АРТИЛЛЕРИЙСКАЯ ГИЛЬЗА Российский патент 1997 года по МПК F42B5/28 

Изобретение относится к боеприпасам, в частности к конструкции артиллерийских гильз, и может быть использовано для повышения надежности гильз, работающих при давлениях выше 3800 кг/см². Известны конструкции артиллерийских гильз, в которых решается одно из важнейших требований, предъявляемых к ним при выстреле, это обеспечение прочности нижней части корпуса в месте перехода стенки гильзы в дно.

В настоящее время известна наиболее близкая по технической сути и достигаемому техническому эффекту цельнотянутая артиллерийская гильза (заявка Великобритании N 1423670, кл. F 42 B 9/20, 1976), содержащая корпус и дно с фланцем.

Такая гильза нашла широкое применение для артиллерийских орудий, работающих при давлении не более 4800 кгс/см².

Однако известная гильза имеет существенный недостаток. Так, при экстракции гильз, работающих при давлениях порядка 5500 кгс/см², имело место появление надрывов, поперечных трещин, исключающих их повторное использование.

Проведение исследования показало следующее.

Наличие рабочего давления порядка 5500 кгс/см² в совокупности с высокой динамикой процесса выстрела резко ухудшило работоспособность гильз, надежно функционирующих при давлениях не больше 4800 кгс/см².

Это объясняется тем, что при высоких давлениях из-за повышенной деформации каморы орудия, узла запирания напряжения, возникающие в гильзе, превышают предел текучести ее материала и вызывают появление местного утонения стенки корпуса так называемой "шейки".

Опасность образования "шейки" состоит в том, что визуально ее трудно обнаружить на гильзе, а повторное использование гильзы неизбежно приводит к обрыву гильзы по месту "шейки" и, как следствие, к выходу орудия из строя и травмированию бойцов расчета.

Решить вопрос улучшения функционирования нижней части корпуса гильзы обычным увеличением толщины стенки почти невозможно, так как этот параметр ограничен жесткими требованиями, определяемыми уменьшением объема и вместимостью заряда, а также требованиями внутренней баллистики. Кроме того, увеличивается металлоемкость гильзы.

Общими признаками известной гильзы с предлагаемой является наличие в ней корпуса и дна с фланцами.

В отличие от прототипа в предлагаемой артиллерийской гильзе, в зоне перехода внутренней поверхности корпуса гильзы в дно выполнено сопряженное с ними кольцевое утолщение.

Предлагаемая конструкция имеет преимущества перед прототипом. Так, введение кольцевого утолщения в зоне перехода внутренней поверхности корпуса в дно и сопряженного с ними исключает образование местного утонения корпуса ("шейки"). Это позволяет сделать вывод о наличии причинно-следственной связи между совокупностью существенных признаков заявляемого технического решения и достигаемыми техническими результатами.

Задачей изобретения является повышение надежности работы артиллерийских гильз при высоких, более 4800 кгс/см² давлениях.

Сущность изобретения заключается в том, что артиллерийская гильза, содержащая корпус и дно с фланцем, в отличие от прототипа в зоне перехода внутренней поверхности корпуса в дно имеет сопряженное с ними кольцевое утолщение.

Изобретение поясняется чертежом.

На продольном разрезе гильзы, имеющей корпус 1 с диаметром под фланцем "Дп. ф. ", фланец 2, дно 3 с толщиной Т, изображено кольцевое утолщение 4 в нижней части корпуса с размерами h высота; D диаметр.

Как показывает многолетняя практика отработки артиллерийских гильз, наибольшее напряжение в момент максимального давления возникает в нижней части корпуса гильзы в месте перехода стенки гильзы в дно. Во всех известных гильзах стенка сопрягается с дном радиусом 8 10 мм или прямолинейной образующей.

Металл в этих сечениях деформируется не только в радиальном, но и в осевом направлениях.

Следует отметить, что в осевом направлении деформации подвергается нижняя часть гильзы. В других сечениях стенки корпуса не деформируются в осевом направлении из-за плотного их прижатия к каморе в процессе выстрела.

Величина радиальной деформации равна сумме начального зазора между стенками гильзы и каморы и величине радиальной упругой деформации каморы ствола при выстреле.

Величина осевой деформации нижней части корпуса равна сумме зазора между зеркалом затвора и наружной поверхностью дна гильзы и величине упругой деформации узла запирания.

Совершенно очевидно, что с ростом давления пропорционально растут радиальная и осевая деформации, но чем больше деформация, тем больше напряжения в этих сечениях. При превышении суммы радиальных и осевых напряжений предела текучести металл гильзы в сечениях начинает "плыть", т.е. резко возрастают остаточные деформации гильзы и образовывается "шейка" (утонение стенки). И при экстракции (усилие экстракции в современных орудиях достигается 8-12 т) в этих местах появляются надрывы, поперечные трещины.

Внутреннее кольцевое утолщение, расположенное в зоне образования "шейки", являясь своего рода демпфером, уменьшает растягивающие напряжения в нижней части корпуса, уменьшает остаточные напряжения гильзы и, следовательно, улучшает условия экстракции и работоспособность гильзы.

Функционирование гильзы осуществляется следующим образом.

При выстреле, под давлением пороховых газов, корпус гильзы деформируется в радиальном направлении. Нижняя часть гильзы, кроме того, деформируется также и в осевом направлении. При этом благодаря наличию в зоне перехода внутренней поверхности корпуса в дно кольцевого утолщения, выполненного, например, с размерами: отношение высоты h кольца уплотнения к толщине Т дна, равным 0,17 0,56, и внутреннего диаметра D кольцевого утолщения к диаметру гильзы под фланцем D_пф, равным 0,68 0,94, сумма радиальных и осевых напряжений не превышает предела текучести, поэтому обеспечивается нормальная работоспособность гильзы при высоких давлениях в пределах от 4800 кгс/см² до 7500 кгс/см².

Таким образом, совокупное использование новых технических решений и их размерных параметров в предлагаемой гильзе позволяет получить приращение по сравнению с прототипом положительного эффекта при ее эксплуатации.

Технико-экономическая обоснованность применения изобретения подтверждается исключением выходов из строя орудий при выстрелах предлагаемыми гильзами.

По данному изобретению была разработана конструкторская документация, по которой изготовлена опытная партия, испытанная с положительными результатами.

По результатам этих испытаний предлагаемая конструкция признана более полезной и перспективной по сравнению с прототипом и рекомендована для использования в массовом производстве.

Изобретение относится к боеприпасам, в частности к конструкциям артиллерийских гильз, работающих при давлении выше 4800 кгс/см². Сущность изобретения: в известной гильзе, содержащей цельнотянутый корпус и дно с фланцем, в зоне перехода внутренней поверхности корпуса в дно выполнено сопряженное с ними кольцевое утолщение. 1 ил.

Артиллерийская гильза, содержащая цельнотянутый корпус, дно с фланцем, сопряженное с ними кольцевое утолщение, расположенное в зоне перехода внутренней поверхности корпуса в дно, отличающаяся тем, что кольцевое утолщение выполнено высотой 0,17 0,56 толщины дна и внутренним диаметром 0,68 0,94 наружного диаметра корпуса гильзы под фланцем.