ПРОГРЕССИВНЫЙ МЕТАТЕЛЬНЫЙ ЗАРЯД С ВЫСОКОЙ ПЛОТНОСТЬЮ ЗАРЯДА
PROGRESSIVE PROJECTILE WITH HIGH CHARGE DENSITY

Область техники, к которой относится изобретение
Данное изобретение относится к способу для создания метательных зарядов, предназначенных в первую очередь для танковых пушек, с характеристиками прогрессивного сгорания и высокой плотностью заряда (большим весом заряда на единицу объема), чем считалось возможным ранее.
Уровень техники
При выстреле снаряда, приводимого в движение газами, из ствола, который закрыт в задней части относительно направления выстрела, сначала необходимо первоначальное давление газа позади снаряда для начала разгона снаряда вдоль ствола. При условии, что часть объема ствола, расположенная позади снаряда, последовательно увеличивается при движении снаряда вдоль ствола, во время выстрела требуется количество метательного газа, которое увеличивается в соответствующей степени, с целью непрерывного увеличения скорости снаряда во время его нахождения в стволе. В соответствии с этим идеальный метательный заряд при сгорании последовательно обеспечивает увеличивающееся большое количество метательного газа в единицу времени, хотя в связи с этим в любой данный момент времени давление метательного газа внутри данного ствола не должно превышать максимально допустимое давление в стволе Pmax, действующее на ствол и на части механизма, связанного с ним. Кроме того, весь метательный заряд должен быть полностью израсходован, когда снаряд покидает ствол, так как в противном случае может нарушаться траектория снаряда за счет выходящих метательных газов, и одновременно не может быть полностью использован метательный заряд для заданной цели.
Метательное взрывчатое вещество, которое при сгорании при постоянном давлении отдает в единицу времени количество метательного газа, которое последовательно увеличивается, называется прогрессивным. Метательное взрывчатое вещество может получать свои прогрессивные характеристики, например, вследствие специальной геометрической формы, которая предоставляет площадь сгорания, которая увеличивается при продолжении сгорания, хотя оно может получать свои прогрессивные характеристики вследствие химической или физической поверхностной обработки частей свободных поверхностей отдельных зерен метательного взрывчатого вещества или кусков метательного взрывчатого вещества, содержащихся в метательном взрывчатом веществе, которые доступны для воспламенения. Таким образом, метательные заряды, по меньшей мере, с ограниченными прогрессивными характеристиками можно создавать из зернистого метательного взрывчатого вещества просто посредством выбора подходящей геометрической формы для зерен метательного взрывчатого вещества, содержащихся в заряде.
Зернистые, имеющие единственную перфорацию или множественную перфорацию метательные взрывчатые вещества, снабженные сквозными каналами или перфорациями для сгорания в продольном направлении зерен метательного взрывчатого вещества, то есть воспламенение и горение идет как изнутри в своих соответствующих каналах или перфорациях, так и снаружи зерен метательного взрывчатого вещества. Это означает, что имеется последовательное увеличение внутренней площади сгорания каналов, а следовательно, увеличение за счет этого количества метательного газа, хотя одновременно уменьшается наружная площадь сгорания зерен метательного взрывчатого вещества по мере сгорания метательного взрывчатого вещества снаружи, что приводит к уменьшению выделяемого от этих поверхностей метательного газа. Для того чтобы зернистое перфорированное метательное взрывчатое вещество этого вида было по настоящему геометрически прогрессивным, необходимо, чтобы последовательное увеличение площади сгорания каналов метательного взрывчатого вещества превышало одновременное уменьшение наружной площади сгорания зерен метательного взрывчатого вещества.
По этой причине не обработанное снаружи, имеющее единственную перфорацию метательное взрывчатое вещество с наружной формой в виде правильного цилиндра обычно горит с постоянной скоростью, в то время как метательное взрывчатое вещество с 19 перфорациями и с наружной формой круглого стержня и аналогичным образом не обработанное обычно горит прогрессивно.
Ранее давно раскрыта возможность увеличения прогрессивности зернистого метательного взрывчатого вещества с множественной перфорацией, а также возможность выполнения метательного взрывчатого вещества с единственной перфорацией прогрессивным, посредством ингибирования или химической поверхностной обработки наружных поверхностей зерен. Для ингибирования наружные зоны сгорания зерен метательного взрывчатого вещества покрывают медленно сгорающим веществом, которое задерживает распространение воспламенения метательного взрывчатого вещества вдоль его поверхностей, а при поверхностной обработке те же поверхности обрабатывают подходящим химическим веществом, которое приводит к более медленному сгоранию метательного взрывчатого вещества вдоль этих поверхностей и на определенное расстояние в метательное взрывчатое вещество. Согласно третьему варианту метательное взрывчатое вещество можно делать прогрессивным посредством покрытия его наружных поверхностей слоем метательного взрывчатого вещества, который должен сначала сгореть перед распространением воспламенения по наружным поверхностям зерен или кусков действительного метательного заряда.
В течение нескольких лет проводилась интенсивная работа по повышению рабочих характеристик старых артиллерийских орудий посредством снабжения их более современными боеприпасами. Первоначальным ограничивающим фактором было условие, что максимально допустимое давление Pmax в стволе не должно никогда превышаться. Вторым первоначальным ограничивающим фактором было то, что повышение рабочих характеристик обычно требует увеличения веса заряда в пространстве для заряда, которое, как правило, уже полностью используется в случае первоначально существующих зарядов зернистого перфорированного метательного взрывчатого вещества. Третьим ограничением является также то, что большая плотность заряда требует прогрессивности, которая параллельно увеличивается.
Однако в случае зернистого материала совокупный пустой объем между зернами является пропорционально большим. Таким образом, это может быть одной из возможностей увеличения плотности заряда. Наибольшее количество метательного взрывчатого вещества и тем самым наибольшая плотность заряда и наибольший вес заряда, которые можно разместить в заданном объеме, предоставляет твердое тело с геометрией, которая полностью согласована с доступным объемом. Однако полностью твердое тело из метательного взрывчатого вещества не обеспечивает общее решение проблемы повышения рабочих характеристик существующих артиллерийских орудий. Твердое тело метательного взрывчатого вещества будет в действительности гореть слишком долго и будет создавать давление метательного газа, которое слишком мало для эффективного использования с целью метания снарядов.
Но с теоретической точки зрения можно представить создание сильно перфорированного блочного метательного взрывчатого вещества, которое сгорает аналогично большому количеству зернистого метательного взрывчатого вещества с множественной перфорацией. Однако это не просто осуществить на практике. Теоретически представляемое сильно перфорированное блочное метательное взрывчатое вещество должно быть, соответственно, снабжено во всем своем объеме очень большим количеством каналов сгорания, проходящих параллельно, при этом все каналы расположены на расстоянии от всех смежных каналов сгорания, равном двойному расстоянию, на котором метательное взрывчатое вещество имеет время гореть во время периода, доступного непосредственно перед временем выхода снаряда из ствола, из которого он выстреливается. Расстояние между двумя каналами сгорания в конкретном метательном взрывчатом веществе называется его е-размером, и е-размер метательного взрывчатого вещества, которое содержится в конкретном заряде, должен соответствовать расстоянию, для которого метательное взрывчатое вещество имеет время для сгорания, во время выстрела конкретного снаряда, от времени воспламенения до времени выхода снаряда из ствола, при полном сгорании во время цикла динамического давления в конкретном артиллерийском орудии, для которого предназначено метательное взрывчатое вещество. Поэтому, для того чтобы сильно перфорированное метательное взрывчатое вещество можно было использовать оптимально, необходимо, чтобы две смежные перфорации или два канала сгорания были отделены друг от друга расстоянием, равным е-размеру, относящимся к каждому отдельному случаю. Для обеспечения наилучшего возможного результата выстрела время сгорания метательного взрывчатого вещества в орудийном стволе должно быть не слишком коротким, поскольку в этом случае будет превышено максимальное давление в стволе, и не слишком длинным, поскольку в этом случае из ствола выбрасывается не сгоревшее метательное взрывчатое вещество без внесения вклада в ускорение снаряда.
Как в случае хорошо ингибированного зернистого перфорированного метательного взрывчатого вещества, так и в случае сильно перфорированного блочного метательного взрывчатого вещества метательное взрывчатое вещество воспламеняется во всех своих каналах сгорания и горит радиально наружу от каждого соответствующего канала сгорания в направлении других каналов. Таким образом, если выбран правильный е-размер, то поверхности сгорания разных каналов сгорания встретятся непосредственно перед прохождением снаряда через дульный срез. Для обеспечения того, что сгорание метательного взрывчатого вещества с наружных частей зерен метательного взрывчатого вещества не мешает геометрической прогрессивности, все наружные поверхности метательного взрывчатого вещества должны быть для этого идеально ингибированы, поверхностно обработаны или покрыты, включая поверхности метательного взрывчатого вещества вдоль перфораций.
В заявке на патент Швеции SE0303301-6 тех же авторов, упомянутой во вступительной части, представлен новый тип метательного заряда для ствольного оружия, выполненного из одной, двух или более трубок метательного взрывчатого вещества, перфорированных радиально на выбранных расстояниях е-размера и расположенных внутри друг друга и/или друг за другом, при этом трубки сгорают с определенным перекрытием, которое достигается посредством более позднего вхождения одной или нескольких трубок в цепочку сгорания за счет ингибирования, поверхностной обработки или поверхностного покрытия на всех своих наружных поверхностях, с целью задержки распространения воспламенения вдоль этих поверхностей.
Таким образом, исходным материалом для этого заряда являются сильно перфорированные трубки метательного взрывчатого вещества, которые подвергнуты необходимому ингибированию, поверхностной обработке или поверхностному покрытию, с целью последующего расположения концентрично внутри друг друга и/или друг за другом.
Одной трудностью, встречающейся при изготовления этого типа заряда является изготовление радиально перфорированных трубок метательного взрывчатого вещества. Таким образом, для обеспечения возможности использования и получения желаемого результата е-размер у перфораций в трубках метательного взрывчатого вещества должен обычно составлять между 0,5 мм и 10 мм, но предпочтительно между 1 мм и 4 мм, в зависимости от системы ствола. Для получения желаемого результата для данных зарядов трубки метательного взрывчатого вещества должны быть также перфорированы радиально. Кроме того, должны равномерно выполняться очень высокие требования к перфорации.
Использование сильно перфорированного блочного метательного взрывчатого вещества в качестве исходного материала для прогрессивных метательных зарядов с высоким содержанием энергии, предназначенных для ствольного оружия, описано в патенте US 766 455, выданном в 1904 г. изобретателю Х. Максиму, и заключается в расположении вместе определенного числа более или менее прямоугольных блоков метательного взрывчатого вещества с целью возможно полного заполнения доступного кругового цилиндрического пространства для заряда.
В патенте SE 7728, выданном в 1896 г. также изобретателю Х. Максиму, на фиг. 4 показан чертеж метательного заряда для ствольного оружия, где метательный заряд состоит из единственной сильно перфорированной трубки метательного взрывчатого вещества. Однако показанная на фигуре трубка метательного взрывчатого вещества должна быть, как указано в тексте, в форме перфорированных листов метательного взрывчатого вещества, подвергнутых гибке. Фигура создает впечатление, что изобретатель не полностью учитывал практический аспект изготовления заряда с такой сложной геометрией. Способы изготовления, предложенные в описании указанного патента, являются в действительности непрактичными и сложными в выполнении, если учесть соответствующие диаметры перфораций и расстояния между перфорациями. В описании патента также указано, что перфорации должны действовать на трубку метательного взрывчатого вещества так, что трубка метательного взрывчатого вещества прижимается к внутренней стенке камеры сгорания при воспламенении, что приводит к ее сгоранию лишь изнутри. Однако сомнительно, что это действительно будет иметь место на практике.
Тому же изобретателю принадлежит патент US 677 527, датированный 1907 годом, в котором он описывает круговые цилиндрические артиллерийские метательные заряды, изготовленные из нескольких слоев изогнутых и сложенных сильно перфорированных листов пороха, которые совместно образуют заряды, состоящие из множества сильно перфорированных слоев пороха, свернутых концентрично поверх друг друга. Описание этого патента оставляет то же впечатление, что и описание патента SE 7728, а именно, что хотя изобретатель имел четкое представление о необходимости достижения высокой плотности и прогрессивности заряда, он не имел какого-либо четкого практического представления о возможности действительного изготовления заряда.
Данное изобретение относится к способу изготовления метательных зарядов с очень большой плотностью заряда и высокой прогрессивностью, в которых имеется возможность управления последовательностью сгорания как относительно освобождаемой энергии, так и прогрессивности совершенно отличным образом, чем в ранних теоретических конструкциях, указанных выше. Изобретение включает также заряд, изготовленный в соответствии со способом.
1
2
1
2
3
1
2
2
3
1
2
Исходный материал для заряда, согласно изобретению, содержит две или несколько сильно перфорированных трубок метательного взрывчатого вещества, расположенных друг за другом и/или концентрично внутри друг друга радиально в направлении соответствующего диаметра трубки, с круговыми наружной и внутренней пограничными поверхностями в направлении поперечного сечения, в котором управление распространением воспламенения соответствующих трубок метательного взрывчатого вещества осуществляют посредством ингибирования и/или поверхностного покрытия или покрытия наружных поверхностей трубок метательного взрывчатого вещества более медленно сгорающим метательным взрывчатым веществом так, что они сгорают одна за другой, но с определенным перекрытием. Когда трубки метательного взрывчатого вещества располагаются внутри друг друга, то каждая наружная трубка метательного взрывчатого вещества должна иметь внутреннюю полость с формой поперечного сечения, согласованной с наружным диаметром располагаемой в ней внутренней трубки метательного взрывчатого вещества, и достаточное пространство для размещения указанных выше поверхностных покрытий с модифицирующими сгорание веществами, медленно сгораемым метательным взрывчатым веществом или эквивалентами. Каждая трубка метательного взрывчатого вещества полностью должна быть снабжена радиальными перфорациями, расположенными на расстоянии е-размера друг от друга для каждой трубки метательного взрывчатого вещества, которое выбрано с учетом типа метательного взрывчатого вещества, содержащегося в ней, и желаемых характеристик сгорания. Поскольку перфорации направлены по практическим соображениям радиально к центральной оси трубки метательного взрывчатого вещества, то расстояния между перфорациями будут слегка различными на наружной и внутренней поверхностях соответственно трубок метательного взрывчатого вещества (e>e), хотя, поскольку стенки трубок метательного взрывчатого вещества также по практическим соображениям имеют ограниченную толщину, то есть являются относительно тонкими, то разница между е-размерами (e и e) будет тем меньше, чем тоньше трубки. Таким образом, каждая трубка метательного взрывчатого вещества, содержащаяся в заряде, имеет очень большое количество радиальных перфораций, при этом среднее расстояние (e) между двумя перфорациями, расположенными вблизи друг друга, вычисляется, с одной стороны, с помощью первого е-размера (e), измеренного на наружной стенке трубки, и, с другой стороны, с помощью второго е-размера (e), измеренного на внутренней стенке трубки, при этом второй е-размер (e) меньше первого е-размера за счет того, что внутренний периметр трубки меньше наружного периметра. Тогда средний е-размер (e) рассматриваемой трубки метательного взрывчатого вещества равен (e+e)/2, который в идеальном случае равен выбранному е-размеру.
1
3
е-Размер (e) между перфорациями на наружной периферии различных трубок метательного взрывчатого вещества, которые вставлены друг в друга, можно при необходимости взаимно регулировать так, что в целом сохраняется функция заряда, поскольку средние е-размеры (e) для соответствующих трубок метательного взрывчатого вещества дают совместно желаемую последовательность путей создания давления.
В этой связи делается ссылка, среди прочего, на фиг. 3 в указанном выше патенте US 677 527, датированном 1901 годом, в котором предполагалось, что проблема может быть решена посредством учета того, что лист, согнутый в форму цилиндра, имеет различные наружный и внутренние радиусы и что по этой причине параллельные перфорации, выполненные в плоском состоянии, после сгибания лежат на различных расстояниях друг от друга на соответствующих наружной и внутренней пограничных поверхностях листа. Решение, предлагаемое в описании указанного выше патента, заключается в снабжении сквозных перфораций дополнительными каналами сгорания, расположенными между сквозными каналами, при этом дополнительные каналы сгорания являются тогда наружными, т.е. они являются лишь частично сквозными. Снова является сомнительным, можно ли на практике осуществить такое решение, поскольку лист метательного взрывчатого вещества все еще необходимо сгибать в форму трубки, хотя перфорация выполнена лишь однажды, в результате чего в материале метательного взрывчатого вещества возникают напряжения растяжения и сжатия. Эти напряжения растяжения и сжатия могут иметь серьезные последствия при выстреле метательного заряда, и, в частности, при экстремальных температурах, поскольку в этом случае метательное взрывчатое вещество может становиться хрупким. Изобретение также предусматривает, что с целью достижения желаемой прогрессивности, различные трубки метательного взрывчатого вещества должны воспламеняться последовательно друг за другом, по меньшей мере, в определенной мере, но должны сгорать с перекрытием, необходимым для обеспечения желаемой прогрессивности, то есть с желательным последовательно увеличивающимся образованием метательного газа. Это последовательное, взаимно частично перекрывающееся управляемое распространение воспламенения перфорированных трубок метательного взрывчатого вещества достигается тем, что одна или несколько трубок метательного взрывчатого вещества, которые подлежат воспламенению в более поздний момент времени, чем воспламененная ранее трубка метательного взрывчатого вещества, должны быть ингибированы, покрыты или обработаны на поверхности вдоль своих наружной и внутренней периферий подходящим веществом, способным замедлять распространение воспламенения соответствующих трубок метательного взрывчатого вещества. В связи с этим в идеальном случае концы трубок метательного взрывчатого вещества также должны быть ингибированы, покрыты или обработаны на поверхности подходящим веществом с целью обеспечения максимальной прогрессивности метательного взрывчатого вещества.
Согласно особенно предпочтительному варианту выполнения изобретения управление сгоранием трубок метательного взрывчатого вещества, содержащихся в заряде, осуществляется тем, что их наружные поверхности полностью или частично подвергаются ингибированию, обработке поверхности или покрытию поверхности, предназначенных для желаемой цели, что приводит к сгоранию трубок метательного взрывчатого вещества в заданной контролируемой последовательности с определенным перекрытием между воспламенением различных трубок метательного взрывчатого вещества, которое управляется аналогичным образом.
Таким образом, в базовом варианте выполнения изобретения полный заряд содержит одну или предпочтительно, по меньшей мере, две трубки метательного взрывчатого вещества, вставленные друг в друга и/или расположенные друг за другом и перфорированные радиально на заданном расстоянии, равном е-размеру, в круговом кольцевом поперечном сечении самих трубок метательного взрывчатого вещества, при этом трубка метательного взрывчатого вещества, которая предназначена для воспламенения после воспламенения первой трубки, обработана или покрыта на своих наружной и внутренней цилиндрических пограничных поверхностях и на своих концах ингибирующим веществом, которое само по себе может быть раскрытого ранее типа, или же в качестве альтернативного решения эти поверхности могут быть экранированы с помощью поверхностного покрытия в виде медленно сгорающего вещества, например медленно горящего метательного взрывчатого вещества, которое, соответственно, должно сначала сгореть перед распространением воспламенения на трубку основного метательного взрывчатого вещества. Если покрытие состоит из медленно сгорающего метательного взрывчатого вещества, то оно может состоять, например, из свернутой ленты метательного взрывчатого вещества, которая наносится на соответствующие поверхности посредством спирального наматывания или любым другим образом.
Таким образом, последовательностью распространения воспламенения трубок метательного взрывчатого вещества, включенных в заряд, согласно изобретению можно управлять посредством обеспечения распространения воспламенения на внутреннюю трубку метательного взрывчатого вещества, а затем на наружную трубку метательного взрывчатого вещества, или наоборот, и эта же ситуация распространяется на расположение трубок метательного взрывчатого вещества друг за другом или в случае комбинаций этих базовых вариантов выполнения.
Различные трубки метательного взрывчатого вещества, включаемые в один и тот же заряд, можно, согласно различным модификациям изобретения, изготавливать из разных видов метательного взрывчатого вещества с различными скоростями сгорания, и они могут иметь перфорации на различных расстояниях, то есть могут иметь различные е-размеры, и в результате также различное время сгорания. Согласно одному варианту выполнения изобретения трубки метательного взрывчатого вещества, на которые воспламенение распространяется в более поздний момент в последовательности воспламенения, должны состоять последовательно из все более быстро сгораемого метательного взрывчатого вещества, за счет чего может быть дополнительно увеличена прогрессивность заряда.
Изобретение также предусматривает, что различные трубки метательного взрывчатого вещества, которые введены одна в другую или расположены друг за другом, должны перекрывать друг друга, по меньшей мере частично, при их сгорании, что означает, что трубка метательного взрывчатого вещества, подлежащая воспламенению и сгоранию перед следующей трубкой метательного взрывчатого вещества, должна предпочтительно иметь слегка более длительное полное время сгорания, чем трубка метательного взрывчатого вещества, которая воспламеняется позже, а следовательно, также больший е-размер, или же должна состоять из медленнее сгорающего метательного взрывчатого вещества, чем трубка метательного взрывчатого вещества, которая сгорает следующей.
Базовый вариант выполнения заряда, согласно изобретению, который является специфичным для изобретения, за исключением случая равномерных зарядов, можно также использовать в модульных зарядах, которые стали все более обычными в последние годы, базовая форма которых содержит частичный заряд, заключенный в сгораемую втулку с наружной формой короткого цилиндра с круговым поперечным сечением, соответствующим поперечному сечению пространства для заряда пушки, и при этом произвольное число таких частичных зарядов можно соединять вместе для обеспечения желаемой дальности стрельбы.
Изобретение включает также возможность использования пространства, которое остается внутри перфорированных трубок метательного взрывчатого вещества или цилиндров метательного взрывчатого вещества, которые являются характерными для данного изобретения, для инициирующего заряда в виде зернистого метательного взрывчатого вещества типа, подходящего для создания желаемого действия.
Другим преимуществом зарядов согласно изобретению является то, что они имеют очень хорошую внутреннюю прочность за счет того, что они выполнены из перфорированных трубок метательного взрывчатого вещества, вставленных друг в друга, и что за счет своей прочности они не зависят от наружных оболочек из металла или какого-то другого жесткого материала. Оболочки можно заменять на необязательные, легкие и сгораемые средства защиты от погоды, износа и климата.
Таким образом, базовым компонентом в изделии, согласно изобретению, являются радиально перфорированные трубки метательного взрывчатого вещества, которые можно комбинировать в большом количестве различных путей их расположения внутри друг друга и/или друг за другом или же в комбинации этих возможностей, и свободный внутренний объем которых можно, в свою очередь, заполнять любым типом несвязанного метательного взрывчатого вещества, такого как различные типы зернистого метательного взрывчатого вещества или так называемые пороховые трубки или метательное взрывчатое вещество с множественной перфорацией, в зависимости от желаемых характеристик сгорания полного заряда. Взрыватель для инициирования заряда можно также располагать в этом пространстве.
Краткое описание чертежей
Изобретение во всей своей полноте изложено в прилагаемой формуле изобретения, а ниже приводится его более подробное описание со ссылками на прилагаемые чертежи, на которых изображено:
фиг. 1 - небольшая часть перфорированного блока метательного взрывчатого вещества в увеличенном масштабе;
фиг. 2 - частичный продольный разрез состоящего по существу из трех трубок метательного заряда;
фиг. 3 - поперечное сечение заряда, согласно фиг. 2;
фиг. 4 - частичный разрез всего снаряда;
фиг. 5 - вырез в соответствии с маркировкой на фиг. 4, в увеличенном масштабе;
фиг. 6 - график зависимости полного давления от времени для заряда типа, показанного на фиг. 3 - 5, указывающий давление в стволе за снарядом на его пути вдоль ствола;
фиг. 7а-с - поперечные разрезы нескольких зарядов с различными возможностями распространение воспламенения;
фиг. 8 - продольный разрез заряда, состоящего из множества перфорированных трубок метательного взрывчатого вещества, расположенных как внутри друг друга, так и друг за другом.
Подробное описание вариантов выполнения
На фиг. 1 показана в увеличенном масштабе небольшая часть перфорированного блока 1 метательного взрывчатого вещества с очень большим количеством перфораций или каналов 2 воспламенения. Наружная конфигурация метательного блока 1 может иметь форму куба или форму трубки или же может иметь любую другую форму. Принципиальной задачей фиг. 1, на которой показана часть метательного блока 1 в виде разреза поперек перфорации или каналов воспламенения блока, является пояснение последовательности сгорания сильно перфорированного метательного взрывчатого вещества. Исходной точкой в этом случае являются теоретические окружности 3-9 сгорания, которые совместно образуют воображаемое метательное взрывчатое вещество с семью перфорациями, которое, поскольку оно образует внутреннюю часть метательного блока 1, можно рассматривать после его воспламенения как горящее лишь вдоль его соответствующих перфораций или каналов 2 воспламенения. Тогда сгорание метательного взрывчатого вещества происходит от соответствующего канала 2 метательного взрывчатого вещества и радиально наружу в направлении стрелки r. Таким образом, из фиг. 1 следует, что зона сгорания метательного взрывчатого вещества последовательно увеличивается со временем сгорания, т.е. сгорание метательного взрывчатого вещества является прогрессивным, пока процессы сгорания не встретятся в точках взаимного контакта окружностей 3-9 сгорания, показанных на фиг. 1. Как показано на фиг. 1, небольшое количество х метательного взрывчатого вещества, изображенного на фиг. 1 пунктирными линиями, также остается в углах между каналами сгорания, и это количество метательного взрывчатого вещества сгорает дегрессивно вместе с наружными поверхностями метательного блока. Однако эту дегрессивную часть можно рассматривать как пренебрежительно малую по сравнению с прогрессивной частью.
Таким образом, е-размер метательного взрывчатого вещества представлен на фиг. 1 как расстояние от кромки до кромки между двумя смежными каналами 2 воспламенения или комбинацией радиусов двух последовательных окружностей 3-9 за вычетом диаметра одного канала воспламенения. С учетом внутренней, присущей метательному взрывчатому веществу скорости сгорания и требования к метательному заряду в стволе оружия придавать энергию снаряду, выстреливаемому из оружия, перед выходом снаряда из ствола, е-размер, как правило, составляет от 0,5 мм до 10 мм, но предпочтительно от 1 мм до 4 мм.
Само изобретение показано на фиг. 2 и 3 в виде метательного заряда, предназначенного для ствольного оружия и состоящего из трех трубок 10, 11 и 12 метательного взрывчатого вещества, вставленных друг в друга, при этом каждая наружная трубка метательного взрывчатого вещества ингибирована, по поверхности обработана веществом для задержки распространения воспламенения или покрыта на поверхности слоем метательного взрывчатого вещества для задержки распространения воспламенения как снаружи, так и изнутри и на концах. На фигурах эти модифицирующие сгорание слои обозначены позициями 13, 14, 15 и 16, при этом позициями 17 и 18 обозначены соответствующие концы всех трубок 10-12 метательного взрывчатого вещества. Ингибирование, поверхностная обработка или поверхностное покрытие по меньшей мере некоторых из трубок метательного взрывчатого вещества, которое необходимо для управления сгоранием, можно также комбинировать или частично заменять таким выполнением этих трубок метательного взрывчатого вещества, при котором они перфорированы не насквозь. Если учесть, что распространение воспламенения трубок метательного взрывчатого вещества происходит изнутри наружу, то в этом варианте выполнения, соответственно, потребуется выгорание относительно небольшого количества метательного взрывчатого вещества перед открытием доступа к каналам сгорания или перфорациям для распространения воспламенения. Другой путь замедления распространения воспламенения между различными перфорированными трубками метательного взрывчатого вещества, как показано на фиг. 8, основан на принципе разделения различных трубок метательного взрывчатого вещества друг от друга с помощью разделительного слоя, состоящего из метательного взрывчатого вещества, который аналогичным образом должен сгорать, прежде чем воспламенение может распространяться к следующей трубке метательного взрывчатого вещества.
В случае зарядов, содержащих множество трубок метательного взрывчатого вещества, согласно данному изобретению различные трубки метательного взрывчатого вещества должны воспламеняться друг за другом, но так, чтобы воспламененная трубка метательного взрывчатого вещества имела время для сгорания. Является ли ранее воспламененная трубка метательного взрывчатого вещества наружной или внутренней трубкой метательного взрывчатого вещества имеет меньшее значение с чисто концептуальной точки зрения. Каждая трубка метательного взрывчатого вещества также сильно перфорирована в соответствии с принципами, уже указанными во вводной части.
Как следует из фиг. 3, где для ясности показаны последовательно лишь несколько перфораций 19, 20 и 21, равномерная перфорация вокруг круглой трубки метательного взрывчатого вещества означает, что перфорации должны быть направлены радиально и что они более близко сближаются друг с другом в направлении внутрь трубки, и с учетом важности е-размера для характеристики сгорания метательного взрывчатого вещества, уже указанной выше, явным преимуществом является выполнение трубчатого заряда из множества тонких трубок, вставленных друг в друга, при этом расстояние между перфорациями скорректировано с целью обеспечения наилучшего возможного компромисса. Дополнительно к этой возможности управления характеристикой сгорания метательного взрывчатого вещества имеется возможность базовой идеи ингибирования трубок метательного взрывчатого вещества, которые лежат снаружи или которые лежат внутри, так что они воспламеняются в заданной последовательности с определенным взаимным перекрытием, при одновременном исключении комбинированного создания метательного газа из всех одновременно сгораемых трубок метательного взрывчатого вещества, создающего комбинированное давление метательного газа, превосходящее величину Pmax рассматриваемого выбрасывающего устройства, т.е. максимально допустимое давление в стволе, а с другой стороны, во время всей последовательности выброса давление должно быть как можно ближе к максимально допустимому давлению во время непрерывной службы. Последнее давление обычно называют давлением Pmop (максимальное рабочее давление). Внутренняя полость 22 внутренней трубки 10 метательного взрывчатого вещества обеспечивает пространство, как указывалось выше, для размещения взрывателя и заряда воспламенения, состоящего, при необходимости, из необязательного типа метательного взрывчатого вещества.
Заряд, показанный на фиг. 2 и 3, можно сам по себе рассматривать как пример так называемого модульного заряда, то есть заряда стандартного типа, который можно комбинировать для образования полного метательного заряда. В этом случае наружные ингибирующие слои 16-18 заряда можно выполнять так, что они действуют также в качестве защиты от погоды, износа и климата.
При правильном выполнении заряд этого вида дает последовательность изменения давления типа, показанного на фиг. 6, где одна трубка метательного взрывчатого вещества, например внутренняя трубка 10 метательного взрывчатого вещества, воспламеняется первой и благодаря ее собственной перфорации создает последовательность прогрессивного сгорания в соответствии с частью кривой 10', которая достигает своего максимума в точке 10”, после которой образование метательного газа из этой трубки метательного взрывчатого вещества на уровне 10'” начинает уменьшаться, хотя поскольку, если воспламенение трубок метательного взрывчатого вещества распространяется изнутри наружу, трубка 11 метательного взрывчатого вещества будет уже воспламенена прежде, чем трубка 10 метательного взрывчатого вещества достигнет своего максимума горения, то образование метательного газа из этой второй трубки метательного взрывчатого вещества начнет одновременно обеспечивать значительное дополнительное количество метательного газа во время выгорания трубки 10 метательного взрывчатого вещества. Кривая 12 на фиг. 6 показывает давление метательного газа в стволе за выстреливаемым снарядом в каждом состоянии. Трубка 11 метательного взрывчатого вещества затем вносит свой вклад в виде прогрессивной части 11' кривой и тем самым ограничивает падение вниз кривой в то время, когда трубка 11 метательного взрывчатого вещества обеспечивает максимальный вклад в точке 11”. Аналогично трубке 10 метательного взрывчатого вещества уменьшающееся образование метательного газа трубкой 11 метательного взрывчатого вещества приводит к легкому уменьшению общего образования метательного газа в точке 11'”, в то время как одновременное добавление метательного газа из трубки 12 вносит свой вклад эквивалентным образом в виде легкого увеличения давления в точке 12' и максимума в точке 12”, после которой вся кривая давления быстро падает, так что давление метательного газа позади выстреливаемого снаряда при его прохождении через дуло настолько мало, что не нарушается положение снаряда на его предусмотренной траектории. На фиг. 6 показано также, с одной стороны, максимально допустимое давление Pmax в стволе для единственного снаряда, и, с другой стороны, давление Pmop (максимальное рабочее давление), к которому необходимо приближаться как можно ближе во время непрерывной службы для обеспечения максимальной дальности стрельбы. Теоретическая оптимальная кривая для метательного заряда обозначена на фиг. 6 как Poptimal (изображена на фигуре крестиками), а кривая изменения давления, связанная с обычным зернистым метательным взрывчатым веществом, применяемым в настоящее время, обозначена как Pnormal. Поскольку зернистое метательное взрывчатое вещество имеет значительную исходную поверхность сгорания, то оно очень быстро обеспечивает подъем до максимального давления, которое затем падает на слишком ранней стадии. С другой стороны, как следует из фиг. 6, результат, полученный в соответствии с изобретением, лежит очень близко к теоретическому оптимальному значению. Указанный путь изменения давления применим также к заряду, согласно фиг. 4 и фиг. 5. Как также следует из кривой, существует требование по существу полного прекращения образования метательного газа непосредственно перед выходом снаряда через дульный срез.
Полный снаряд 23, показанный на фиг. 4 и частично на фиг. 5, состоит из подкалиберного бронебойного стреловидного снаряда 24 с соответствующим башмаком 25, корпусом 26 с основанием 27 и одной из трех трубок 28-30 метательного взрывчатого вещества, вставленных друг в друга, и длинным взрывателем 31 с отверстиями 32 воспламенения, как показано на фиг. 5.
Из фиг. 5 следует, что заряд (который показан в частичном разрезе на фиг. 5) состоит из трех трубок 28-30 метательного взрывчатого вещества, вставленных друг в друга, при этом две наружные трубки 28 и 29 метательного взрывчатого вещества ингибированы на всех своих наружных поверхностях 33-36, а также на концах, которые не изображены на фигуре. Из фиг. 5 также следует, что различные трубки 28-30 метательного взрывчатого вещества имеют разную толщину, по меньшей мере, трубка 30 метательного взрывчатого вещества по сравнению с трубками 28 и 29 метательного взрывчатого вещества, и что их перфорации, обозначенные все позицией 37, выполнены с разными е-размерами (перфорации 37 не изображены на фиг. 4, поскольку это не позволяет масштаб фигуры). Модификация изобретения предусматривает также различные трубки метательного взрывчатого вещества, выполненные из различных типов метательного взрывчатого вещества с разными скоростями сгорания, при этом более быстро сгорающее метательное взрывчатое вещество предпочтительно используется в трубках метательного взрывчатого вещества, которые подлежат воспламенению на более поздней стадии, а более медленно сгорающее метательное взрывчатое вещество используется в трубках метательного взрывчатого вещества, подлежащих воспламенению первыми.
На фиг. 7а-с показаны, как указывалось выше, различные варианты распространения воспламенения между различными трубками метательного взрывчатого вещества. Возможен также любой другой вариант, который входит в идею изобретения.
Таким образом, заряд, показанный на фиг. 7, содержит три радиально перфорированные трубки 39-41 метательного взрывчатого вещества, согласно данному изобретению. Стрелкой «а» обозначено распространение воспламенения трубок метательного взрывчатого вещества, которое должно происходить от центра заряда наружу. Поэтому наружные трубки 40 и 41 метательного взрывчатого вещества являются ингибированными или поверхностно обработанными указанным выше образом, так что достигается желаемое частичное перекрытие и взаимно задержанное распространение воспламенения.
Аналогичным образом, на фиг. 7b показан заряд, состоящий из трех трубок 42-44 метательного взрывчатого вещества, расположенных друг в друге, при этом предполагается, что воспламенение происходит как снаружи внутрь в соответствии со стрелкой b, так и изнутри наружу в соответствии со стрелкой с. Таким образом, в этом варианте средняя трубка 43 метательного взрывчатого вещества снабжена ингибированными или поверхностно обработанными наружными поверхностями для задержки распространения воспламенения. Естественно, что все трубки метательного взрывчатого вещества, содержащиеся в заряде, радиально перфорированы. Они могут быть также выполнены из различных типов метательного взрывчатого вещества с разными скоростями сгорания.
Наконец, на фиг. 7с показан заряд из двух трубок метательного взрывчатого вещества, состоящий из радиально перфорированных трубок 45 и 46 метательного взрывчатого вещества, при этом наружная поверхность наружной трубки 46 метательного взрывчатого вещества защищается от сгорания посредством, например, нанесения ингибитора. Указанные две трубки 45, 46 метательного взрывчатого вещества предназначены для воспламенения посредством распространения изнутри наружу в соответствии со стрелкой «d», хотя в данном приведенном в качестве иллюстрации варианте выполнения распространение воспламенения между трубками 45, 46 метательного взрывчатого вещества замедляется с помощью слоя 47, который расположен между трубками 45, 46 метательного взрывчатого вещества, или с помощью поверхностного покрытия 47 на внутренней поверхности медленно сгорающего метательного взрывчатого вещества 47, которое должно выгореть, прежде чем воспламенение может распространиться на эту трубку 46 метательного взрывчатого вещества.
В заключение, на фиг. 8 показан продольный разрез части разработанного варианта заряда, согласно изобретению, содержащего множество радиально перфорированных трубок метательного взрывчатого вещества, расположенных друг за другом и внутри друг друга (как в нескольких предыдущих фигурах, масштаб не позволяет непосредственно изображать перфорации). На фиг. 8 показаны четыре различные трубки 48-51 метательного взрывчатого вещества, при этом трубки 50 и 51 метательного взрывчатого вещества расположены соответственно внутри трубок 48 и 49 метательного взрывчатого вещества. Предполагается, что все наружные и внутренние поверхности трубки 48 метательного взрывчатого вещества ингибированы или поверхностно обработаны, в то время как трубка 49 метательного взрывчатого вещества покрыта по поверхности или же заключена в замедляющее метательное взрывчатое вещество 52. Для демонстрации гибкости изобретения предполагается, что трубки метательного взрывчатого вещества, содержащиеся в заряде, выполнены из разных типов метательного взрывчатого вещества. На фиг. 8 показаны также части взрывателя 53, в то время как свободное пространство 54 в центре внутренних трубок 50, 51 метательного взрывчатого вещества предназначено для заполнения несвязанным зернистым инициирующим метательным взрывчатым веществом.