АРТИЛЛЕРИЙСКИЙ БОЕПРИПАС Российский патент 1997 года по МПК F42B5/00 

Предполагаемое изобретение относится к артиллерийской технике, в частности к боеприпасам, в которых снаряд и зарядное устройство стыкуются перед заряжанием их в ствол орудия.

Известна конструкция безгильзового патрона (заявка Великобритании N 1328017, МКИ⁵ F 42 B 5/00, НКИ F 3 A, 1973), содержащего срезающиеся зажимные кольца, удерживающие в гильзе из топливной массы. Заглушка из топливной массы содержит капсюль, а заряд-усилитель выполняет функции поддона. Втулка или ленты из сгорающего материала либо заплечики на гильзе из топливной массы выполняют роль передних упоров. Зажимные кольца отформованы из картона, крафт-бумаги с содержанием 70% пентаэритрита или из листов пороха.

Недостатком такой конструкции является малая прочность срезающихся зажимных колец из картона при значительных (до 100 ед.) перегрузках, возникающих при досылании патрона в камору орудия. Такую конструкцию нельзя применять при наличии в патроне тяжелого снаряда.

Известна конструкция артиллерийского патрона (акц. заявка Великобритании N 1288500, МКИ⁵ F 42 D 5/00, НКИ F 3 A, 1972), содержащего сгорающую гильзу с пороховым зарядом и соединительное кольцо для ввинчивания горловины и снаряда. Диафрагма предохраняет гильзу при хранении ее отдельно от снаряда. Гильза отформовывается из литьевого топлива с последующим покрытием раствором нитроцеллюлозы. Кольцо и горловина изготовлены из стали или бронзы. Кольцо из пластического материала может напрессовываться на горловину гильзы и в целях увеличения эластичности кольцо может быть разрезным. В другом варианте исполнения противоположные стороны кольца могут иметь выступы, а на горловине гильзы выполнены соответствующие выемки для увеличения прочности соединения.

Недостатком этой конструкции является то, что прочность конического участка сгорающей гильзы недостаточная при досылании, особенно автоматическом, когда возникают большие осевые перегрузки. Прочность стенки сгорающей гильзы меньше прочности стали или бронзы, а при утолщении стенки гильзы для увеличения ее прочности, горящий свод гильзы может не успеть сгореть за время выстрела (≈25 мс). Полное сгорание утолщенной сгорающей стенки потребует увеличения максимального давления в гильзе, что приемлемо не для всех снарядов по условию прочности (из-за больших осевых перегрузок). Недостатком является и то, что стальные горловина и кольцо остаются скрепленными со снарядом и улетают вместе с ним, что приводит к уменьшению дальности полета.

Ввиду значительных технологических разбросов толщины стенки сгорающей гильзы (и отвержденного раствора нитроцеллюлозы) давление форсирования также будет иметь большие разбросы.

Известна конструкция наиболее близкого, по технической сущности и достигаемому результату к предлагаемому устройству, унитарного боеприпаса (заявка Франции N 2578044, МКИ⁵ F 42 B 5/02, 5/18, 1981 г.), состоящего из снаряда со стабилизаторами и зарядного устройства (гильзы), содержащего воспламенитель в корпусе с фланцем, метательный заряд и демпфирующее устройство, а также элемента крепления, установленного между задней частью снаряда, которая входит внутрь гильзы, и гильзой. Элемент крепления расположен между задней частью снаряда и зоной гильзы, которая расположена на осевом расстоянии, отстоящем от снаряда вглубь к дну гильзы, причем элемент крепления образует надежную связь между снарядом и гильзой, при этом связь определяет минимальную осевую силу отрыва в момент подъема давления в гильзе.

Предусмотрено выполнение (согласно п.2 формулы) элемента крепления, в основном, из сгораемого материала.

Данная конструкция позволяет уменьшить разбросы величины давления форсирования и, следовательно, скорости снаряда при выстреле за счет применения разрушаемого элемента форсирования (штифта фиг.5,6,9 или кольцевого ослабленного сечения трубки фиг.2,3,10 заявка Франции N 2578044), то есть повысить стабильность внутрибаллистических характеристик.

Однако, эта конструкция имеет низкую надежность работы как при досылании боеприпаса в камору орудия, так и при стрельбе (горении заряда).

Это объясняется следующим.

1. При досылании боеприпаса осевая перегрузка достигает примерно 100 единиц. При весе снаряда 25 кгс (для калибра 120 мм) на элемент крепления воздействует инерционная сила около 2,5 тонн. В то же время для надежного горения воспламенителя и заряда необходимо давление примерно 30 атм, что, например, при калибре 120 мм (площадь поперчного сечения снаряда 113 см²) дает силу форсирования около 3,4 т. То есть, силы соизмеримы, и, при наихудшем сочетании параметров, может произойти повреждение элемента крепления.

Кроме того, в артиллеристских системах всегда есть зазор между дном гильзы боеприпаса и торцем затвора (до 3-х мм), и после жесткого досылания, упора фланца гильзы в камору орудия, происходит отскок гильзы к торцу затвора. При этом элемент крепления, ввиду инерционности снаряда, нагружается дополнительно осевой силой, что приводит к его разрушению.

Несущая же способность демпфирующего устройства (фиг.9.10 заявки Франции N 2578044, 1981 г. поз. 40:) ограничена, так как оно выполнено из менее прочного сгораемого материала с окнами (поз.57).

2. При стрельбе, когда горят воспламенитель и заряд, давление их газов толкает снаряд по стволу, а гильзу с демпфером назад (так как их масса меньше, чем масса снаряда) к торцу затвора, при этом демпфер распрямляется (поз. 40: фиг. 9, 10 заявка Франции N 2578044). После останова о торец затвора гильза с демпфером движутся вперед, увлекаемые снарядом. Возможен такой случай, когда до разрушения элемента крепления (поз.48.1 фиг.9, поз.48.3 фиг. 10 заявка Франции N 2578044) будет разрушен демпфер 40: (его малая толщина, повышенный вес снаряда и др.).

Все это снижает надежность работы боеприпаса.

Целью изобретения является повышение надежности работы артиллерийского боеприпаса при досылании и при стрельбе, за счет ступенчатого (последовательного) поглощения энергии движущихся частей элементами конструкции.

Указанная цель достигается таким образом, что, в артиллерийском боеприпасе, содержащем снаряд со стабилизаторами, зарядное устройство, состоящее из воспламенителя в корпусе с фланцем, демпфирующего устройства и метательного заряда, причем снаряд скреплен с зарядным устройством элементом форсирования, демпфирующее устройство выполнено в виде упругого элемента, гайки и ступенчатого цилиндра, размещенных внутри трубки с внутренним кольцевым выступом, причем ступень цилиндра большего диаметра перекрывает корпус воспламенителя с противоположной фланцу стороны и контактирует боковой поверхностью с частью трубки, расположенной между ее кольцевым выступом и корпусом, при этом упругий элемент установлен с поджатием в торец кольцевого выступа гайкой, закрепленной на ступени цилиндра меньшего диаметра, а элемент форсирования выполнен в виде осевой шпильки, концы которой скреплены со стаканом, размещенным в выемках стабилизаторов и хвостовиком, скрепленным с трубкой демпфирующего устройства, причем на шпильке размещены пружина, расположенная внутри стакана, и трубка с отбортовками, при этом наружные торцы отбортовок трубки контактируют с пружиной и хвостовиком, а внутренние торцы отбортовок контактируют, с одной стороны, с задними торцами стабилизаторов, а с другой стороны с зубьями стабилизаторов, каждый из которых расположен в соответствующей выемке, причем дульце стакана охватывает зубья и контактирует с торцами выемок стабилизаторов.

Выполнение демпфирующего устройства в виде упругого элемента (например, тарельчатых пружин), гайки, ступенчатого цилиндра, размещенных внутри трубки с внутренним кольцевым выступом, причем упpугий элемент установлен с поджатием в торец кольцевого выступа гайкой, закрепленной на ступени цилиндра меньшего диаметра, позволяет повысить надежность работы боеприпаса при досылании и при стрельбе за счет поглощения упругим элементом (тарельчатыми пружинами) части энергии с учетом инерции снаряда, и исключает поломку элемента форсирования.

Кроме того, такая компоновка, когда трубка расположена тандемно с корпусом воспламенителя, позволяет свободно разместить метательный заряд в камере орудия, исключив касание его периферийной части с внутренней поверхностью горячей каморы заряжания, так как в этой конструкции боеприпаса отсутствует обечайка гильзы.

Перекрытие ступенью цилиндра большего диаметра корпуса воспламенителя с противоположной фланцу стороны позволяет повысить надежность зажжения заряда, так как струи газа воспламенителя бьют непосредственно и только в метательный заряд.

Контактирование ступени цилиндра большего диаметра боковой поверхностью с частью трубки, расположенной между ее кольцевым выступом и корпусом воспламенителя, позволяет исключить перекосы между трубкой, скрепленной со снарядом, и подпружиненным корпусом с фланцем и метательным зарядом, что повышает надежность работы при досылании боеприпаса, особенно автоматическом, в ствол орудия.

Выполнение элемента форсирования в виде осевой шпильки позволяет растянуть по перемещению и во времени ее разрушение, т.к. сила растяжения сначала образует шейку на шпильке, а сила среза (в прототипе фиг.5,6,9) и растяжение (в прототипе фиг.2,3,10) разрушает штифт или сечение с надрезом практически мгновенно. Эта мера улучшает зажжение заряда, и нагружение шпильки происходит относительно плавно, менее инерционно, повышая надежность работы всего устройства.

Скрепление концов шпильки со стаканом, размещенным в выемках стабилизаторов, и хвостовиком, скрепленным с трубкой демпфирующего устройства, позволяет осуществить надежную связь между снарядом и зарядным устройством, особенно для данной конструкции, где крепежным элементом снаряда является не его дно, а его ножевые стабилизаторы.

Размещение на шпильке пружины и трубки с отбортовками, причем пружина расположена внутри стакана, а наружные торцы отбортовок трубки контактируют, с одной стороны, с задними торцами стабилизаторов, а, с другой стороны, с зубьями стабилизаторов, каждый из которых расположен в соответствующей выемке, и охват дульцем стакана зубьев и контакт дульца с торцами выемок стабилизаторов все это позволяет не только надежно скрепить снаряд и зарядное устройство, но и обеспечить нераскрытие и неповреждение перьев стабилизаторов при движении снаряда по стволу, а также, напротив, надежное раскрытие перьев после вылета снаряда из ствола орудия.

Выполнение части упругого элемента, примыкающего к гайке, с увеличенной жесткостью, позволяет повысить надежность демпфирования, особенно при автоматическом досылании боеприпаса, когда продольная перегрузка торможения растет.

На фиг. 1 показан артиллерийский боеприпас в каморе орудия; на фиг.2 - демпфирующее устройство в разрезе; на фиг.3 упругий элемент, часть которого, примыкающая к гайке, выполнена с увеличенной жесткостью; на фиг.4 элемент форсирования в продольном разрезе, состыкованный со стабилизаторами, до стрельбы; на фиг.5 элемент форсирования и стабилизаторы после разрыва шпильки; на фиг. 6 элемент форсирования и стабилизаторы после вылета снаряда из ствола.

Артиллерийский боеприпас содержит снаряд 1 со стабилизаторами 2, зарядное устройство 3, состоящее из воспламенителя 4 в корпусе 5 с фланцем 6, демпфирующее устройство 7 и метательный заряд 8, причем снаряд 1 скреплен с зарядным устройством 3 элементом форсирования 9 в виде осевой шпильки.

Демпфирующее устройство 7 выполнено в виде упругого элемента 10 (например, тарельчатые пружины), гайки 11 ступенчатого цилиндра 12, размещенных внутри трубки 13 с внутренним кольцевым выступом 14. Ступень 15 (цилиндра 12) большего диаметра перекрывает корпус 5 воспламенителя с противоположной фланцу 6 стороны и контактирует боковой поверхностью 16 с частью 39 трубки 13, расположенной между кольцевым выступом 14 и корпусом 5.

Упругий элемент 10 установлен с поджатием в торец кольцевого выступа 14 гайкой 11, закрепленной на ступени 40 (цилиндра 12) меньшего диаметра.

Элемент форсирования 9 (осевая шпилька) своими концами скреплен (резьбой) со стаканом 17 и хвостовиком 19. Стакан 17 размещен в выемках 18 стабилизаторов 2, а хвостовик 19 скpеплен с трубкой 13 демпфирующего устройства 7 через гайку 20, например, байонетным зацеплением. Пружина 38 исключает впадание хвостовика 19 из гнезда в гайке 20.

На шпильке 9, внутри стакана 17, размещена пружина 21 и трубка 22 с отбортовками 23 и 24; 25 и 26 наружные торцы отбортовок трубки 22, контактирующие соответственно, с пружиной 21 и хвостовиком 19; 27 и 28 - внутренние торцы отбортовок 23 и 24, причем торец 27 контактирует с задними торцами 29 стабилизаторов 2, а торец 28 контактирует с зубьями 30 стабилизаторов 2.

Зуб 30 расположен в выемке 18, он является элементом пера 2.

Дульце 31 стакана 17 охватывает зубья 30 и контактирует с торцами 32 выемок 18 стабилизаторов 2; 33 капсюль, ввинчиваемый в корпус 5 со стороны фланца 6. 34 затвор орудия; 35 камора заряжания; 36 зазор между фланцем 6 и затвором 34; 37 ось стабилизатора 2.

Устройство работает следующим образом. Снаряд 1 и зарядное устройство 3, хранящиеся боеукладке раздельно, соединяются байонетным зацеплением, хвостовик 19 вставляется в гайку 20. Пружина 38 исключает расцепление узлов. Боеприпас укладывается в лоток орудия на удержник и досылается в ствол до упора фланца 6 в камору заряжания 35.

После этого закрывается затвор 34. При досылании затвор 34 движет боеприпас, контактируя с фланцем 6, корпус 5 испытывает сжимающие нагрузки, бурт 14 трубки 13 упираются в торец ступени 15 цилиндра 12, при этом демпфирующее устройство 7 (частью 39 трубки 13) центрируется по поверхности 16 ступени 15. Затем происходит жесткий удар фланца 6 о камору 35. При этом трубка 13, скрепленная со снарядом 1, движется вместе с ним вперед по стволу и кольцевым выступом 15 сжимает тарельчатые пружины 10, поглощая энергию движущегося снаряда.

Возможен случай, когда часть упругого элемента 10 примыкающая к гайке 11, выполняется с увеличенной жесткостью, то есть у гайки располагаются пакеты, например из сдвоенных пружин. Это позволяет, после отскока (после упругого удара) фланца 6 от каморы 35, на длине зазора 36, погасить дополнительную осевую силу, не допустив поломки осевой шпильки 9.

После сжатия пакетов пружин 10 движение снарядов 1 тормозится шпилькой 9, но оставшаяся непогашенной инерционная сила ее не разрывает. Снаряд 1 остановлен. Торец 27 отбортовки 24 контактирует с задними торцами 29 стабилизаторов 2, а торец 28 отбортовки 23 контактирует с зубьями 30.

При наколе капсюля 33 бойком орудия зажигается воспламенитель 4, газы которого через отверстия в корпусе 5 зажигают метательный заряд 8 в картузе.

При срабатывании заряда 8 давление газов движет снаряд 1 вперед по стволу, а перепад давления на фланце 6 (фланец имеет окна) перемещает его и корпус 5 назад, к затвору 34. При этом хвостовик 19 и шпилька 9, до момента разрыва шпильки, движутся с ускорением вслед за снарядом, поджимая упругий элемент 10. Соответствующее усилие передается на корпус 5 с фланцем 6, их движение назад сменяется движением вперед до упора фланца 6 в камору 35. При достижении давления форсирования шпилька 9 разрывается.

Так как площадь два стакана 17 (со стороны снаряда 1) больше площади торца его дульца 31, то, при движении снаряда по стволу, стакан 17 поджат к торцам 32 выемки 18, и стабилизаторы 2 не раскрываются, зубья 30 охвачены дульцем 31.

После вылета снаряда 1 из ствола орудия пружина 21 сдвигает стакан 17 вдоль выемок 18, пружина 21 воздействует на дно стакана 17 и на торец 25 отбортовки 23, и дульце 31 выходит из зацепления с зубьями 30.

Под действием пружины (не показана) перья стабилизатора 2 раскрываются в радиальном направлении, вращаясь на осях 37. При этом узел расстыковки (стакан 17, пружина 21, трубка 22, часть шпильки 9) выпадает, не препятствуя полету снаряда 1.

Таким образом, предложенное техническое решение позволяет повысить надежность артиллерийского боеприпаса при его досылании и во время выстрела за счет эффективного демпфирования, в несколько приемов, совмещения элемента форсирования (осевой шпильки) с узлом стыковки расстыковки стабилизаторов.

Использование: в артиллерийской технике, в частности, в боеприпасах, в которых снаряд и зарядное устройство стыкуются перед заряжением их в ствол орудия, причем обтюрирующий поясок снаряда выполнен с готовыми нарезами. Сущность изобретения: артиллерийский боеприпас содержит снаряд 1 со стабилизаторами 2, зарядное устройство 3, состоящее из воспламенителя 4 в корпусе 5 с фланцем 6, демпфирующего устройства 7 и метательного заряда 6, демпфирующее устройство 7 выполнено в виде упругого элемента 10, гайки 11 и ступенчатого цилиндра 12, размещенных внутри трубки 13 с внутренним кольцевым выступом 14, причем ступень 15 цилиндра 12 большего диаметра перекрывает корпус 5 воспламенителя 4 с противоположной фланцу 6 стороны и контактирует боковой поверхностью 16 с частью 39 трубки 13, расположенной между ее кольцевым выступом 14 и корпусом 5, при этом упругий элемент 10 установлен с поджатием в торец кольцевого выступа 14 трубки 13 гайкой 11, закрепленной на ступени 40 цилиндра 12 меньшего диаметра, а элемент форсирования 9 выполнен в виде осевой шпильки, концы которой скреплены со стаканом 17, размещенным в выемках 18 стабилизаторов 2 и хвостовиком 19, скрепленным с трубкой 13 демпфирующего устройства 7, причем на шпильке размещена пружина 21, расположенная внутри стакана 17, и трубка 22 с отбортовками 23 и 24, при этом наружные торцы 25, 26 отбортовок контактируют с пружиной 21 и хвостовиком 19, а внутренние торцы 27, 28 отбортовок контактируют, с одной стороны, с задними торцами 29 стабилизаторов 2, а с другой стороны - с зубьями 30 стабилизаторов, каждый из которых расположен в соответствующей выемке 18, причем дульце 31 стакана 17 охватывает зубья 30 и контактирует с торцами 32 выемок стабилизаторов 2. Предусмотрено выполнение части упругого элемента 10, примыкающей к гайке 11, с увеличенной жесткостью, например, в виде пакетов сдвоенных тарельчатых пружин. 1 з.п. ф-лы, 6 ил.

1. Артиллерийский боеприпас, содержащий снаряд со стабилизаторами, зарядное устройство, состоящее из воспламенителя в корпусе с фланцем, демпфирующего устройства и метательного заряда, причем снаряд скреплен с зарядным устройством элементом форсирования, отличающийся тем, что в нем демпфирующее устройство выполнено в виде упругого элемента, гайки и ступенчатого цилиндра, размещенных внутри трубки с внутренним кольцевым выступом, причем ступень цилиндра большего диаметра перекрывает корпус воспламенителя с противоположной фланцу стороны и контактирует боковой поверхностью с частью трубки, расположенной между ее кольцевым выступом и корпусом, при этом упругий элемент установлен с поджатием в торец кольцевого выступа трубки гайкой, закрепленной на ступени цилиндра меньшего диаметра, а элемент форсирования выполнен в виде осевой шпильки, концы которой скреплены со стаканом, размещенным в выемках стабилизаторов, и хвостовиком, скрепленным с трубкой демпфирующего устройства, причем на шпильке размещены пружина, расположенная внутри стакана, и трубка с отбортовками, при этом наружные торцы отбортовок трубки контактируют с пружиной и хвостовиком, а внутренние торцы отбортовок контактируют с одной стороны с задними торцами стабилизаторов, а с другой стороны с зубьями стабилизаторов, каждый из которых расположен в соответствующей выемке, причем дульце стакана охватывает зубья и контактирует с торцами выемок стабилизаторов. 2. Боеприпас по п. 1, отличающийся тем, что в нем часть упругого элемента, примыкающая к гайке, выполнена в виде пакетов сдвоенных тарельчатых пружин.