АРТИЛЛЕРИЙСКИЙ СТРЕЛОВИДНЫЙ СНАРЯД

Полезная модель относится к артиллерийским боеприпасам, а более конкретно к стреловидным бронебойным снарядам с центральным стержнем из тяжелого сплава, на котором жестко закреплены баллистический обтекатель и лопастной стабилизатор на хвостовике, помещенным внутри коаксиального калиберного корпуса, продольно состыкованного из сегментов.
Уровень данной области техники характеризует стреловидный бронебойный снаряд по патенту RU 2265791 C1, F42B 14/06, 2004 г., который содержит центральный стержень (сердечник), геометрически связанный посредством спиральных рифлей с адекватными рифлями на внутренней поверхности калиберного поддона (корпуса), составленного из примыкающих сегментов, связанных в функциональном единстве полимерным ведущим пояском, закрепленным в кольцевой канавке центрирующего утолщения на кормовой части корпуса.
Калиберный корпус выполнен в форме катушки, при этом ее головное утолщение снабжено аэродинамической воронкой, на дне которой в кольцевой канавке уложена пружинная скоба, дополнительно фиксирующая сегменты корпуса в монолитном примыкании.
Посредством шлицев на периферии аэродинамической воронки укреплен в замок тонкостенный полимерный наконечник, имеющий ослабленное продольными канавками поперечное сечение.
Аэродинамическая воронка распределенными сквозными каналами сообщается с объемом над центральной узиной корпуса для коммуникации объема наконечника при выстреле с пороховыми газами сгорающего метательного заряда гильзы.
Это необходимо для наддува полимерного наконечника, чтобы облегчить его разлом по продольным канавкам под действием центробежных сил вращения снаряда за дульным срезом ствола оружия.
Продолжением отмеченных достоинств являются присущие конструкции недостатки, в частности:
- ограничение области использования только для нарезных стволов, потому что ведущий поясок жестко закреплен на корпусе;
- корма корпуса надежно не обтюрирована от прорыва пороховых газов, в результате чего теряется часть метательного импульса, уменьшая тем самым дальность прицельной стрельбы.
Отмеченные недостатки устранены в стреловидном бронебойном снаряде, описанном в патенте US №4187783, F42B 14/06, 1980 г., который по технической сущности и числу совпадающих признаков выбран в качестве наиболее близкого аналога предложенному снаряду.
Известный стреловидный бронебойный снаряд содержит центральный тяжелосплавный сердечник, оснащенный тонкостенным обтекателем и лопастным хвостовиком, который посредством совмещенных кольцевых радиальных рифлей геометрически замкнут в функциональное единство с корпусом, выполненным в форме катушки (седла), имеющей калиберные концы с узиной между ними.
Несущий корпус составлен из примыкающих трубчатых сегментов, которые скреплены с обоих концов: по головному торцу привинченным калиберным кольцом с ослабленными сечениями, распределенными по периметру; а с кормы - фигурным полимерным уплотнением, совмещенным с поперечным обтюратором стыка сердечника с корпусом.
В головной калиберном торце корпуса выполнена глухая аэродинамическая воронка для аккумулирования набегающего потока воздуха, напором которого разламывается кольцо базирования снаряда за дульным срезом ствола.
Полимерный базирующий поясок в кольцевой канавке на центрирующем утолщении кормы корпуса установлен через антифрикционную прослойку, то есть выполнен радиально скользящим, чем при выстреле обеспечивается передача на несущий корпус только части крутящего момента.
Известный подкалиберный снаряд с «плавающим» базирующим пояском, обтюрированный с кормы, имеющий надежно скрепленный с двух концов составной корпус, предназначен для стрельбы из гладкоствольного орудия.
К недостаткам известного снаряда также следует отнести:
- малую прицельную дальность из-за неудовлетворительной обтюрации снаряда при выстреле, в результате чего снижается метательный импульс и начальная скорость полета;
- сложность конструкции совмещенных многопозиционного средства обтюрирования и профилированного средства крепления кормы корпуса;
- не технологичность крепления на торце аэродинамической воронки дополнительного базирующего пояска, выполненного в виде опорного калиберного кольца, оснащенного локально ослабляющими его поперечное сечение распределенными по периметру просечками.
Кроме того, не представляется технически возможным выбрать требуемый угол наклона скоса аэродинамических лопастей в рамках заданной фиксированной высоты этого скоса, в результате чего, с одной стороны в заданном объеме хвостовика возникают срывы воздушных потоков и тормозящая турбулизация, а с другой стороны - недопустимая флотация лопастей.
Технической задачей настоящей полезной модели является устранение вышеперечисленных недостатков для повышения эффективности боевого применения артиллерийского бронебойного снаряда.
Требуемый технический результат достигается тем, что в артиллерийском стреловидном снаряде, включающем сердечник из тяжелого сплава, который геометрически замкнут посредством сопряженных рифлей с коаксиальным корпусом, выполненным в форме катушки из продольно состыкованных сегментов, скрепленных между собой бандажными ободами, имеющими локально ослабленные поперечные сечения и которые закреплены в канавках на его концах, корпус оснащен базирующим полимерным пояском, расположенным в кольцевой канавке на кормовом утолщении, где смонтировано упругое средство обтюрации, в головном утолщении корпуса выполнена аэродинамическая воронка, при этом на центральном сердечнике закреплены баллистический обтекатель и стабилизирующий хвостовик с аэродинамическими лопастями, снабженными по ширине скосом в нижней части, по предложению авторов средство обтюрации представляет собой последовательную совокупность: манжет из литьевой резины, заполняющей радиальные сквозные каналы прямоугольного сечения, выполненные по поверхностям примыкания сегментов корпуса, которые ограничены по периферии жестко закрепленным в кольцевой канавке базирующим антифрикционным пояском, а внутри манжеты монолитно связаны с резиновым кольцом, помещенным в конформной проточке центрального сердечника, глубиной, превышающей высоту рифлей в его стыке с корпусом, в аэродинамической воронке последнего распределены сквозные каналы сообщения с объемом над узиной корпуса, при этом диаметр головного утолщения гарантированно меньше диаметра базирующего пояска, выполненного из полиамида или полиарилата и закрепленного непосредственно в кольцевой канавке кормового утолщения коаксиального корпуса на уровне центра масс, а тонкостенный резьбовой обтекатель опирается на кольцевую проточку сердечника, ограничивающую его головную часть, имеющую плоский торец, при этом угол наклона скоса лопастей оптимизирован в диапазоне (9-11)°.
Другой особенностью является то, что бандажные обода оснащены проточками раздела, распределенными по периметру, и установлены внатяг в канавках на торце кормы корпуса и на дне его аэродинамической воронки, при этом несущая прочность упомянутого последним бандажного обода заведомо больше, чем прочность обода на корме корпуса.
Отличительные признаки предложенного технического решения за счет модернизации конструкции улучшили технологичность снаряда, пригодного для серийного производства, эффективность действия которого по назначению увеличена в результате достижения большей глубины бронепробития на более протяженной дистанции прицельной стрельбы.
Выполнение средства обтюрации в виде последовательной совокупности, включающей радиальные манжеты, монолитно связанные с кольцом в стыке центрального стрежня со вставным корпусом, и примыкающие по дистальным концам к базирующему полимерному пояску, позволило практически полностью исключить возможность прорыва за мидель снаряда продуктов сгорания метательного заряда гильзы, что по определению повысило начальную скорость снаряду и дальность стрельбы.
Манжеты технологично выполнены заодно с центральным кольцом из литьевой резины, которые затем беззазорно устанавливаются соответственно в радиальные сквозные каналы прямоугольного сечения, выполненные по поверхностям примыкания сегментов корпуса и в проточке центрального стержня, глубиной, превышающей высоту рифлей в его стыке с корпусом.
Развитый прямоугольный профиль резиновых манжет надежно перекрывает поверхности примыкания сегментов корпуса.
Газоизоляция продольного стыка центрального сердечника с корпусом обеспечена резиновым кольцом, помещенным в конформной проточке, глубина которой превышает высоту их кольцевых рифлей в зацеплении.
Изготовление базирующего полимерного пояска по литьевой технологии под давлением непосредственно в кольцевую канавку корпуса обеспечивает беззазорное их соединение за счет прецизионной точности.
Выбор материала базирующего пояска из антифрикционных материалов, продиктован необходимостью минимизации потерь на трение со столом при выстреле.
Оснащение аэродинамической воронки в торце корпуса распределенными сквозными каналами сообщения с объемом над его узиной позволило снизить торможение от напора набегающего потока воздуха при выстреле за счет организованного перетока избытка воздуха в свободный объем над узиной корпуса.
Для динамического удаление избыточного воздуха из объема узины сформирован конструктивный кольцевой зазор между поверхностью ствола и периферией головного утолщения корпуса.
Последнее обстоятельство стало возможным при размещении базирующего пояска на уровне центра масс снаряда, что автоматически продольно стабилизирует снаряд при выстреле, с учетом того, что уплотненный кольцевой поток выбрасываемого наружу воздуха из объема узины при выстреле выполняет функции дополнительной аэродинамической опоры.
Жесткая связь тонкостенного обтекателя по резьбе с головной частью сердечника обеспечивает его упор в кольцевую проточку, формообразующую головную часть сердечника, имеющую плоский торец.
Кольцевая проточка сердечника выполняет свои функции демпфера для головной части для компенсации и гашения осевых и ударных нагрузок.
Плоский торец головной части бронебойного стержня предотвращает рикошет сердечника при подходе к преграде под углом. Он служит в качестве балансировочного элемента для выравнивания продольной оси бронебойного сердечника по нормали к преграде. При этом впереди расположенная острая кромка плоского торца головной части врезается в преграду и тормозится, а сердечник продолжает поступательное движение, разворачиваясь по нормали и продолжая внедрение в броню.
Компактная головная часть сердечника (с коэффициентом формы близким единице) улучшает внедрение функционального стержня в преграду, минимизируя ударные и реакционные нагрузки, которые демпфируются практически без передачи на сердечник.
Тупой (плоский) торец головной части сердечника при экспрессивном соударении о броню инициирует ударную волну, в тылу которой происходит структурное разупрочнение броневого материала, который локально плавится, в результате чего более динамично внедряется сердечник.
На траектории автономного полета сердечник продольно стабилизирован за счет конструктивного запаса устойчивости, когда центр масс смещен к голове относительно центра давления, определяемого лопастным стабилизатором.
Угол наклона скоса лопастей хвостовика экспериментально оптимизирован в диапазоне (9-11)° для исключения на скорость полета факторов: турбулизации приграничных воздушных потоков в заданном разрежении хвостовика и флотации лопастей.
Бандажные кольца (обода) скрепления сегментов корпуса оснащены проточками раздела, распределенными по периметру для одномоментного разрушения под действием центробежных сил и установлены внатяг в канавках на торце кормы корпуса и на дне его аэродинамической воронки.
Особенностью монолитного крепления сегментов является то, что несущая прочность бандажного обода в воронке гарантировано больше прочности кормового обода, что обеспечивает вначале разрушение кормового обода в надульном устройстве ствола, а головного - за надульным устройством ствола орудия, где сегменты радиально разлетаются под напором набегающего потока воздуха, освобождая сердечник для автономного полета к цели.
Следовательно, каждый существенный признак необходим, а их совокупность в устойчивой взаимосвязи являются достаточным для достижения новизны качества, неприсущей признакам в разобщенности, то есть поставленная в полезной модели техническая задача решена не суммой эффектов, а новым сверхэффектном суммы признаков.
Сущность полезной модели поясняется чертежом, который имеет чисто иллюстративное назначение и не ограничивает объема притязаний совокупности признаков формулы, где изображены:
на фиг. 1 - снаряд по полезной модели, продольный разрез по А-А на фиг. 3;
на фиг. 2 - разрез Б-Б на фиг. 1;
на фиг. 3 - вид по стрелке В на фиг 1;
на фиг. 4 - разрез на Г-Г на фиг. 1;
на фиг. 5 - разрез по Д-Д на фиг. 4.
Предложенный бронебойный снаряд (фиг. 1) содержит несущий корпус 1 в форме катушки и центрально расположенный сердечник 2 из тяжелого сплава типа ВНЖ; оснащенный баллистическим обтекателем 3 и хвостовиком 4 с лопастями 5, которые оснащены противофлотационным скосом 6. Скос выполнен под углом наклона к задней кромке (9-11)° (фиг. 2).
Тонкостенный обтекатель 3 по резьбе 7 жестко закреплен на головной части 8 сердечника 2, образованной посредством кольцевой проточки 9, в которую упирается отрытый конец обтекателя 3.
Головная часть компактной формы служит в качестве демпфера ударных нагрузок при динамической встрече с преградой.
Несущий корпус 1 выполнен из идентичных сегментов 10 (фиг. 3, 4), которые продольно примыкают друг к другу и геометрически замкнуты кольцевыми рифлями 11 с ответными рифлями 12 сердечника 2 в функциональное единство.
В торце головного утолщения 13 корпуса 1 выполнена аэродинамическая воронка 14, на дне которой в кольцевой канавке 15 внатяг установлен бандажный обод 16, а на торце его кормового утолщения 17 аналогично закреплен бандажный обод 18 в кольцевой канавке 19, что создает монолитное единство корпуса 1.
На дне аэродинамической воронки 14 распределены сквозные каналы 20 сообщения с объемом над узиной 21 корпуса 1.
По периметру бандажных ободов 16, 18 распределены проточки 22 (фиг. 3), образующие ослабленные поперечные сечения раздела на части от функциональных радиальных нагрузок. В результате чего освобождается прижим сегментов 10 в примыкании.
На кормовом утолщении 17, на уровне расположения центра масс снаряда, беззазорно в кольцевой канавке 23 прецизионным литьем под давлением закреплен базирующий поясок 24, выполненный из полиамида или полиарилата, которые характеризуются антифрикционными свойствами, то есть устойчивы к трибодинамическим нагрузкам в стволе при выстреле.
Предложенный снаряд имеет каскадный обтюратор, выполненный из примыкающих между собой резинового кольца 25, помещенного в поперечной проточке 26 сердечника 2 (фиг. 1, 3 и 4), глубина которого гарантированно превышает высоту рифлей 11 и 12, и резиновых радиальных манжет 27 прямоугольного профиля (фиг. 5), установленных в конформных радиальных сквозных каналах 28 поперек корпуса 1, сформированных по его поверхностям 29 примыкания сегментов 10, а также полимерный базирующий поясок 24 на периферии манжет 27.
Этот структурированный из примыкающих элементов 25-27-24 узел надежно перекрывает корпус 1 в поперечном сечении, исключая прорыв пороховых газов метательного заряда, сохранив тем самым развиваемый при его горении метательный импульс для заданного разгона при выстреле.
Функционирует снаряд по полезной модели следующим образом.
При заряжании снаряд базируется в стволе орудия посредством полимерного трибодинамического пояска 24, продольно центрируясь, при этом между головным утолщением 13 корпуса 1 и поверхностью ствола образуется кольцевой зазор для выброса избыточного воздуха из объема над узиной 21 корпуса 1.
При выстреле инициируется горение порохового метательного заряда гильзы, определяющее резкий подъем давления в ней, в результате чего снаряд получает линейное ускорение при движении в канале ствола.
Кольцевые рифли 11 сердечника 2 проскальзывают относительно сцепления с рифлями 12 корпуса 1, через которые вращение только частично передается на корпус 1.
При этом снаряд получает ускорение линейного движения по стволу, что сопровождается наддувом воздуха набегающего потока в аэродинамической воронке 14, откуда избыточный воздух под давлением перетекает по сквозным каналам 20 в объем над узиной 21 корпуса 1, откуда он реверсируется наружу через установочный зазор между головным утолщением 13 и поверхностью ствола, без торможения снаряда, таким образом не снижается начальная скорость полета снаряда.
Когда комовое утолщение 17 снаряда выходит в надульное устройство, под действием центробежных сил вращения бандажный обод 19 кормы разрушается по ослабленным проточками 22 поперечным сечениям и сегменты 10 поворачиваются относительно опоры в головном ободе 16, то есть действуют как рычаги первого рода, радиально изнутри нагружая бандажный обод 16, на который дополнительно действует напор набегающего потока воздуха, аккумулируемого в аэродинамической воронке 14.
В результате силового воздействия бандажный обод 16 разрушается по ослабленным сечениям под проточками 22, освобождая сегменты 10, которые разлетаются в стороны, освобождая центральный сердечник 2 для автономного полета к цели.
На преграде тонкостенный обтекатель 3 сминается, а затем головная часть 8 тяжелосплавного сердечника 2 инерционно внедряется в броню.
От высокоскоростного силового воздействия с трением материал брони в зоне взаимодействия расплавляется, и выдавливается с образованием каверны, облегчая внедрение сердечника.
При этом реакционные силы демпфируются в амортизирующей канавке 9, минимально воздействуя на сердечник 2 без его разрушения.
Стендовые и натурные испытания стрельбой снарядами по полезной модели подтвердили достижение более высоких показателей назначения, а именно: сравнительно с аналогами увеличена на 22-28% глубина бронепробития, а дистанция прицельной стрельбы на четверть, что позволяет рекомендовать конструкцию на доработку в рамках ОКР для поставки заказчикам.
Сравнение предложенного технического решения с ближайшими аналогами уровня техники не выявило идентичного совпадения совокупности существенных признаков полезной модели.
Предложенные отличия артиллерийского стреловидного снаряда не являются очевидными для специалиста по боеприпасам, которые прямо не следуют из постановки технической задачи.
Изготовление предложенного стреловидного бронебойного снаряда возможно осуществлять на действующем серийном производстве.
Из вышесказанного можно сделать вывод о соответствии полезной модели условиям патентоспособности.