СПОСОБ УДАЛЕНИЯ ПОРОХОВЫХ ГАЗОВ ИЗ СТВОЛА АРТИЛЛЕРИЙСКОГО ОРУДИЯ И ВЫСТРЕЛ УНИТАРНОГО ЗАРЯЖАНИЯ ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ Российский патент 1997 года по МПК F41A13/06 F42B5/00 

Изобретение относится к области разработки средств обеспечения медико-технических требований в подвижных и стационарных объектах, стрельба из которых ведется боевым расчетом в условиях ограниченного объема объекта, например танка или корабельной установки.

При стрельбе из артиллерийского орудия воздух в обитаемом отделении объекта, например танка, интенсивно загрязняется пороховыми газами и побочными продуктами сгорания. Основная часть продуктов сгорания выходит из ствола через дульный срез орудия, но часть остается в стволе при закрытом затворе. При отпирании затвора и экстракции гильзы эти газы попадают внутрь обитаемого отделения объекта. Процесс этот интенсифицируется при высоком темпе стрельбы и условиях боевой обстановки. Содержащаяся в пороховых газах окись углерода вредно действует на человека и может привести к летальному исходу.

Наличие в стволе после выстрела остаточных продуктов сгорания приводит к созданию условий для появления обратного пламени. Обратное пламя возникает после открытия затвора и экстракции гильзы, в результате чего пороховые газы смешиваются с воздухом окружающей среды, содержащей кислород. Недогоревшие продукты сгорания при этом могут вспыхнуть и привести к выбросу пламени из казенной части ствола. Обратное пламя вызывает у членов экипажа ожоги и ослепление, оказывают отрицательное психологическое воздействие, затрудняя выполнение боевой задачи.

Известен способ удаления пороховых газов из ствола артиллерийского орудия частью образующихся при выстреле пороховых газов [1]
В устройстве для осуществления этого способа цилиндрическая мера устанавливается и закрепляется в дульной части ствола за дульным тормозом. В стенке ствола равномерно по окружности выполняются сопла, наклонные к оси канала ствола под углом примерно 25^o.

При выстреле, после прохождения снарядом отверстий шарикового клапана и сопел, пороховые газы устремляются через эти отверстия в камеру. При этом шарик клапана поднимается, когда давление пороховых газов в канале ствола и камере становится одинаковым, дальнейшее поступление газов прекращается. Там останутся газы под давлением 3-40 кг/см². Как только снаряд покинет ствол и давление газов в стволе упадет, шарик под действием давления в камере закрывает входное отверстие. Пороховые газы, находящиеся в камере, устраняются через наклонные отверстия в канале ствола в сторону дульного среза, образуя за собой разряженное пространство. За счет этого пороховые газы увлекаются из канала ствола за его дульный срез.

Однако при стрельбе на относительно низких давлениях в стволе не обеспечивается необходимая эффективность продувки канала ствола.

Анализ уровня техники в данной области позволил выявить способ удаления пороховых газов из ствола артиллерийского орудия при стрельбе выстрелами гильзового заряжания, включающий продувку канала ствола сжатым газом, подаваемым после вылета снаряда из ствола. При этом количество газа (в этом случае воздуха) составляет 0,2-0,4 объема канала ствола [2]
Устройство для продувки канала ствола в данном случае предусматривает, что после отпирания затвора или экстракции гильзы в канал ствола через сопла, расположенные в казеннике, подается воздух под давлением 10-40 кгс/см², который, протекая с большой скоростью через канал ствола, увлекает за собой оставшиеся пороховые газы и недогоревшие частицы пороха. При этом способе продувки необходимо иметь баллоны со сжатым воздухом или компрессорные установки, а само устройство сложно и дорого. За прототип устройства для осуществления способа принят выстрел гильзового заряжания, содержащий снаряд и гильзу с пороховым зарядом. Задача, решаемая заявляемым техническим решением, состоит в повышении эффективности удаления пороховых газов из канала ствола при стрельбе артиллерийскими снарядами гильзового заряжания в интервале температур боевого использования до минус 50^oC, обеспечить возможность размещения системы продувки в выстрелах унитарного заряжения без увеличения их габаритных размеров.

При этом обеспечение истечения сжатого газа при предложенном перепаде давления позволяет обеспечить нужную скорость опорожнения емкостей без замерзания выходного отверстия.

Предлагается способ удаления пороховых газов из ствола артиллерийского орудия при стрельбе выстрелами гильзового заряжения, включающий продувку канала ствола путем подачи в него сжатого газа, причем сжатый газ, например углекислый газ, перед подачей в канал ствола нагревают не менее чем на 20^oC относительно начальной температуры, а подачу сжатого газа осуществляют от источника сжатого газа, расположенного в гильзе, при перепаде давления сжатого газа, определяемого соотношением
Р_вг/Р_пг≥2
где P_вг-давление сжатого газа в источнике перед началом продувки
P_пг давление порохового газа в канале ствола перед началом продувки.

Предлагается также выстрел унитарного заряжания, содержащий снаряд, гильзу с форсажной камерой и пороховым зарядом, которое снабжено системой продувки канала ствола, выполненной в виде трубчатых емкостей, расположенных равномерно по окружности между корпусом снаряда и стенками гильзы среди трубок порохового заряда, шарнирно скрепленных с дном гильзы напротив форсажной камеры, и узла вскрытия трубчатых емкостей в виде поршня, передняя часть которого образует нож в виде двух последовательно расположенных клиньев, задний торец поршня покрыт теплоизоляционным материалом и поджат к срезаемому элементу емкости пружиной, а угол переднего клина превышает угол заднего клина. На фиг. 1 изображен общий вид выстрела унитарного заряжания; на фиг. 2 узел подачи сжатого газа; на фиг. 3 сечение А-А на фиг. 1.

Выстрел содержит управляемый снаряд 1, гильзу 2 с пороховым трубчатым метательным зарядом 3 и систему продувки канала ствола в виде трубчатой емкости 4 со сжатым газом, например двуокисью углерода, 5, закрепленной шарнирным соединением с дном гильзы в месте расположения форсажной камеры 6 с навеской воспламенителя 7 и узла вскрытия трубчатых емкостей в виде поршня 8, передняя часть которого образует нож 9, соединенного каналом 10 с внутренней емкостью гильзы. Торец поршня со стороны форсажной камеры покрыт теплоизоляционным материалом 11 и поджат к срезаемому элементу 12 емкости пружиной 13. Нож 9 выполнен в виде двух клиньев, при этом угол α первого клина превышает угол b заднего клина. Шарнирное соединение выполнено в виде паза в форсажной камере и головки винта 14 емкости 4.

Работа устройства по изобретению заключается в следующем. При снаряжении в гильзе 2 между ее стенками и снарядом 1 среди трубок порохового заряда 3 устанавливается трубчатая емкость 4 со сжатым газом двуокиси углерода 5. При этом емкость шарнирно крепится к дну гильзы в месте расположения форсажной камеры. При поджиге порохового заряда вначале в форсажной камере происходит резкий подъем давления, за счет которого, с одной стороны, происходит поджиг основного метательного заряда, а с другой стороны, он воздействует на поршень 8. За счет этого давления нож 9 прорезает срезаемый элемент 12 емкости и углубляется в нее до вхождения второго клина. В этом положении поршень удерживается давлением пороховых газов до тех пор, пока давление в форсажной камере не будет меньшим сжатого газа в емкости. Во время выстрела сжатый газ в емкости подогревают за счет прогрева тонких стенок трубчатой стальной емкости горячими пороховыми газами. Операция нагрева вытесняющего газа имеет цель поднять давление в емкости и поддерживать его при подаче газа в ствол на достаточном уровне, обеспечивая необходимую скорость его выпуска. Для углекислого газа нагрев его на 20^oC увеличивает давление с 7 до 14-18 кгс/см². Особенно необходим этот нагрев при работе на минусовых температурах до минус 50^oC окружающей среды. После выхода из ствола и спада давления в стволе поршень, давлением сжатого газа в емкости, отбрасывается назад, обеспечивая свободное истечение газа в полость гильзы. При этом диаметр поршня рассчитывается таким, чтобы его отбрасывание производилось при перепаде давлений внутри емкости и в стволе не менее чем двухкратного. Больший перепад давлений ограничивается только прочностью конструкции емкостей. За счет такого перепада обеспечивается истечение сжатого газа в сторону дна гильзы и вытеснение находящегося в стволе порохового газа практически без их перемешивания, что значительно повышает эффективность продувки. После экстрактирования гильзы в боевое отделение попадает в основном углекислый газ, не приносящий вреда членам экипажа.

Выполнение ножа в виде двух последовательно расположенных клиньев исключает заклинивание его в прорезанном отверстии, так как отогнутый передним клином, имеющим больший угол, материал срезанного элемента не будет касаться второго клина ножа. За счет этого исключается его затирание, а выход из отверстия происходит при минимальном трении. Пружина 13 поджатия поршня к срезаемому элементу 12 емкости обеспечивает постоянный контакт ножа с этим элементом, исключая тем самым их взаимные перемещения, ухудшающие надежность герметизации емкости со сжатым газом, рассчитанной на сохранность газа в течение десятилетнего срока хранения. Теплоизолятор 11, покрывающий торец поршня, предохраняет поршень от разогрева, исключая тем самым его заклинивание в поршневом отверстии.

Предложенное комплексное решение по удалению пороховых газов из ствола артиллерийского орудия обеспечивает значительное уменьшение загазованности обитаемого отделения объекта, а также предотвращает возникновение обратного пламени при отпирании затвора и экстракции гильзы.

Использование: разработка средств обеспечения медико-технических требований в подвижных и стационарных объектах, стрельба из которых ведется боевым расчетом в условиях ограниченного объема объекта, например танка или корабельной установки. Сущность изобретения: способ удаления пороховых газов из ствола артиллерийского орудия включает продувку канала ствола путем подачи в него сжатого газа от размещенного в гильзе источника. Сжатый газ перед подачей в канал ствола нагревают до перепада сжатого газа, определяемого соотношением: Р_вг/Р_пг≥2, где Р_вг-давление сжатого газа в источнике перед началом продувки; Р_пг-давление нагретого сжатого газа в канале ствола перед началом продувки. Выстрел унитарного заряжения содержит снаряд, завальцованный в гильзе, где размещен пороховой заряд. Система продувки канала ствола выполнена в виде трубчатых емкостей, расположенных равномерно по окружности между корпусом снаряда и стенками гильзы среди трубок порохового заряда, и шарнирно скрепленных с дном гильзы напротив дополнительно предусмотренной форсажной камеры. Узел вскрытия трубчатых емкостей выполнен в виде поршня, передняя часть которого образует нож в виде последовательно расположенных клиньев. Угол переднего клина превышает угол заднего клина. Задний торец поршня покрыт теплоизоляционным материалом и поджат к срезаемому элементу емкости пружиной. 2 с.п. ф-лы, 3 ил.

1. Способ удаления пороховых газов из ствола артиллерийского орудия при стрельбе выстрелами гильзового заряжания, включающий продувку канала ствола путем подачи в него сжатого газа, отличающийся тем, что сжатый газ, например углекислый газ, перед подачей в канал ствола нагревают не менее, чем на 20^oС относительно начальной температуры, а подачу сжатого газа осуществляют от источника сжатого газа, расположенного в гильзе, при перепаде давления сжатого газа, определяемого соотношением
Р_вг/Р_п.г ≥ 2
где Р_вг давление сжатого газа в источнике перед началом продувки;
Р_п.г давление порохового газа в канале ствола перед началом продувки. 2. Выстрел унитарного заряжания, содержащий снаряд, гильзу с форсажной камерой и пороховым зарядом, отличающийся тем, что он снабжен системой продувки канала ствола, выполненной в виде трубчатых емкостей, расположенных равномерно по окружности между корпусом снаряда и стенками гильзы среди трубок порохового заряда и шарнирно скрепленных с дном гильзы напротив форсажной камеры, и узла вскрытия трубчатых емкостей в виде поршня, передняя часть которого образует нож в виде двух последовательно расположенных клиньев, задний торец поршня покрыт теплоизоляционным слоем и поджат к срезаемому элементу емкости пружиной, а угол переднего клина превышает угол заднего клина.