МАЛОКАЛИБЕРНЫЙ АРТИЛЛЕРИЙСКИЙ ПАТРОН

Полезная модель относится к боеприпасам, а более конкретно, к малокалиберным патронам унитарного заряжания для автоматических пушек с подкалиберным снарядом, массивный сердечник которого смонтирован в отделяющемся поддоне.
Из патентной литературы известен боеприпас с подкалиберным снарядом, имеющим бронебойный сердечник, коаксиально смонтированный в корпусе, выполненном с продольными глухими пазами ослабленного сечения, предназначенными для разделения его на сектора при радиальном нагружении (см. патент US №4142467, F42В 13/16, 1997 г.).
Секторный корпус этого боеприпаса сопряжен с поддоном, оснащенным ведущим пояском, закатной канавкой соединения с дульцем гильзы и камерой давления в его торце, сообщающейся каналами с объемом корпуса.
При выстреле часть импульса газо-конденсированных продуктов горения метательного заряда гильзы патрона создает избыточное давление внутри корпуса снаряда, который на траектории полета отделяется от поддона, Одновременно корпус под действием центробежных сил вращения разделяется на сектора, освобождая бронебойный сердечник для автономного полета на внешней траектории.
Для продольной стабилизации в автономном полете сердечник снабжен аэродинамическим оперением, которое смещает центр давления кзади, за центр масс, но при этом сердечник тормозится. Кроме того, для продольной стабилизации сердечника не используется крутящий момент массы секторного корпуса, относительно которого сердечник в радиальном направлении смонтирован свободно.
Основным недостатком описанного боеприпаса является низкое бронепробивание сердечника с головной частью заостренной формы, что определяет его склонность к рикошету, а также из-за потери части кинетической энергии метательного заряда на балластный полет массивного корпуса снаряда и отделение поддона.
Отмеченные недостатки устранены в унитарном малокалиберном патроне по патенту RU №2095735, F42В 5/02, 1997 г., который характеризует уровень данной области техники.
Снаряд указанного патрона, имеющий повышенную бронебаллистику, содержит полимерный корпус, связанный с алюминиевым поддоном, где смонтирован тяжелосплавный бронебойный сердечник, имеющий головную часть противорикошетной формы, конического ступенчатого профиля.
Головная часть выполнена с тупым углом при вершине, который переходит в конус 10-20°, и разделена двумя кольцевыми канавками-локализаторами разрушающих деформаций при встрече с преградой, в которые закатан баллистический наконечник.
При взаимодействии с преградой головная часть тяжелосплавного сердечника деформируется, в результате чего происходит последовательный излом по кольцевым канавкам. Таким образом деформация локализуется, а сердечник возникающими силами реакции в изломе разворачивается в нормаль к броне, чем снижается вероятность рикошета и увеличивается бронепробивавние.
Секторный корпус снаряда с внутренними продольными глухими пазами выполнен пластмассовым и жестко связан в конструкционном единстве с центрирующей металлической втулкой, имеющей перемычки ослабленного сечения, при том, что внутренний ее профиль конгруэнтен примыкающей конической головной части сердечника.
Сердечник из сплава ВНЖ в алюминиевом поддоне установлен неподвижно в радиальном направлении за счет кинематического замыкания трапецеидальных выступов на торце сердечника в диаметральных пазах поддона адекватной формы, что исключает проскальзывание при раскручивании снаряда в канале ствола оружия, направленного на продольную стабилизацию сердечника в автономном полете.
В торцевой донной каморе сердечника установлен пиротехнический заряд (трассер), соосно газодинамическому отверстию в поддоне, чтобы локализовать энергию его отделения, сохраняя метательный импульс.
Поддон оснащен ведущим пояском и закатной канавкой для соединения с дульцем гильзы.
Гильза патрона содержит насыпной пороховой комбинированный метательный заряд, внутри которого размещена центральная воспламенительная трубка ступенчатой формы, запрессованная в донное отверстие под капсюлем-воспламенителем, а сверху закрытая материалом размеднителя.
Конструктивное выполнение облегченного на четверть, сравнительно со штатным, подкалиберного снаряда описываемого патрона, в котором обеспечено выравнивание давления пороховых газов в объеме гильзы и стабильные внутрибаллистические характеристики выстрела, позволило вести стрельбу из существующих автоматических пушек, не имеющих внешнего автономного привода на автоматику.
Система силового и геометрического замыкания элементов патрона: тяжелосплавный сердечник - пластмассовый секторный корпус - центрирующая металлическая втулка - поддон - гильза, обеспечивают его целостность при сборке, транспортировке, хранении, эксплуатации в составе звеньевой ленты при служебном обращении и прохождении патрона по трактам питания пушки с досылом в ствол. При этом металлическая центрирующая втулка, скрепляющая пластмассовый корпус, несущий бронебойный сердечник, выдерживает перегрузки выстрела и от движения по каналу ствола до выхода за дульный срез.
Расчетное сечение перемычек центрирующей втулки способствует равномерному разделению секторного корпуса под действием центробежных сил вращения снаряда за дульным срезом и отделение поддона от сердечника посредством внутреннего давления пороховых газов, аккумулированных внутри в процессе выстрела, через газодинамическое отверстие, и давления набегающего потока воздуха.
К недостаткам описанного патрона следует отнести низкую функциональную надежность и неудовлетворительные показатели назначения по бронепробиванию.
Глубина кольцевых канавок головной части сердечника выбрана из условий его целостности при ударе о преграду и возможности закатки в них материала баллистического наконечника, но она не оптимизирована для противодействия рикошету на критических углах встречи с преградой.
Газодинамическое отверстие в облегченном алюминиевом поддоне прожигается высокотемпературной энергией горения пиротехнического заряда трассера, причем за счет диффузии материала в поддоне формируется ресивер, где падает давление газового потока, что тормозит принудительное отделение поддона от сердечника. При этом падают скорость снаряда от аэродинамического торможения и кинетическая энергия бронебойного сердечника.
Трапецеидальная форма торцевых выступов предотвращает вращение сердечника относительно поддона за счет геометрического замыкания в диаметральном пазу поддона без заклинивания сопрягаемых элементов. Но в динамике выстрела от пульсирующего роста давления в гильзе при горении метательного порохового заряда, которое передается через поддон на массивный инерционный сердечник, относительно свободный в осевом направлении, может произойти их расцепление в радиальном направлении, в результате чего сердечник не получит необходимого вращения для надежной продольной стабилизации в автономном полете.
Дополнительная потеря скорости сердечника происходит из-за того, что не синхронизировано разрушение перемычек втулки и корпуса на сектора, так как продольные глухие пазы корпуса и ослабленные сечения втулки по соображениям конструкционной прочности пространственно разнесены.
Все вышеперечисленное в разной степени снижает бронепробивание.
Более совершенным малокалиберным артиллерийским патроном является описанный в патенте RU 2235272 С1, F42В 5/02, 2004 г., который по числу совпадающих признаков выбран в качестве наиболее близкого аналога предложенному патрону.
Известный малокалиберный артиллерийский патрон содержит бронебойный снаряд с тяжелосплавным сердечником, смонтированным внутри секторного полимерного корпуса, связанного с отделяющимся алюминиевым поддоном, несущим медный ведущий поясок и гильзу, капюль-воспламенитель которой оснащен огнепередаточной ступенчатой трубкой, установленной внутри порохового метательного заряда, при этом в донной каморе сердечника, сцепленного трапецеидальными выступами с радиальными пазами поддона, установлен пиротехнический заряд, сообщающийся через ресивер с гильзой.
Особенностью этого патрона является то, что продольные пазы пластмассового корпуса ориентированы соосно перемычкам металлической центрирующей втулки, под которыми выполнены сквозные фигурные окна, в газодинамическом отверстии поддона закреплен ниппель, а глубина кольцевых канавок-локализаторов составляет 0,15-0,20 диаметра сердечника, причем высота трапецеидальных выступов на его торце равна 3-5 мм.
Сквозные фигурные окна центрирующей втулки служат для снижения ее массы и минимизации ослабленного сечения разрушения, при этом увеличивается площадь крепления с пластмассовым корпусом, что сохраняет несущую способность корпуса снаряда при осевом нагружении при выстреле.
Выполнение фигурных окон над перемычками ослабленного сечения металлической втулки упрощает технологию изготовления как литьем, так и механической обработкой.
Ниппель из стали в отверстии алюминиевого поддона стабилизирует расход газа из ресивера, где накапливаются газообразные продукты горения пиротехнического состава трассера, чем обеспечивается расчетный режим принудительного отделения поддона для автономного полета сердечника на траектории.
Диапазон предельных значений глубины кольцевых канавок-локализаторов на головной части сердечника оптимизирован для демпфирования рикошета и обеспечения механической прочности на критических углах встречи с преградой.
Оптимизированная высота трапецеидальных выступов обеспечивает замковое соединение сердечника с поддоном в радиальном направлении для передачи крутящего момента от ведущего пояска поддона на сердечник в канале ствола.
Однако, недостатком известной конструкции патрона является функциональная ненадежность боеприпаса из-за непрочного крепления пиротехнического заряда в дойной каморе бронебойного подкалиберного сердечника, которое выполняется торцевым кернением. Низкая пластичность вольфрамсодержащего сердечника не позволяет углубить керн для формирования рифлей, препятствующих выдавливанию трассера из каморы.
2
При выстреле пороховые газы под давлением свыше 3500 кг/см могут прорываться в неизбежный зазор ходовой посадки соединения трассера с донной каморой, в результате чего происходит их демонтаж.
Подкалиберный бронебойный сердечник без трассера заметно теряет скорость и сходит с заданной траектории, потому что теряется дополнительная реактивная тяга от трассерной струи и повышается задонное аэродинамическое разряжение, которое тормозит сердечник.
Кроме того, без трассера невозможно визуализировать траекторию полета снаряда и корректировать огонь прицельной стрельбы артиллерийской автоматической пушки.
Технической задачей, на решение которой направлено настоящая полезная модель, является повышение функциональной надежности малокалиберного артиллерийского патрона по обеспечению заданных дальности и точности стрельбы.
Требуемый технический результат достигается тем, что в известном малокалиберном артиллерийском патроне, содержащем бронебойный подкалиберный снаряд с тяжелосплавным сердечником, смонтированным внутри полимерного секторного корпуса, примыкая к центральной металлической втулке, оснащенной перемычками ослабленного сечения, и геометрически замкнутым посредством торцевых выступов, размещенных в радиальных пазах внутри отделяющегося алюминиевого поддона, снабженного центральным газодинамическим отверстием с ниппелем, медным ведущим пояском и закатной канавкой для соединения с дульцем гильзы, наполненной метательным пороховым зарядом, в котором расположена ступенчатая огнепередаточная втулка капсюля-воспламенителя, причем на конической головной части сердечника выполнены две кольцевые канавки-локализаторы, в которые закатан баллистический наконечник, а в его глухом осевом канале на дне установлен пиротехнический заряд, по предложению авторов, пиротехнический заряд на дне сердечника монолитно связан со стенками канала посредством слоя анаэробного клеящего герметика, отверждающегося в зазоре между ними величиной 0,1-0,2 мм.
Отличительные признаки обеспечили повышение функциональной надежности и показателей назначения малокалиберного артиллерийского патрона за счет создания конструкционного единства его бронебойного подкалиберного сердечника с пиротехническим зарядом (трассером) в донном глухом канале на всей протяженности автономного полета к цели, чем гарантирована визуализация траектории снаряда, имеющего расчетные газодинамические характеристики.
Отверждающийся в зазоре клеящий герметик создает монолитную связь трассера с бронебойным сердечником в служебном обращении, в динамике выстрела и на траектории полета к цели,
Твердая прослойка из полимеризованного герметика, плотно заполняющая технологический зазор между трассером и донной каморой сердечника, предотвращает проникновение вовнутрь газообразных продуктов горения метательного заряда гильзы и пиротехнического состава трассера, исключая силовое выталкивающее воздействие и их демонтаж.
Однокомпонентный герметик марки УГ-6 обладает хорошей технологичностью, длительное время сохраняя жидкотекучесть, при этом быстро отверждается в узких зазорах, полимеризуясь без присутствия воздуха, образует адгезионную полимерную прослойку в качестве конструкционного элемента.
Хорошие смачивающие свойства этого герметика обеспечивают высокую проникающую способность в зазоры 0,05-0,25 мм, где происходит его полимеризация без усадки, образования раковин, свищей и т.п. дефектов несплошности, характерных при использовании традиционных герметиков марок УТ-34, ВГО-1 и др.
Монолитная прочная связь трассера с сердечником посредством полимерной прослойки герметика УГ-6 обеспечивает их неразъемность при высоких нагрузках давления и температуры.
Следовательно, каждый существенный признак необходим, а их совокупность в устойчивой взаимосвязи являются достаточными для достижения новизны качества, неприсущего признакам в разобщенности, то есть поставленная техническая задача решается не суммой эффектов, а новым сверхэффектом суммы признаков.
Сущность полезной модели поясняется чертежом, где изображены:
на фиг.1 - общий вид патрона, продольный разрез;
на фиг.2 - подкалиберный бронебойный снаряд.
Бронебойный сердечник 1 из тяжелого сплава установлен в алюминиевом поддоне 2, который снабжен медным ведущим пояском 3, закатной канавкой 4 и в донной части - стальным ниппелем 3 на выходе ресивера 6, расположенного соосно трассеру 7, смонтированному в донной глухой каморе 8 сердечника 1.
Трассер 7 (заряд, спрессованный из пиротехнического свето/дымового состава) в каморе 8 установлен с зазором 1-2 мм, заполненным герметиком УГ-6, при полимеризации которого без присутствия воздуха образуется плотная прослойка 9, монолитно соединяющая примыкающие поверхности.
Поддон 2 посредством резьбового соединения связан с пластмассовым корпусом 10, в котором изнутри выполнены продольные глухие пазы 11 структурирования его на сектора разделения.
В секторном корпусе 10 технологически вмонтирована при литье центрирующая втулка 12, внутренний профиль которой выполнен конгруэнтным профилю головной конической части сердечника 1, фиксируемого в центральном положении в сборном снаряде.
Втулка 12, имеющая сложную форму: коническая внутри, цилиндрическая по калибру снаряда снаружи, снабжена перемычками 13 ослабленного сечения, под которыми выполнены сквозные окна 14 (условно не показаны). Перемычки втулки 12 расположены соосно продольным пазам 11 корпуса 10.
Втулка 12 служит арматурой при литье пластмассового корпуса 10, обеспечивая монолитное единство в служебном обращении и в канале ствола при выстреле.
Головная часть сердечника 1 имеет ступенчатый конический профиль от 118-120° при вершине и далее 10-20°, разделенные радиальными канавками 13, выполняющими функции локализаторов разрушающих деформаций его материала при динамическом нагружении от встречи с преградой.
На торце сердечника 1 имеются трапецеидальной формы радиальные выступы 14, которые размещены в соответствующих пазах 15 поддона 2, адекватной формы, что создает относительную неподвижность соединения в радиальном направлении.
Трапецеидальная форма выступов 16 предотвращает заклинивание сердечника 1 в поддоне 2 и не препятствует их осевому разделению.
В кольцевые канавки 13 головной части сердечника 1 закатан баллистический наконечник 16, выполняющий функции обтекателя на траектории его автономного полета, снижающего потерю скорости.
Метательный заряд 17 (фиг.1) гильзы 18, дульце которой завальцовано в закатную канавку 4 поддона 2, представляет собой комбинированную смесь пироксилиновых флегматизированных порохов, семиканального зерненного и сферического.
Внутри метательного порохового заряда 17 помещена ступенчатая огнепередаточная трубка 19, примыкающая к капсюлю-воспламенителю 20, смонтированному в донном очке гильзы 18.
Трубка 19 сверху закрыта свинцовой заглушкой 21, служащей в качестве размеднителя боевых граней спиральных нарезов ствола пушки.
При выстреле инициированный капсюлем-воспламенителем 20 форс пламени и газо-конденсированных продуктов горения поступают в трубку 19, где аккумулируются и ускоряются, расплавляя при этом материал (свинец) заглушки 21, который диспергируется в пороховом заряде 17 гильзы 18.
Сформированный в трубке 19 факел воспламеняет пороховую смесь заряда 17 в его центральной части.
Организованное с помощью огнепередаточной трубки 19 равномерное воспламенение из центра метательного заряда 17, оптимизированного комбинированного порохового состава, обеспечивает выравнивание давления образующихся пороховых газов в объеме гильзы 18, что гарантирует стабильные внутрибаллистические характеристики выстрела и показатели бронепробивания сердечника 1 в заданном диапазоне значений.
При этом в предложенной конструкции патрона с бронебойными подкалиберными снарядами, существенно облегченной массы, имеющими тяжелосплавный сердечник 1, получены наивысшие значения начальной скорости снарядов и надежное функционирование автоматики малокалиберных пушек.
Возросшим давлением пороховых газов на поддон 2 снаряд извлекается из гильзы 18 и подается в нарезной канал ствола пушки, со стенками которого по всей длине контактирует диспергированный в пороховых газах материал заглушки 21 - размеднителя.
Через ниппель 5 продукты горения метательного заряда 17 поджигают пиротехнический состав трассера 7, газообразные продукты которого накачивают ресивер 6 поддона 2.
При этом неизменное проходное сечение стального ниппеля 5 обеспечивает стабильность расчетного газодинамического режима истечения продуктов горения пиротехнического состава трассера 7.
Особенностью функционирования предложенной конструкции патрона является то, что газообразные продукты горения порохового метательного заряда 17 и пиротехнического состава трассера 7 не проникают в донную камору поддона 2 по установочному зазору, плотно перекрытому полимерной прослойкой 9 из отвержденного герметика, адгезионно связанной с примыкающими  поверхностями трассера 7 и каморы поддона 2.
Крутящий момент от нарезов ствола через ведущий поясок 3 и поддон 2, за счет сочленения трапецеидальных выступов 14 с диаметральными углублениями поддона 2, передается на сердечник 1.
За дульным срезом ствола пушки корпус 10 внутренним давлением газов разламывается вдоль пазов 11, разделяясь на сектора, которые тормозятся набегающим потоком воздуха.
Далее под действием набегающего потока воздуха происходит осевое отделение поддона 2 от сердечника 1, который продолжает автономное движение по внешней траектории к цели с заданной скоростью, на протяжении которой осуществляется торцевое горение пиротехнического состава трассера 7, формирующего хорошо различимый форс продуктов горения, излучающих в видимом диапазоне или образующих дымовой след.
При взаимодействии сердечника 1 с преградой за счет деформации происходит последовательный излом по его кольцевым канавкам 12. Возникающие силы реакции в изломах нормализуют ось массивного сердечника 1 к поверхности брони, что уменьшает склонность к рикошетированию и способствует повышению бронепробивания.
Таким образом, предложенное техническое решение обеспечило надежное функционирование структурных элементов малокалиберных патронов в ленте при автоматической стрельбе и комплексное повышение эффективности их основного действия.
Испытания стрельбой опытной партии патронов по полезной модели показали надежное функционирование автоматики серийных пушек, обеспечивая повышение начальной скорости сердечников, которые характеризуются увеличенным бронепробиванием, что позволяет рекомендовать конструкцию боеприпаса для поставки заказчикам.
Проведенный сопоставительный анализ предложенного технического решения с выявленными аналогами уровня техники, из которого полезная модель явным образом не следует для специалиста по боеприпасам, показал, что она неизвестна, а с учетом возможности промышленного серийного изготовления малокалиберных патронов для автоматических пушек на действующем технологическом оборудовании, можно сделать вывод о соответствии критериям патентоспособности.