НЕВРАЩАЮЩИЙСЯ АРТИЛЛЕРИЙСКИЙ СНАРЯД Российский патент 1995 года по МПК F42B12/10 F42B10/14 

Изобретение относится к боеприпасам, а именно к невращающимся артиллерийским снарядам (н.а.с.), характеризующимся наличием кумулятивного или осколочно-фугасного заряда и оперения, раскрывающегося после вылета из ствола.

Одной из важнейших задач при отработке подобных снарядов является, как известно, обеспечение требуемой кучности боя, причем эти требования все время ужесточаются.

Силы, действующие на снаряд и влияющие на кучность боя, условно могут быть разбиты на три группы. Первая группа силы, действующие на снаряд в канале ствола орудия до момента выхода его за дульный срез. Результатом действия этих сил является начальное возмущение снаряда. Вторая группа сил это силы, действующие на снаряд в течение периода последействия, когда начальные возмущения могут существенно увеличиваться. Особенно опасен этот период для снарядов с раскрывающимся оперением, так как в течение некоторого времени, пока лопасти не открылись, снаряд движется без оперения. К тому же открывание всех лопастей происходит несимметрично, что также вносит свой вклад в увеличение начальных возмущений. Третья группа сил это силы, действующие на снаряд во время полета по траектории. Благодаря им начальные возмущения должны гаситься, причем от скорости затухания последних существенным образом зависит кучность боя. Интерес представляет воздействие на оперенные н.а.с. в первую очередь на кумулятивные и осколочно-фугасные, двух последних групп сил.

Известен н.а.с. в котором хвостовая сужающаяся часть, расположенная практически сразу же за ведущим устройством (ведущим пояском), имеет коническую форму [1]
Известен также снаряд, выбранный в качестве прототипа, который включает в себя головную часть, корпус с ведущим устройством (ведущим пояском), хвостовую часть, состоящую из сужающегося участка (два конических и один оживальный) и одного цилиндрического, а также оперение [2]
После выхода снаряда за дульный срез пороховые газы в первое время обгоняют и как бы обтекают снаряд. При этом, поскольку и сам снаряд имеет начальное возмущение и пороховые газы обтекают его несимметрично, угол вылета каждый раз изменяется. Изменяя форму хвостовой части, можно увеличить или несколько уменьшить этот разброс углов вылета. Извеcтно, что плавные удобнообтекаемые формы, такие как оживальные и особенно конические, не являются оптимальными с точки зрения обеспечения максимальной устойчивости тела на полете. Более приемлемой является форма, используемая на головных частях н. а.с. в частности, кумулятивных, состоящая из цилиндрического штыря определенных размеров с последующим плоским или даже поднутренным торцом. Использование такой формы хвостовой части н.а.с. может несколько уменьшить его начальное возмущение, что, в конечном итоге, ведет к повышению кучности боя.

На траектории, где действие пороховых газов прекращается, происходит нормальное обтекание набегающим воздушным потоком н.а.с. в том числе и его хвостового участка. При этом начальное возмущение затухает, и чем быстрее это происходит, тем кучность боя н.а.с. при прочих равных условиях выше.

В случае конической или близкой к ней формы хвостового участка происходит безотрывное обтекание, а в случае, если угол конусности превышает некоторую критическую величину (зависящую от многих факторов: скорости снаряда, формы его передней части, размаха оперения и др.), обтекание происходит с нестабильным отрывом, что с точки зрения кучности боя еще хуже. В случае использования хвостовой части, имеющей плоский торец, можно стабилизировать отрыв потока. При этом суммарное давление на хвостовую часть снаряда возрастает, что приводит к смещению центра давления вниз, а следовательно, к увеличению расстояния между центром давления и центром тяжести. В результате стабилизирующий момент, действующий на такой снаряд на траектории, увеличивается, и затухание начальных возмущений происходит быстрее, чем у снаряда, хвостовая часть которого выполнена как у прототипа.

Из вышесказанного видно, что добиться существенного улучшения кучности боя н.а.с. с хвостовой частью, выполненной в виде конуса, практически невозможно.

Целью изобретения является создание н.а.с. обладающего повышенной кучностью боя за счет увеличения стабилизирующего момента сил как в течение периода последействия, так и во время полета снаряда по траектории.

Цель достигается тем, что в н.а.с. содержащий головную часть, корпус с ведущим устройством, хвостовую часть, состоящую из сужающегося и по крайней мере одного цилиндрического участка, и оперение, согласно изобретению введен дополнительный стабилизирующий элемент, выполненный с кольцевой поверхностью, обращенной к нижней части снаряда перпендикулярно к его оси, расположенный на сужающемся участке хвостовой части между ведущим устройством и оперением. Место расположения стабилизирующего элемента определяется величиной не более 1,8 калибра от центра тяжести снаряда. Отношение площади миделева сечения к площади кольцевой поверхности не превышает пяти. Стабилизирующий элемент может быть выполнен в виде проточки или уступа на сужающемся участке, а также в виде кольца, закрепленного на сужающемся участке.

Совокупность отличительных признаков неизвестна, что является доказательством новизны предложения, а каждый из признаков заявленной совокупности с очевидностью не следует из уровня техники, что является доказательством наличия изобретательского уровня.

Предлагаемая конструкция н.а.с. приведена на фиг. 1 и состоит из корпуса 1 с разным снарядом, головной части 2, оперения 3, хвостовой части, выполненной в виде цилиндрической 4 и сужающейся 5 поверхностей, на последней из которых расположен стабилизирующий элемент с кольцевой поверхностью 6.

Функционирует данная конструкция следующим образом. После вылета снаряда за дульный срез пороховые газы, обгоняющие его на участке последействия, оказывают давление на хвостовую часть снаряда, в том числе и на его кольцевую поверхность 6. Чем больше начальное возмущение снаряда, т.е. чем на больший угол отклоняется ось снаряда от вектора скорости (угол α), тем большая часть кольцевой поверхности 6 оказывается "в тени" цилиндрической части 4, а пороховые газы не оказывают давления на эту "затененную" часть кольцевой поверхности 6. Из-за разности давления пороховых газов на противоположные стороны кольцевой поверхности 6 возникнет стабилизирующий момент сил, стремящийся развернуть снаряд в сторону уменьшения угла α. Этот момент сил имеет плечо, равное расстоянию от оси снаряда до места приложения равнодействующей давления пороховых газов на кольцевую поверхность 6, причем это плечо, естественно, не может превышать половину калибра снаряда. Стабилизирующему моменту противодействует момент, имеющий плечо, равное расстоянию от центра тяжести снаряда до кольцевой поверхности 6, и это плечо может быть любым, однако, если кольцевая поверхность 6 расположена на расстоянии больше, чем 1,8 калибра от центра тяжести снаряда, то упомянутый выше стабилизирующий момент сил недостаточен для сколько-нибудь заметного изменения угла.

В то же время затруднительно обеспечить достаточный стабилизирующий момент сил, если площадь кольцевой поверхности мала. Как показывает практика, стабилизирующий момент обеспечивается в случае, если отношение площади миделева сечения к площади кольцевой поверхности не превышает величину, равную пяти.

При движении снаряда на траектории наличие кольцевой поверхности на хвостовой части также способствует улучшению кучности боя. В этом случае, как это уже отмечалось выше, из-за возрастания давления на хвостовую часть происходит смещение центра давления вниз снаряда, благодаря чему увеличивается запас его статической устойчивости, что, в конечном итоге, приводит к улучшению кучности боя.

Конструктивно такая кольцевая поверхность на сужающейся хвостовой части может быть оформлена по-разному. На фиг. 1 кольцевая поверхность выполнена в виде проточки. На фиг. 2 она выполнена в виде уступа. Эти технические решения являются наиболее приемлемыми в силу своей простоты. Но возможно и третье решение, когда кольцевая поверхность выполнена в виде кольца, закрепленного на сужающейся хвостовой части, например, с помощью резьбового соединения (фиг.3). Конструкция н.а.с. с кольцевой поверхностью на хвостовой части, как показали испытания, позволяет улучшить кучность боя снаряда на 20-30% по сравнению с показателями снаряда, выбранного в качестве прототипа.

Использование: в артиллерийских снарядах, характеризующихся наличием кумулятивного или осколочно-фугасного заряда и оперения, раскрывающегося после выхода из ствола. Сущность изобретения: снаряд содержит головную часть, корпус с ведущим устройством, хвостовую часть, состоящую из сужающегося и по крайней мере одного цилиндрического участка, и оперение. На сужающемся участке хвостовой части между ведущим устройством и оперением расположен дополнительный стабилизирующий элемент, имеющий кольцевую поверхность, обращенную к нижней части снаряда перпендикулярно его оси. Соотношение площадей миделева сечения снаряда и кольцевой поверхности не превышает 5. Стабилизирующий элемент может быть выполнен в виде проточки или уступа, или кольца на сужающейся части. 5 з.п.ф-лы, 3 ил.

1. НЕВРАЩАЮЩИЙСЯ АРТИЛЛЕРИЙСКИЙ СНАРЯД, содержащий головную часть, корпус с ведущим устройством и хвостовую часть, состоящую из сужающегося и по крайней мере одного цилиндрического участка и оперения, отличающийся тем, что он включает в себя дополнительный стабилизирующий элемент, выполненный с кольцевой поверхностью, обращенной к нижней части снаряда перпендикулярно его оси, расположенный на сужающемся участке хвостовой части между ведущим устройством и оперением. 2. Снаряд по п.1, отличающийся тем, что стабилизирующий элемент расположен на сужающемся участке на расстоянии, не превышающем 1,8 калибра от центра тяжести снаряда. 3. Снаряд по п.1, отличающийся тем, что в нем отношение площади миделева сечения к площади кольцевой поверхности не превышает 5. 4. Снаряд по п.1, отличающийся тем, что в нем стабилизирующий элемент выполнен в виде проточки на сужающемся участке. 5. Снаряд по п.1, отличающийся тем, что в нем стабилизирующий элемент выполнен в виде уступа на сужающемся участке. 6. Снаряд по п.1, отличающийся тем, что в нем стабилизирующий элемент выполнен в виде кольца, закрепленного на сужающемся участке.