ВЫСТРЕЛ И СПОСОБ СТРЕЛЬБЫ ВЫСТРЕЛОМ Российский патент 1997 года по МПК F42B14/08 

Изобретение относится к оборонной технике, в частности к выстрелам со снарядами, выстреливаемыми из ствола орудия посредством метательного заряда, и способам стрельбы данными выстрелами.

Известен выстрел с метательным зарядом и снарядом [1] со сбрасываемым поддоном, закрепленным на снаряде плавким элементом, а также способ стрельбы данным выстрелом, заключающийся в выстреливании снаряда из ствола орудия посредством метательного заряда, расплавления плавкого элемента крепления поддона во время движения снаряда по стволу и последующего сброса поддона после покидания снарядом ствола.

Недостатком данного выстрела является то, что поддон закреплен на снаряде плавким элементом.

При установке артиллерийского орудия на легкие носители (БМП, БМД и т.д. ), чтобы снизить отдачу используется метательный заряд пониженной мощности и его теплового воздействия на плавкий элемент недостаточно для обеспечения надежного отделения поддона от снаряда. В результате отделение поддона задерживается (если он вообще отделяется от снаряда в этом случае) и, соответственно, хаотически изменяются баллистические характеристики снаряда. Точность стрельбы резко уменьшается. Эффективность падает практически до нуля.

Также недостатком данного выстрела является и то, что в поддон закрывает только задний торец снаряда.

В выстрелах с управляемыми снарядами приходится часто закрывать не только задний торец снаряда, но и его заднюю околоторцевую часть, на которой обычно располагаются складные крылья. В выстрелах же с неуправляемыми снарядами в последнее время также в задней части снарядов (для улучшения стабилизации полета снаряда) устанавливают складные крылья, которые необходимо тоже закрывать. Данный выстрел всего этого не обеспечивает. Следовательно, и способ стрельбы не пригоден для выстрелов, используемых в орудиях, устанавливаемых на легких носителях, а также в выстрелах с оперенными и управляемыми снарядами. Поднять эффективность не удается.

Известен выстрел с метательным зарядом и снарядом со сбрасываемым поддоном [2] содержащий сбрасываемый поддон в виде стакана, установленного на заднюю часть снаряда, механизм сброса поддона выполнен в виде накопительной камеры, расположенной в поддоне и сообщающейся с заснарядным пространством через клапан с калиброванным сечением, и способ стрельбы данным выстрелом, заключающийся в выстреливании снаряда из ствола пушки и набором пороховых газов в накопительную камеру механизма сброса поддона во время движения снаряда по стволу и последующего сброса поддона после покидания снарядом ствола.

Недостатком данного технического решения является то, что при сбросе поддона с началом его перемещения относительно снаряда сразу же образуется кольцевой канал между снарядом и передней частью стакана поддона (стакан поддона в данной конструкции имеет коническую форму и установлен на коническую заднюю часть снаряда) и пороховые газы из накопительной камеры устремляются по этому кольцевому каналу к переднему торцу поддона. При этом в данный момент давление в накопительной камере фактически максимальное и, соответственно, поток пороховых газов, истекающий из зазора между снарядом и передней частью стакана поддона, обладает максимальной кинетической энергией, способной внести возмущения в полет снаряда. Усугубляется данный отрицательный эффект и тем, что с началом движения поддона (относительно снаряда) при его сбросе сразу же происходит рассоединение поддона со снарядом, но при этом задняя часть снаряда еще остается в полости поддона и малейший угловой разворот поддона (из-за хаотического характера истечения обладающих максимальной кинетической энергией пороховых газов из накопительной камеры по зазору между снарядом и поддоном) может привести к соударению поддона со снарядом, внося дополнительное возмущение в полет снаряда. Постановка в выстрелы метательных зарядов пониженной мощности (для БМП, БМД и др.) снижает кинетическую энергию снаряда, способную противостоять возмущениям, возникающим при сбросе поддона. В конечном итоге все это приводит к понижению точности стрельбы и, соответственно, эффективности по уничтожению целей противника. В выстрелах с управляемыми снарядами, в которых обычно используются метательные заряды пониженной мощности (по сравнению с обычными артиллерийскими), отрицательное воздействие от сброса поддона можно компенсировать усложнением системы управления и усилением управляющих органов (рулей), что усложняет снаряд, увеличивает его вес и габариты. Усложнение системы управления снаряда и, следовательно, всего управляемого снаряда в целом снижает надежность. Поднять эффективность не удается. Увеличение веса и габаритов приводит к необходимости (для сохранения начальной скорости снаряда) увеличения мощности метательного заряда, что увеличивает отдачу при выстреле и делает обычно невозможным стрельбу данными выстрелами из артиллерийских орудий, установленных на легких носителях (БМП, БМД и т.д.). Использовать на данных носителях выстрелы с управляемыми снарядами становится невозможным. Эффективность боевого применения не повышается. При сохранении же габаритных и весовых характеристик управляемого снаряда приходится из-за увеличения веса и объема, занимаемого системой управления и управляющими органами (рулями), уменьшать вес и объем боевой части, что снижает ее мощность. Эффективность ухудшается. Также при образовании зазора между конической частью стакана поддона и задней частью снаряда пороховые газы, истекающие из накопительной камеры поддона, воздействуют на складные крылья с механизмом фиксации, устанавливаемые на заднюю часть управляемых снарядов, а часто в последнее время и на неуправляемых, что может привести к их деформации и, соответственно, возможной нерасчетной работе, что не способствует повышению эффективности. В выстрелах с управляемыми снарядами на заднем торце управляемого снаряда обычно располагаются различные элементы (фотоприемник, трассер, лампа-фара, антенна и т.д.), которые при расположении накопительной камеры между задним торцем снаряда и поддоном подвергаются воздействию пороховых газов, что недопустимо. При этом горячие пороховые газы могут проникать внутрь управляемого снаряда, выводя из строя в первую очередь элементы аппаратуры управления. Это приводит к выходу из строя управляемого снаряда и падению эффективности практически до нуля. Следовательно, данное техническое решение неприемлемо для выстрелов со снарядами со складными крыльями, управляемыми снарядами, а также для выстрелов, используемых для стрельбы из орудий, установленных на легких носителях, а значит, способ стрельбы данным выстрелом не годится для вышеперечисленных условий.

Задачей изобретения является повышение эффективности за счет снижения возмущений, получаемых снарядом при сбросе поддона, особенно при использовании метательных зарядов пониженной мощности.

Это достигается тем, что в выстреле, содержащем метательный заряд, снаряд, сбрасываемый в поддон в виде стакана, установленного на задней части снаряда, механизм сброса поддона в виде накопительной камеры, расположенной в поддоне и сообщающейся с заснарядным пространством через клапан с калиброванным сечением, в котором задняя торцевая часть снаряда выполнена в виде поршня, наружный диаметр которого равен внутреннему диаметру поддона, а накопительная камера расположена между поддоном и поршнем, причем поддон снабжен устройством стабилизации давления перед его сбросом и выполненным в виде пары настроенных на одно давление пороговых клапанов, расположенных в цилиндрической стенке поддона диаметрально противоположно, а пороговые клапаны поддона могут быть выполнены в виде глухих отверстий со стороны наружной поверхности поддона, причем задняя торцевая часть снаряда в виде поршня также может быть выполнена сбрасываемой, а в способе стрельбы выстрелом со снарядом с сбрасываемым поддоном, заключающимся в выстреливании снаряда из ствола орудия с набором пороховых газов в накопительную камеру механизма сброса поддона во время движения снаряда по стволу и последующего сброса поддона после покидания снарядом ствола, в нем перед сбросом поддона в накопительной камере производят стабилизацию давления до величины, определяемой по соотношению:
,
где Р давление в накопительной камере сразу же после стабилизации давления;
F_тр. сила трения перемещения поддона по снаряду в момент стабилизации давления;
S_порш. площадь задней торцевой части снаряда в виде поршня;
k коэффициент обеспечения надежности сброса поддона, равный 1,2-1,4.

Положительный эффект обеспечивается снижением уровня воздействия на снаряд пороховых газов, вырывающихся при сбросе поддона из накопительной камеры в образующийся зазор между снарядом и поддоном, а также стабилизацией этого воздействия.

На фиг. 1-3 представлены схемы осуществления способа.

На фиг. 1 изображен в стволе 1 выстрел 2, содержащий метательный заряд 3, снаряд 4, сбрасываемый поддон 5 в виде стакана, установленного на заднюю часть 6 снаряда, механизм 7 сброса поддона в виде накопительной камеры 8, расположенной в поддоне и сообщающейся с заснарядным пространством 9 через клапан 10 с калиброванным сечением. В снаряде задняя торцевая часть выполнена в виде поршня 11, наружный диаметр а которого равен внутреннему диаметру б поддона (фиг. 2), а накопительная камера расположена между поддоном и поршнем. Задняя торцевая часть снаряда в виде поршня может быть жестко соединена со снарядом (например, для обыкновенных артиллерийских снарядов), так и выполнена сбрасываемой (например, для управляемых снарядов, на заднем торце которых обычно располагаются антенны, фотоприемники, лампы-фары и т.д. которые во время полета должны быть открыты). В последнем случае сброс поршня может производиться, например, набегающим потоком воздуха или каким-либо еще способом. Поддон снабжен устройством 12 стабилизации давления перед его сбросом в виде пары настроенных на одно давление пороговых клапанов 13 и 14, расположенных в цилиндрической стенке 15 поддона диаметрально противоположно, при этом пороговые клапаны могут быть выполнены в виде глухих отверстий 16 и 17 со стороны наружной поверхности 18 поддона (фиг. 2 и 3). Они могут быть выполнены и отдельно с поддоном и, например, ввинчиваются в цилиндрическую стенку поддона.

Способ осуществляется следующим образом.

После срабатывания метательного заряда происходит выстреливание снаряда из ствола пушки. Пороховые газы заполняют заснарядное пространство и начинают двигать снаряд по стволу вперед. (В случае выполнения выстрела унитарным в нем заснарядное пространство отсутствует и пороховые газы сразу же воздействуют на снаряд, перемещая его вперед). Пороховые газы через клапан с калиброванным сечением заполняют накопительную камеру, расположенную между задней торцевой частью снаряда в виде поршня и поддоном. Выходу газов из накопительной камеры препятствует постоянно действующее давление в стволе во время движения снаряда по нему. При выходе снаряда из ствола прекращается действие пороховых газов на наружную поверхность поддона. Под действием давления пороховых газов в накопительной камере поддон начинает двигаться назад относительно снаряда с задней торцевой частью в виде поршня. Перед сбросом поддона в накопительной камере производят стабилизацию давления до величины, определяемой по соотношению:

где Р давление в накопительной камере сразу же после стабилизации давления;
F_тр. сила трения перемещения поддона по снаряду в момент стабилизации давления;
S_порш. площадь задней торцевой части снаряда в виде поршня;
k коэффициент обеспечения надежности сброса поддона, равный 1,2-1,4.

Стабилизация давления в накопительной камере механизма сброса поддона обеспечивается тем, что после перемещения части стакана поддона с пороговыми клапанами назад относительно задней части снаряда в виде поршня пороховые газы, находящиеся в накопительной камере, воздействуют на устройство стабилизации давления в виде пары настроенных на одно давление пороговых клапанов, расположенных диаметрально противоположно в стенке поддона и через них (если давление в накопительной камере превышает рассчитанное по вышеприведенной формуле) вырываются наружу, снижая давление в накопительной камере до расчетной величины. Дальнейшее движение поддона относительно снаряда идет уже под воздействием стабилизированного в накопительной камере давления (независимо от первоначальной температуры метательного заряда и разброса по его скорости горения в зависимости от партии заряда), обеспечивающего надежный сброс поддона и в то же время минимальное динамическое воздействие на снаряд хаотического потока пороховых газов, вырывающихся из накопительной камеры в зазор между задней торцевой частью снаряда и передней частью стакана поддона.

Выполнение устройства стабилизации давления в виде пары настроенных на одно давление пороговых клапанов, расположенных в цилиндрической стенке поддона диаметрально противоположно, необходимо, так как если будет один пороговый клапан или же они не будут расположены диаметрально противоположно и настроены на одно давление, то при стабилизации давления вырывающиеся из накопительной камеры через пороговый клапан пороховые газы будут давать динамический импульс на снаряд и, соответственно, снижая точность стрельбы. Эффективность уменьшится. Выполнение устройства стабилизации давления в виде пары настроенных на одно давление пороговых клапанов, расположенных в цилиндрической стенке поддона диаметрально противоположно, взаимоуравновешивает динамическое воздействие вырывающихся через пороговые клапаны потоки пороховых газов. Количество пар пороговых клапанов может быть несколько и рассчитана каждая пара на разное давление. Это целесообразно при большом возможном разбросе давления в накопительной камере из-за зависимости скорости горения пороха метательного заряда от температуры (интервал боевого применения по температуре обычно очень широк), а также разброса по скорости горения в зависимости от партии метательного заряда. В этом случае при использовании партии быстрогорящего (технологический разброс) заряда пороха при высокой плюсовой температуре будут срабатывать все пары пороговых клапанов, при более низкой температуре меньшее количество пар клапанов, а при минусовой и использовании партии медленногорящих зарядов пороха могут не срабатывать все пары клапанов, так как при этих условиях возможно закладывания давления в накопительной камере, определяемое клапаном с калиброванным сечением, равным давлению, рассчитанному по вышеприведенной формуле. При небольшом разбросе скорости горения метательного заряда достаточно одной пары пороговых клапанов. При давлении в накопительной камере механизма сброса поддона меньше, рассчитанного по формуле, не обеспечивается гарантированный сброс поддона со снаряда, что ухудшает его баллистические характеристики и снижает точность стрельбы. Эффективность падает. В выстрелах же с управляемыми снарядами несброс поддона приводит к невозможности управления снарядом, т.е. управляемый снаряд летит как неуправляемый. Эффективность повысить не удается. Рассчитанное по формуле давление позволяет обеспечить надежный сброс поддона. При давлении выше, рассчитанного по формуле, возрастает кинематическая энергия пороховых газов, истекающих из зазора между снарядом и поддоном, что увеличивает вероятность внесения дополнительных возмущений в полет снаряда, а в конечном итоге, приводит к снижению точности стрельбы. Эффективность падает. Коэффициент надежности поддона k следует брать в пределе 1,2-1,4. При этом для выстрела со снарядами, на которых нет складных по корпусу снаряда крыльев, расположенных внутри стакана поддона целесообразно брать данный коэффициент, равный 1,2, а для выстрелов, на снарядах которых внутри поддона располагаются складные по корпусу снаряда крылья 1,4. Следует отметить, что определение силы трения перемещения поддона по снаряду в момент стабилизации давления (перехода пороговых клапанов через заднюю торцевую часть снаряда в виде поршня) надежней всего производить опытным путем, перемещая поддон относительно снаряда и замеряя усилие перемещения динамометром, так как теоретически ее просчитать довольно сложно (из-за большого количества переменных параметров), особенно при расположении на задней части снаряда под поддоном складных по корпусу крыльев.

Выполнение в выстреле задней торцевой части снаряда в виде поршня, наружный диаметр которого равен внутреннему диаметру поддона, расположение накопительной камеры механизма сброса поддона между поддоном и поршнем, а также снабжение поддона устройством стабилизации давления перед его сбросом и выполненным в виде пары настроенных на одно давление пороговых клапанов, расположенных в цилиндрической стенке поддона диаметрально противоположно, а в способе стрельбы стабилизации давления в накопительной камере перед сбросом поддона позволяет поднять эффективность за счет снижения возмущений, получаемых снарядом от воздействия пороховых газов, вырывающихся в зазор между задней частью снаряда и передней частью стакана поддона. При этом вырывающиеся из пороговых клапанов струи пороховых газов компенсируют друг друга. Кроме того, при выполнении задней торцевой части снаряда в виде поршня сбрасываемой, данное техническое решение может быть использовано и в выстрелах с управляемыми снарядами. При этом обеспечивается защита элементов управляемого снаряда (фотоприемника, антенн, лампы-фары и т.д.) от воздействия пороховых газов, поступающих в накопительную камеру, и последующей работоспособности этих элементов во время полета.

Предложенная конструкция и способ позволяют повысить эффективность за счет снижения возмущений, получаемых снарядом при сбросе поддона, особенно при использовании метательных зарядов пониженной мощности, и достигаемой снижением уровня воздействия на снаряд пороховых газов, вырывающихся из накопительной камеры, а также стабилизацией этого воздействия. При этом данное техническое решение может быть использовано и в выстрелах с управляемыми снарядами.

Использование: оборонная техника. Сущность изобретения: выстрел содержит метательный заряд 3, снаряд 4, сбрасываемый поддон 5, устанавливаемый на заднюю часть 6 снаряда 4, механизм 7 сброса поддона 5 в виде накопительной камеры 8, образованной поршнем 11 и поддоном 5 с клапаном 10. Поддон 5 снабжен устройством 12 стабилизации давления, выполненным в виде пары настроенных на одно давление пороговых клапанов 13 и 14, расположенных в цилиндрической стенке 15 поддона 5 диаметрально противоположно. Способ стрельбы выстрелом включает в себя выстреливание снаряда из ствола орудия и стабилизацию давления в накопительной камере перед сбросом поддона до величины, определяемой соотношением: P = K•F_тр./S_порш., где Р - давление в накопительной камере сразу же после стабилизации давления, F_тр. - сила трения перемещения поддона по снаряду в момент стабилизации давления; S_порш. - площадь задней торцевой части снаряда в виде поршня; К = 1,2-1,4 - коэффициент обеспечения надежного сброса поддона. 2 с. и 2 з.п. ф-лы, 3 ил.

1. Выстрел, содержащий метательный заряд, снаряд, сбрасываемый поддон в виде стакана, установленного на заднюю часть снаряда, механизм сброса поддона в виде накопительной камеры, расположенной в поддоне и сообщающейся с заснарядным пространством через клапан с калиброванным сечением, отличающийся тем, что в нем задняя торцевая часть снаряда выполнена в виде поршня, наружный диаметр которого равен внутреннему диаметру поддона, а накопительная камера расположена между поддоном и поршнем, причем поддон снабжен устройством стабилизации давления перед его сбросом и выполненным в виде пары настроенных на одно давление пороговых клапанов, расположенных в цилиндрической стенке поддона диаметрально противоположно. 2. Выстрел по п.1, отличающийся тем, что пороговые клапаны поддона выполнены в виде глухих отверстий со стороны наружной поверхности поддона. 3. Выстрел по п.1, отличающийся тем, что задняя торцевая часть снаряда в виде поршня выполнена сбрасываемой. 4. Способ стрельбы выстрелом, заключающийся в выстреливании снаряда из ствола орудия с набором пороховых газов в накопительную камеру механизма сброса поддона во время движения снаряда по стволу и последующего сброса поддона после покидания снарядом ствола, отличающийся тем, что перед сбросом поддона в накопительной камере производят стабилизацию давления до величины, определяемой по соотношению

где P давление в накопительной камере сразу же после стабилизации давления;
F_т р сила трения перемещения поддона по снаряду в момент стабилизации давления;
S_{п о р ш} площадь задней торцевой части снаряда в виде поршня;
K коэффициент обеспечения надежного сброса поддона, равный 1,2 1,4.