силы метаемого снаряда.
Поставленная задача относительно устройства решается, а требуемый технический результат достигается тем, что в устройстве, содержащем металлический корпус цилиндрической формы, носовая часть которого выполнена вдоль продольной оси металлического корпуса цилиндрической формы и заодно с металлическим корпусом цилиндрической формы, при этом на поверхности металлического корпуса цилиндрической формы последовательно по его длине в направлении, перпендикулярном продольной оси метаемого снаряда, выполнена, по крайней мере, одна кольцевая проточка с образованием соответствующих ей кольцеобразных выступов, согласно изобретению относительно метаемого снаряда в каждом из кольцеобразных выступов выполнено, по крайней мере, два отверстия или два выреза, причем отверстия или вырезы, выполненные в соответствующих кольцеобразных выступах, размещены на равных расстояниях друг от друга и от продольной оси устройства, а отверстия или вырезы в соседних кольцеобразных выступах выполнены неперекрывающимися.
Кроме того, требуемый технический результат достигается тем, что глубина кольцевых проточек выполнена одинаковой.
Кроме того, требуемый технический результат достигается тем, что число отверстий или вырезов, выполненные в соответствующих кольцеобразных выступах, равно, или двум, или трем, или четырем.
Кроме того, требуемый технический результат достигается тем, что глубина кольцевых проточек выполнена увеличивающейся от тыльной части в строну носовой части метаемого снаряда.
Кроме того, требуемый технический результат достигается тем, что кольцевые проточки выполнены перпендикулярно продольной оси метаемого снаряда.
Кроме того, требуемый технический результат достигается тем, что отверстия или вырезы в кольцеобразных выступах выполнены одинаковыми.
Кроме того, требуемый технический результат достигается тем, что отверстия или вырезы в кольцеобразных выступах в направлении от хвостовой части в сторону носовой части метаемого снаряда выполнены увеличивающимися по размерам.
Кроме того, требуемый технический результат достигается тем, что отверстия в кольцеобразных выступах выполнены или круглыми, или квадратными.
Кроме того, требуемый технический результат достигается тем, что вырезы в кольцеобразных выступах выполнены в плане прямоугольными.
Кроме того, требуемый технический результат достигается тем, что величина радиуса основания носовой части, которая выполнена конусной, не превышает величину радиуса корпуса цилиндрической формы за вычетом расстояния от продольной оси устройства до ближайшего к ней края отверстия или выреза в ближайшем к носовой части кольцевой проточки.
Кроме того, требуемый технический результат достигается тем, что величина радиуса основания носовой части, которая выполнена конусной, равна радиусу ближайшей к ней кольцевой проточки.
На чертеже представлены:
на фиг.1 - метаемый снаряд (пуля) - вид сбоку;
на фиг.2 - метаемый снаряд (пуля) - вид спереди;
на фиг.3 - результаты эксперимента (результаты воздействия на пластину из алюминия стандартной свинцовой пули весом 0,51 грамма);
на фиг.4 - результаты эксперимента (результаты воздействия на пластину из алюминия свинцовой пули предложенной конструкции весом 0,51 грамма).
Метаемый снаряд (пуля) содержит металлический корпус 1 цилиндрической формы, носовая часть 2 которого выполнена вдоль продольной оси металлического корпуса 1 цилиндрической формы и заодно с ним.
Кроме того, на поверхности металлического корпуса 1 цилиндрической формы последовательно по его длине в направлении, перпендикулярном продольной оси металлического корпуса 1 цилиндрической формы, выполнена, по крайней мере, по крайней мере, одна кольцевая проточка 3 с образованием соответствующих ей кольцеобразных выступов 4.
В каждом из кольцеобразных выступов 4 выполнено, по крайней мере, два отверстия 5 или выреза, причем отверстия выполняются преимущественно круглыми, а отверстия в плане прямоугольными.
Отверстия 5 или вырезы, выполненные в соответствующих кольцеобразных выступах 4, размещены равномерно и симметрично по всему кольцеобразному выступу, на равных расстояниях друг от друга и от продольной оси метаемого снаряда, что позволяет обеспечить стабильность и симметричность воздействия газового потока на метаемый снаряд, а отверстия 5 или вырезы в соседних кольцеобразных выступах 4 выполнены неперекрывающимися, чтобы газовый поток, прошедший через отверстие 5 или вырез в предыдущем выступе, «натыкался» в боковую поверхность последующего выступа, а не в отверстие или вырез в нем.
Дополнительно к указанному выше, кольцевые проточки 3 выполнены перпендикулярно продольной оси метаемого снаряда, а число кольцевых проточек 3 не менее двух и определяется требованиями балансировки метаемого снаряда относительно его продольной оси. Глубина кольцевых проточек выполнена одинаковой или увеличивающейся от тыльной части в строну носовой. Возможно выполнение метаемого снаряда с увеличивающимися глубиной и шириной кольцевых проточек от тыльной части в строну носовой части метаемого снаряда. Это делается для уменьшения турбулентности газового потока и, соответственно, уменьшения потерь на нагрев ствола и метаемого снаряда (пули).
Отверстия 5 в кольцеобразных выступах выполнены, как правило, или круглыми, или квадратными. При выполнении вырезов в кольцеобразных выступах 4 они могут быть выполнены в плане прямоугольными. Сами отверстия 5 или вырезы в одноименных кольцеобразных выступах 4 целесообразно выполнять одинаковыми. Отверстия 5 или вырезы в кольцеобразных выступах 4 в направлении от хвостовой части в строну носовой части метаемого снаряда могут быть выполнены увеличивающимися по размерам.
Величина радиуса основания носовой части 2, которая выполнена конусной, не превышает величину радиуса корпуса 1 цилиндрической формы за вычетом расстояния от продольной оси метаемого снаряда до ближайшего к ней края отверстия 5 или выреза в ближайшем к носовой части 2 кольцевой проточки 4. Величина радиуса основания носовой части 2, которая выполнена конусной, может быть выбрана из условия равенства радиусу ближайшей к ней кольцевой проточки 3.
Реализуется предложенный способ с помощью предложенной конструкции метаемого снаряда (пули) следующим образом.
Метаемый снаряд (пуля) вставляется в ствол. Пуля может являться элементом патрона и при создании избыточного давления пороховых газов в между дном ствола пулей путем поджига порохового заряда (на чертеже не показан) формируется несущий газовый слой в направлении хвостовой части метаемого снаряда (пули) для обеспечения его направленного движения к выходному отверстию ствола (на чертеже не показан). В области, прилегающей к внешней поверхности корпуса цилиндрической формы метаемого снаряда (пули), формируют зону с увеличенной площадью давления несущего газового слоя на метаемый снаряд (пулю) для придания ему дополнительного ускорения в направлении выходного отверстия ствола. Эта зона формируется не за счет увеличения диаметра корпуса цилиндрической формы, а за счет выполнения, по крайней мере, одной кольцевой проточки 3 с образованием соответствующих ей кольцеобразных выступов 4. При этом в кольцеобразных выступах 4 выполнено, по крайней мере, два отверстия 5 или выреза, которые в соседних кольцеобразных выступах 4 выполнены неперекрывающимися. В результате несущий газовый слой вначале давит на заднюю поверхность первого от хвостовой части кольцеобразного выступа 4, при этом часть газов несущего газового слоя проникает сквозь отверстия 5 или вырезы кольцеобразного выступа 4, находящегося у тыльной части метаемого снаряда (пули), и начинает давить на второй кольцеобразный выступ 4 и т.д. Причем эффект будет максимальным, если отверстия 5 в соседних кольцеобразных выступах 4 будут неперекрывающимися, чтобы газовый поток, прошедший через отверстие 5 или вырез в предыдущем кольцеобразном выступе 4, «натыкался» в боковую поверхность последующего кольцеобразного выступа 4, а не в отверстие или вырез в нем.
Положительный эффект от использования изобретения, который связан с увеличением скорости разгона метаемого снаряда, проявляется следующим образом.
В метаемом снаряде без кольцеобразных выступов 4 и отверстий 5 или вырезов в них сила F газового потока, действующая на пулю равна:
s
F=S*Р,
где - S - площадь тыльной части метаемого снаряда;
Р - давление газов в стволе.
В предложенном способе и реализующем его устройстве добавляется еще одна движущая сила - сила аэродинамического торможения газового потока, проходящего через отверстия или вырезы в кольцеобразных выступах. Примерная ее величина может быть рассчитана по известной формуле парусной передачи кинетической энергии:
t
2
t
1
2
F=C/ρVS
где С - коэффициент преобразования энергии газовой струи в кинетическую энергию движения пули;
ρ - удельная плотность газового протока;
V - скорость газового потока, проходящего через кольцеобразные выступы;
t
S - общая площадь кольцеобразных выступов, тормозящих газовый поток.
Общая движущая сила будет равна сумме силы давления на тыльную часть метаемого снаряда и силы аэродинамического торможения:
s
t
F=F+F
На фиг.3 представлены результаты испытаний использования пули-аналога при стрельбе по тонкому алюминиевому листу, когда энергии пули не хватило для его пробивания. На фиг.4 - лист пробит пулей с предложенной конструкцией, которая реализует предложенный способ. Аналогично при стрельбе на дальность наблюдался безусловный эффект увеличения дальности стрельбы на 15-20% при использовании пули предложенной конструкции.
Таким образом, благодаря предложенным усовершенствованиям способа метания и предложенной конструкции метаемого снаряда, реализующего способ, достигается требуемый технический результат, заключающийся в упрощении способа при одновременном повышении дальности метания и повышения убойной силы метаемого снаряда. При этом повышение дальности метания и повышение убойной силы достигается за счет увеличения в области, прилегающей к внешней поверхности корпуса цилиндрической формы метаемого снаряда, площади давления несущего газового слоя на метаемый снаряд для придания ему дополнительного ускорения в направлении выходного отверстия ствола.