КОРПУС ОСКОЛОЧНОГО БОЕПРИПАСА Российский патент 1997 года по МПК F42B12/24 

Предлагаемое изобретение относится к боевым частям боеприпасов с осколочным корпусам заданного дробления и может быть использовано для изготовления осколочных боевых частей различных калибров снарядов, боеголовок, ручных гранат, винтовочных гранат, мин и тому подобного.

Из патентной литературы известны конструкции боеприпасов, регулирование дробления оболочки которых достигается формированием на ней поперечных и продольных канавок (см. например, патенты США N 406859, нац. кл. 102-67; N 5157225 от 20.10.92, F 42 B 12/2; Франции N 1541334, публ. 26.08.68, N 154133 от 28.05.74, N 2685077 от 13.12.91, F 42 B 12/24; заявки ФРГ N 2835557 и N 2919268, 1980 г, F 42 B 13/18), которые создают пилообразный профиль поверхности корпуса, разрушающегося давлением продуктов детонации взрывчатых веществ (ВВ) по схеме "газового клина". Разделение оболочки происходит ориентированно по ослабленным канавками сечениям.

Недостатком известных конструкций является невысокая эффективность действия из-за плохой аэродинамики осколков, снижающей убойный интервал, т. к. фракционный состав и форма поражающих элементов (с коэффициентом формы большим 1,5) находятся в широких пределах. Для малокалиберных снарядов, изготавливаемых в условиях серийного производства, обеспечение заданного дробления оболочки на полезные осколки при сохранении необходимой прочности несущего корпуса и аэродинамики формируемых поражающих элементов оптимального веса связано с большой технологической стоимостью.

Наиболее близким по сущности и числу совпадающих признаков предлагаемому техническому решению является оболочка боеприпаса по патенту США N 5157225 от 20.10.92, F 42 B 12/24, где принципиально решен вопрос регулирования и улучшения фрагментации корпуса, получаемого холодной штамповкой, в процессе изготовления которого формируются осколки путем выполнения на пологих сторонах поперечных канавок многогранных рифлей, что образует т.н. сотовую конструкцию оболочки переменной толщины.

Штампованные корпуса обладают кристаллографически ориентированной структурой, что приводит к анизотропии механических свойств в различных направлениях по величине. В тангенциальном направлении механические свойства меньше, чем в продольном из-за наличия текстуры, поэтому при подрыве таких корпусов получаются осколки удлиненной формы. С целью исключения этого явления на корпуса наносят поперечные локализаторы в виде механической подрезки, или нанесения структурных сеток. Для рационального деления поперечных колец на них наносят продольные канавки, причем размеры продольных и поперечных канавок, шаг между ними выбирают, исходя из заданной массы осколков.

Разрушение оболочки в поперечном направлении происходит по плоскостям сдвига, формируемым пилообразным профилем канавок, а в продольном направлении по типу многогранного хрупкого отрыва, задаваемого конфигурацией рифлей. При детонации корпус раздувается, давление продуктов воздействует на грани канавок и рифлей и разрывает оболочку по ослабленным сечениям на осколки заданной формы и массы.

Для надежного разделения корпуса на его наружной поверхности поперечными канавками формируется симметричный внутреннему пилообразный профиль с углом при вершине 30^o 60^o. При этом, согласно общепринятой практике между канавками составляет 30 50% толщины оболочки.

Аэродинамические характеристики снаряда обеспечиваются заделкой канавок наружного профиля балластным материалом с последующей механической обработкой или осадкой оболочки по оси до смыкания канавок с последующей обкаткой роликом (см. патент ФРГ N 2919268, F 42 B 13/18, 1980 г.), чтобы обеспечить гладкую наружную поверхность и снизить коэффициент сопротивления воздуха на траектории полета.

Эти дополнительные операции усложняют технологию и повышают стоимость изделий. Однако основным недостатком является вероятность блокирования 2 3 осколков при поперечном дроблении в конгломерат, что снижает плотность осколочного поля и число полезных осколков, т.е. эффективность действия поражающих элементов с требуемыми параметрами скорости, дальности и угла разлета.

Задачей, на решение которой направлено заявляемое изобретение, является повышение функциональной надежности и показателей назначения корпусов боеприпасов с заданным дроблением оболочки, т.е. повышение эффективности осколочного действия.

Требуемый технический результат достигается тем, что в известном корпусе осколочного боеприпаса, содержащем оболочку, на внутренней поверхности которой выполнены локализаторы разрушения пилообразного профиля в виде поперечных канавок, снабженных на пологой стороне равнораспределенными рифлями многогранной формы, согласно изобретению основание пирамидальных рифлей углублено в оболочку на ширину поперечных канавок и совмещено с вершинами соседних рифлей нижерасположенных канавок, угол при вершине пилообразного профиля которых выполнен равным 65 80^o.

Совокупность отличительных признаков позволила сформировать оболочку корпуса переменной толщины в продольном и поперечном нарпвленных за счет оптимизации геометрии канавок многогранного пилообразного профиля, определяющих характер заданного разделения на требуемой формы и массы осколки гарантированной кинетики. Корпус дробится на осколки практически шарообразной формы (коэффициент формы меньше 1,5) оптимального веса 0,25 г.

Угол при вершине пилообразного профиля продольных канавок оптимизирован экспериментально и выбран в диапазоне 65 80^o. Выполнение угла меньше 65^o может привести к разделению ВВ в вершине рифлей с последующим воспламенением ВВ при деформации корпуса в процессе выстрела, что недопустимо, т.к. это приводит к преждевременному разрыву со всеми вытекающими последствиями. Увеличение угла при вершине пилообразного профиля больше 80^o приведет к вырождению многогранного профиля, что не гарантирует заданного дробления.

Для обеспечения зоны излома рифли канавок последовательно смещены на полшага вокруг оси оболочки, а вершины углублений нагартованы пластической деформацией, изменяющей структуру материала в зоне разрушений.

На фиг. 1 представлен общий вид гранаты; на фиг. 2 разрез по A-A на фиг. 1; на фиг. 3 разрез по Б-Б на фиг. 1.

Примером конкретного исполнения предлагаемого изобретения является конструкция 30 мм корпуса гранаты ВОГ-30 с толщиной стенки 4,1 мм.

В корпусе гранаты, содержащем оболочку 1 и дно 2, запрессованное ВВ(З) и взрыватель 4, внутренняя поверхность оболочки 1 выполнена в виде сотовой конструкции, образованной поперечными канавками 5 пилообразного профиля (фиг. 2) с шагом, равным 5,5 мм (всего 9 рядов), и пирамидальными рифлями 6 на пологой стороне канавок 5 (фиг. 3), которые образуют пилообразный профиль оболочки 1 в продольном направлении. Высота рифлей практически равна шагу поперечных канавок 5, а их основание углублено в оболочку 1 на величину, равную ширине поперечных канавок 5 (1,2 мм). Таким образом толщина оболочки (в местах углубления оснований рифлей 6 составляет 1,8 мм, т.е. 44% толщины стенки, что соответствует рекомендациям теории проектирования и действия осколочных боеприпасов с заданным дроблением. Основание пирамидальных рифлей 6 совмещено с вершинами соседних рифлей 6 нижерасположенной канавки 5 (фиг. 1), т. е. углубления расположены на поверхности оболочки 1 в шахматном порядке.

Пилообразный профиль оболочки 1 в обоих направлениях формирует переменную толщину, создавая условия заданного дробления по ослабленным сечениям.

Формирование внутреннего профиля оболочки 1 осуществляют следующим образом. Полуфабрикат в виде стакана помещают в матрицу, которая имеет приемную и цилиндрическую полости. Переход одной полости в другую осуществляется по конусу. Приемная полость соответствует диаметру полуфабриката, равному 34,5 мм. Диаметр цилиндрической полости соответствует диаметру готового полуфабриката корпуса снаряда и равен 30,0 мм. На торец полуфабриката при деформировании воздействуют втулкой, а пуансон помещается внутрь его. При деформировании втулка перемещает полуфабрикат в цилиндрическую полость матрицы и стенка его приобретает форму конуса в переходной зоне матрицы. Совместно со втулкой перемещается пуансон, который деформирует стенку полуфабриката в конической зоне, формируя поперечную канавку 5 и рифли 6. При этом пуансон по выступам, равным 26,4 мм, достигая начала цилиндрического участка матрицы, диаметром 30 мм, утоняет стенку до 1,8 мм. Формируемые рифли 6 по форме соответствуют форме выступов, выполненных на пуансоне в виде шлицев с углом, равным 65 80^o, которые создают углубления в оболочку 1 на 2,3 мм. Поверхность пуансона по впадинам диаметром 26,4 мм формирует в данной зоне поперечную канавку 5. В поперечном сечении канавка 5 имеет форму прямоугольного треугольника. Пуансон впадинами формирует вершины основания пирамидальных выемок 6. При формировании в оболочке 1 второй канавки 5 воздействуют втулкой, длина которой увеличена на 5,5 мм, шаг между канавками 5, пуансоном той же конструкции, но с поворотом на 6^o вокруг оси.

При перемещении полуфабриката в полость матрицы диаметром 30 мм полученная канавка 5 изменяет свою форму: сторона канавки 5 на стенке оболочки 1, параллельная оси, при переходе с конического участка матрицы в цилиндрический становится наклонной, а рифли 6 приобретают форму пирамидальных выемок с вершинами на внутренней поверхности полуфабриката (фиг. 3). Материал при вершине выемок и углубленного на 2,3 мм основания при этом нагартовывается.

Таким образом, в корпусе с диаметром каморы 21,8 мм получают поперечную канавку 5 диаметром 24 мм, диаметр по углублениям выемок равен 26,4 мм. В оболочке последовательно формируют девять поперечных канавок 5.

Испытания на осколочность проводились согласно ГОСТ В 25430-82 в бронеяме с уловителем их опилок.

Анализ фрагментации проводился с помощью методики первичной оценки спектров, реализующей в себе в комплексе: построение гистограмм, селекцию фаз, балансо-массовый подход и новое определение приоритета по сумме мест (среднеарифметической и вероятностной, по нижнему пределу).

Использование предлагаемой конструкции дает увеличенный выход полезных осколков заданной массы и формы. Так, испытания гранаты ВОГ-30 подтвердили повышение эффективности осколочного действия, сравнительно со штатным снарядом и с аналогами, при заданной массе осколочного корпуса: количество полезных осколков массой 0,25 г повысилось с 254 до 356 шт.

Использование: для изготовления осколочных боевых частей, гранат и мин. Заданное дробление оболочки корпуса обеспечивается выполнением на внутренней поверхности локализаторов разрушения пилообразного профиля в виде поперечных канавок с многогранными рифлями на их пологой стороне. Основание рифлей углублено в оболочку на ширину поперечных канавок и смещено на полшага относительно рифлей выше и ниже расположенных канавок. Угол при вершине пирамидальных рифлей оптимизирован в диапазоне 65 - 80^o. Поражающие элементы имеют шарообразную форму с коэффициентом формы меньшим 1,5. Выход полезных осколков увеличился на 30%. 3 ил.

Корпус осколочного боеприпаса, содержащий оболочку, на внутренней поверхности которой выполнены локализаторы разрушения пилообразного профиля в виде поперечных канавок, снабженных на пологой стороне равнораспределенными рифлями многогранной формы, отличающийся тем, что основание пирамидальных рифлей углублено в оболочку на ширину поперечных канавок и совмещено с вершинами соседних рифлей нижерасположенных канавок, угол при вершине которых выполнен равным 65 80^o.