СТВОЛ АВТОМАТИЧЕСКОГО ОРУЖИЯ Российский патент 1997 года по МПК F41A13/00 

Изобретение относится к области военной техники и может быть использовано в стволах автоматических пушек и пулеметов с интенсивным отстрелом боекомплекта.

Износ нарезной части ствола автоматического оружия является фактором, ограничивающим режим стрельбы и определяющим живучесть этого ствола. Повышение режима стрельбы диктуется из требований эффективного поражения целей. А увеличение живучести ствола вызвано экономическими соображениями и удобством обслуживания оружия в армии. Одним из эффективных путей обеспечения требований по этим параметрам является создание многослойных стволов, то есть стволов, состоящих из внутренней трубы и кожуха. Под внутренней трубой ствола артиллерийского оружия понимается труба многослойного ствола, внутренняя поверхность которой образует канал ствола (см. ГОСТ 20134-84). Кожух ствола артиллерийского орудия это однослойная или многослойная оболочка, охватывающая внутреннюю трубу. Частными случаями внутренней трубы являются лейнер и лейнирующая втулка. Лейнер артиллерийского орудия или свободная труба это внутренняя труба многослойного ствола, вставляемая в кожух с определенным зазором и перекрываемая кожухом по всей ее длине (Б.В. Орлов. Устройство и проектирование стволов артиллерийских орудий. М. Машиностроение, 1976, с. 37). Лейнирующая втулка часть внутренней трубы ствола артиллерийского орудия, вставляемая в ствол на участке, подверженном повышенному износу. Лейнирующая втулка применена в стволах пушек Р-23, Р-23М.

Известна конструкция ствола (заявка Франции N 1157227, кл. F 41 D 11/20, 1958), который содержит внутреннюю трубу с нарезами, узел охлаждения, кожух, причем во внутренней трубе под участком с нарезами выполнены полости, в которых расположены вставки узла охлаждения в замкнутом объеме, а на наружной поверхности кожуха выполнены каналы для воздушного охлаждения. Причем вставки узла охлаждения могут быть выполнены из материала, претерпевающего при нагреве одно или два эндотермических превращения, то есть переходы из твердого состояния в жидкое и из жидкого в газообразное. Именно при этих переходах происходит значительное поглощение тепла. Кроме того, вставки могут выполняться из материала с высокой температуропроводностью. Эта конструкция хорошо охлаждает нарезы ствола. Однако она малоэффективна в вопросе выноса тепла из ствола в атмосферу. Это объясняется тем, что этот ствол имеет наружное воздушное охлаждение, так как каналы расположены на наружной поверхности кожуха. Медленный вынос тепла из ствола в атмосферу влияет на термостойкость комплекса "пушка патрон". Проблема термостойкости ограничивает режим стрельбы.

Целью настоящего изобретения является создание конструкции технологичного, дешевого, термостойкого ствола с повышенным режимом стрельбы или живучестью.

Указанная цель достигается тем, что внутренняя труба содержит полости над начальным участком нарезов, в которых расположены вставки узла охлаждения. Вставки могут быть высокотеплопроводными или высокотеплоемкими по отношению к ствольной стали. Наружная труба (кожух) одета на внутреннюю в зоне расположения полостей с вставками и контактирует с ними. Причем каналы межслойного парожидкостного охлаждения проходят между полостями. Скрепление внутренней и наружной труб с натягом компенсирует ослабление прочности внутренней трубы за счет изготовления в ней полостей. Расположение вставок во внутренней трубе в непосредственной близости от нарезов обеспечивает их интенсивное охлаждение в процессе очереди за счет перераспределения тепла в стволе, что позволяет повысить режим стрельбы или живучесть. Вставки из высокотеплопроводного (высокотеплоемкого) металла расположены только на начальном участке нарезов, что значительно снижает стоимость ствола по сравнению с прототипом за счет сокращения расхода дорогостоящего металла. Технологичность достигается тем, что полости во внутренней трубе выполнены всего одной грибковой фрезой. Это позволяет обеспечить при высокой производительности обработки приемлемую чистоту поверхности дна полости, через которую происходит теплопередача. Подбором радиуса грибковой фрезы удачно обеспечивается огибание профиля заходной части нарезов. Выполнение полостей в виде параллельных оси ствола пазов позволяет использовать станки с ЧПУ. Небольшое количество полостей (пазов) позволяет достаточно быстро собирать внутреннюю трубу с вставками. Все это приводит к использованию простого оборудования и не требует рабочих высокой квалификации.

На фиг. 1 изображен предлагаемый ствол автоматического оружия; на фиг. 2 ствол показан без кожуха, что более наглядно показывает расположение каналов межслойного парожидкостного охлаждения; на фиг. 3 разрез Б-Б на фиг. 2.

Следует сразу отметить, что это скрепленный ствол, то есть такой ствол, у которого внутренняя труба 1 и кожух 2 одеты с натягом. Кроме того, ствол содержит узел охлаждения, состоящий из двух элементов: вставок из высокотеплопроводного материала и парожидкостной системы. Назначение вставок 3 узла охлаждения интенсифицировать процесс перетока тепла от внутренних слоев ствола к наружным, за счет чего происходит охлаждение нарезов в процессе очереди, дающее повышение режима стрельбы или живучести. Назначение парожидкостной системы обеспечение термостойкости патрона путем отбора тепла хладагентом (водой, паром) от наружных слоев ствола и вынос его в атмосферу. Парожидкостная система состоит из объема расположения воды 17, ограниченного рубашкой 4, фланцем 9, кожухом 2. Резиновые кольца 14, 15, 16 обеспечивают герметичность объема 17. Внутри объема 17 на стволе имеется клапанное устройство, состоящее из корпуса клапана 5, шарика 6, пружины 7. Назначение клапанного устройства обеспечение выхода парожидкостной смеси после ее нагрева в процессе стрельбы из объема 17 в атмосферу через отверстие 8, проточку 11, каналы межслойного парожидкостного охлаждения 12. Фиксация рубашки 4 и фланца 9 на стволе осуществляется казенником 13 и замыкателем 10. Фиксация кожуха 2 на внутренней трубе 1 осуществляется штифтом 18.

Работает предлагаемая конструкция следующим образом.

В процессе отстрела боекомплекта внутренняя поверхность внутренней трубы 1 разогревается. Вставки 3 узла охлаждения передают тепло от поверхности канала ствола к кожуху 2, который отдает тепло жидкости в объеме 17. По достижении определенного давления в объеме 17, образующегося от кипения жидкости, шарик 6 сожмет пружину 7, при этом между шариком 6 и корпусом клапана 5 образуется зазор, по которому пойдет парожидкостная смесь из объема 17 в направлении стрелки А через отверстие 8 во входную кольцевую проточину 11 и далее по каналам 12.

В настоящее время появилась новая ствольная сталь 25Х3М3НБЦА-Ш, которая внедрена в стволах пушки ГШ-30 (АО-17). Эта сталь предназначена для повышения режима стрельбы или живучести по сравнению со старой ствольной сталью 30ХН2МФА примерно вдвое. Повышение характеристик обеспечивается за счет более медленного падения прочности новой стали с ростом температуры. В настоящее время ведутся работы по внедрению этой стали на пушки ГШ-301 (9-А-4071К). Однако стволов из старой ствольной стали 30ХН2МФА сделано и находится на военных складах очень много. Приведенный пример ствола в настоящей заявке относится к варианту модернизации ствола из старой ствольной стали. Однако в перспективе планируется оснащение стволов из новой ствольной стали 25Х3М3НБЦА-Ш вставками узла охлаждения с целью дальнейшего увеличения режима стрельбы или живучести. При этом каналы межслойного парожидкостного охлаждения будут выполнены несколько по-другому. Поэтому в формуле изобретения признак о месте расположения каналов межслойного парожидкостного охлаждения записан в пункт 2.

Кроме того, пункт 3 формулы является зависимым, потому что вставки могут быть высокотеплопроводными или высокотеплоемкими.

Использование: стволы автоматических пушек и пулеметов с интенсивным отстрелом боекомплекта. Сущность изобретения: ствол содержит внутреннюю трубу и кожух, одетый с натягом. Во внутренней трубе выполнен узел охлаждения в виде полостей со вставками на внешней поверхности и расположенных между ними каналов охлаждения, в которых использован парожидкостный хладагент, что позволяет повысить режим стрельбы или живучесть. 1 з.п. ф-лы, 3 ил.

1. Ствол автоматического оружия, содержащий внутреннюю трубу с нарезами, кожух, узел охлаждения, выполненный в виде полостей с вставками на внешней поверхности внутренней трубы и каналов охлаждения, отличающийся тем, что в нем каналы охлаждения расположены во внутренней трубе между полостями с вставками. 2. Ствол по п.1, отличающийся тем, что в каналах охлаждения использован парожидкостной хладагент.