АРТИЛЛЕРИЙСКИЙ СНАРЯД Российский патент 1998 года по МПК F42B14/00 

Изобретение относится к области артиллерийской технике, в частности к артиллерийским снарядам, как управляемым, так и неуправляемым.

Известен выстреливаемый из нарезного ствола снаряд [1], оборудованный обтюратором, выполненным в виде неметаллического кольца. Это кольцо установлено на цилиндрическую часть корпуса снаряда так, что при вращении оно может проскальзывать относительно снаряда. Наружная поверхность обтюрирующего кольца имеет множество параллельных друг другу кольцевых канавок. Канавки наклонены назад, образуя ряд шевроноподобных элементов, предназначенных для обеспечения более надежного сцепления с нарезкой ствола. От осевого перемещения кольцо зафиксировано резьбой втулкой, навинчивающейся на корпус снаряда.

При затяжке резьбовой втулки передний торец обтюрирующего кольца поджимается к корпусу снаряда, полностью выбирая торцевые зазоры между кольцом и корпусом. Это может привести как к заклиниванию кольца при его провороте относительно корпуса снаряда во время движения в стволе, так и к изначальной деформации внутренней поверхности кольца, осуществляющей фрикционный контакт с корпусом снаряда. Деформация внутренней поверхности возможна также и из-за недостаточной прочности неметаллического обтюратора при действии больших осевых перегрузок в момент выстрела. Все это приводит к разбросу значений частоты вращения снаряда при выходе его из ствола орудия, что влечет за собой нестабильность аэродинамических характеристик снаряда.

Известен также снаряда [2], который является прототипом изобретения. Он содержит заднюю часть, наружная поверхность которой проходит вдоль оси снаряда. К поверхности примыкает обтюратор в виде скользящего кольца, опирающегося на часть этой поверхности. Кольцо сообщает снаряду вращения со скоростью меньшей, чем скорость вращения, сообщаемая снаряду стволом при стрельбе. К кольцу присоединен скользящий вместе с ним элемент, устойчивый к нагреву и трению. Элемент, соприкасаясь со стволом, образует уплотнение для газов, выделяющихся при стрельбе. К кольцу присоединены изогнутые жесткие фланцы, расположенные в толще элемента. Концевые загнутые участки францев, проходящие в направлении движения снаряда, при стрельбе прижимают элемент к внутренней стенке ствола, повышая эффективность уплотнения. Осевое перемещение обтюратора относительно снаряда ограничено фланцем, закрепленным с помощью винтов на торце задней части снаряда.

В этом случае заклинивание обтюратора при движении снаряда по каналу ствола исключено, так-как металлическое кольцо установлено на наружной поверхности задней части снаряда с торцевым зазором. Отсутствует также и изначальная деформация внутренней поверхности кольца обтюратора, передающей вращательное движение снаряду.

Отдельно металлическое кольцо обтюратора обладает достаточной жесткостью для исключения деформаций своей внутренней поверхности при выстреле. Однако концевые участки фланцев, закрепленных на нем, под действием осевой перегрузки изгибаются и, прижимая уплотнительный элемент к стенкам ствола, одновременно передают изгибающий момент и на само кольцо. При стрельбе с максимальной перегрузкой это может привести к прогибу внутренней поверхности металлического кольца, а следовательно, и к уменьшению площади поверхности, по которой осуществляется контакт обтюратора со снарядом.

Кроме того во время движения снаряда по стволу, передней торец металлического кольца обтюратора прижимается к корпусу снаряда, образуя при этом зазор между поверхностью своего заднего торца и ограничительным фланцем. Это позволяет пороховым газам метательного заряда свободно проникать в радиальный зазор, необходимый для проскальзывания обтюратора относительно корпуса снаряда. Небольшая толщина металлического кольца не позволяет надежно перекрыть передний торцевой зазор, из-за чего возможен прорыв пороховых газов в предпоясковую область. Упор же в корпус снаряда переднем торцом уплотнительного элемента нежелателен ввиду его недостаточной прочности.

Все это приводит к нестабильности в значениях начальной скорости и частоты вращения, с которой артиллерийский снаряд выходит из ствола орудия, к большому начальному промаху и, следовательно, к снижению надежности функционирования снаряда в целом.

Целью изобретения является повышение надежности функционирования снаряда за счет уменьшения прорыва пороховых газов метательного заряда, использования торцевой поверхности обтюратора для передачи снаряду вращательного движения и как следствие, получения стабильной начальной скорости и частоты вращения снаряда при вылете его из ствола орудия. Это достигается тем, что в артиллерийском снаряде содержащем заднюю часть, на наружной поверхности которой установлен скользящий обтюратор, включающий металлическое кольцо и жестко связанный с ним уплотнительный элемент, на переднем торце задней части снаряда выполнена проточка с кольцевым выступом и на внутренней поверхности металлического кольца обтюратора выполнена кольцевая канавка, а само металлическое кольцо, опираясь своим передним торцом на корпус снаряда, установлено в проточке задней части снаряда с возможностью свободного проворота так, что канавка кольца располагается напротив кольцевого выступа проточки, при этом на наружной поверхности металлического кольца обтюратора образован кольцевой паз с поднутрениями на стенках и рифленым дном, в котором размещен преимущественно меди, и снабженный кольцевым выступом, передний торец которого наклонен в сторону задней части снаряда, а наружная поверхность, выступающая над металлическим кольцом, имеет диаметр, превышающий диаметр канала ствола по нарезке.

Проточка, выполненная на переднем торце задней части снаряда, позволяет расположить в ней обтюратор так, что на корпус снаряда опирается передний торец его металлического кольца. При движении снаряда по каналу ствола фрикционный контакт обтюратора со снарядом осуществляется именно по этому торцу, деформация которого, даже при действии максимальной осевой перегрузки, исключена вследствие расположения его перпендикулярно действующему усилию и плотного прижатия к торцу снаряда. Металлическое кольцо полностью выбирает торцевой зазор, препятствуя прорыву пороховых газов метательного заряда, который в этом случае возможен только из-за погрешности в изготовлении торцевых поверхностей металлического кольца и корпуса снаряда.

Увеличивая или уменьшая величину проточки, возможно соответственно увеличить или уменьшить площадь соприкосновения металлического кольца обтюратора со снарядом, изменяя тем самым частоту вращения снаряда. При этом, как в случае с прототипом, нет необходимости увеличивать длиновые размеры самого обтюратора. Ввиду надежного сцепления переднего торца металлического кольца обтюратора, а также из-за отсутствия его деформации и прорыва газов в момент выстрела удается получить стабильные значения частоты вращения и начальной скорости снаряда при его вылете из ствола орудия.

Уменьшить прорыв газов метательного заряда позволяют также кольцевой выступ проточки и расположенная напротив него канавка, выполненная на внутренней поверхности металлического кольца, которые вместе образуют своеобразный "лабиринт" из торцевых и радиальных зазоров между задней частью снаряда и обтюратором, обусловленных тем, что последний установлен в проточке задней части снаряда с возможностью свободного проворота относительно своей оси. Даже при стрельбе из артиллерийских систем со стволами больших удлинений время движения снаряда по каналу ствола не превышает 30 мс. В момент выстрела пороховые газы, просачиваясь в зазоры под обтюратором, образуют в лабиринте "канавка-выступ" скачки уплотнения и завихрения, препятствующие их дальнейшему продвижению. Скоротечность выстрела не позволяет процессу прохождения газами "лабиринта" перерости в установившийся, когда подобные газодинамические преграды не имеют места.

Кроме того для исключения прорыва пороховых газов по нарезам ствола, уплотнительный элемент обтюратора снабжен непосредственно соприкасающимся со стенками ствола кольцевым выступом, наружная поверхность которого имеет диаметр, превышающий диаметр ствола по нарезке. При этом сам уплотнительный элемент выполнен из пластичного, щадящего ствол орудия от износа, материала, преимущественно меди, который при движении снаряда по стволу, сминаясь, заполняет нарезы ствола и препятствует проникновению пороховых газов метательного заряда в предпоясковую область.

Из-за наличия гарантированных зазоров между обтюратором и снарядом возможно некоторое его радиальное смещение относительно продольной оси, что может привести к неравномерному закусыванию выступающей над металлическим кольцом части уплотнительного элемента обтюратора в нарезах ствола. Для исключения этого явления передний торец кольцевого выступа уплотнительного элемента выполнен наклоненным в сторону задней части снаряда, образуя таким образом коническую поверхность, самоцентрирующую обтюратор относительно оси снаряда при его досылании в ствол орудия. Указанная коническая поверхность необходима также и для постепенного нарастания усилия закусывания.

На наружной поверхности металлического кольца предусмотрен кольцевой паз, который полностью заполнен уплотнительным элементом обтюратора. Для надежного крепления уплотнительного элемента в металлическом кольце, во время действия напряжений сдвига и кручения в стволе и во время центробежных нагрузок после вылета из дульной части ствола, на обоих стенках паза выполнены поднутрения, а на дне паза-рифление.

На фиг. 1 представлен общий вид установленного на артиллерийском снаряде обтюратора; на фиг. 2 - поперечное сечение по дну паза металлического кольца.

Артиллерийский снаряд 1 содержит заднюю часть 2, на переднем торце которой сформирована проточка a с кольцевым выступом b. В этой проточке с возможностью проворота относительно продольной оси снаряда установлено металлическое кольцо 3 обтюратора, опирающееся своим передним торцем c на корпус 1. На внутренней поверхности металлического кольца 3 выполнена кольцевая канавка d, которая располагается напротив кольцевого выступа b и образует вместе с ним своеобразный "лабиринт" из радиальных и торцевых зазоров. На наружной поверхности металлического кольца 3 выполнен кольцевой паз e с поднутрениями f на обеих стенках и рифлением g на дне. Паз e металлического кольца полностью заполнен выполненным из меди уплотнительным элементом 4, часть которого в виде кольцевого выступа расположена вне кольца 3. Передний торец h кольцевого выступа уплотнительного элемента 4 наклонен в сторону задней части снаряда, образуя при этом коническую поверхность. Максимальный диаметр наружной поверхности кольцевого выступа превышает диаметр канала ствола по нарезке.

В момент заряжания штатный досылатель артиллерийского орудия сообщает снаряду 1 импульс, под действием которого он движется по стволу. При подходе снаряда к нарезной части ствола коническая поверхность, образованная наклоненным в сторону задней части передним торцем h кольцевого выступа 4, центрирует обтюратор относительно продольной оси, выбирая возможное радиальное смещение и обеспечивая равномерное закусывание в нарезах ствола выступающей над металлическим кольцом 3 части уплотнительного элемента 4. Так-как максимальный диаметр уплотнительного элемента 4 больше диаметра канала ствола по нарезке, то происходит подмятие медного пояска обтюратора, который при этом полностью заполняет нарезку, исключая прорыв газов по стенкам ствола и обеспечивая надежное сцепление обтюратора со стволом.

После воспламенения метательного заряда начинается движение снаряда 1 по нарезной части ствола орудия. При этом обтюратор, имеющий возможность некоторого осевого перемещения в проточке a задней части 2 снаряда, обгоняет в своем движении сам снаряд и, прижимаясь передним торцем c металлического кольца 3 к торцу корпуса снаряда, вовлекая его во вращательное движение. Пороховые газы метательного заряда, проникая по зазорам между металлическим кольцом 3 и задней частью 2, попадают в "лабиринт", образованный канавкой d совместно с кольцевым выступом b. Возникающие в "лабиринте" за счет разворота потока скачки уплотнений и завихрения препятствуют дальнейшему проникновению пороховых газов. По переднему торцу прорыв газов исключен из-за плотного прилегания переднего торца c металлического кольца 3 обтюратора к торцу корпуса снаряда.

Таким образом, уменьшение прорыва пороховых газов метательного заряда, а также использования торцевой поверхности обтюратора для передачи снаряду вращательного движения позволяет получить стабильные начальную скорость и частоту вращения снаряда при вылете его из ствола орудия, а следовательно, и повысить надежность функционирования снаряда в целом.

Источники информации.

1. Заявка ЕПВ (EP) N 0042457. МКИ 5 F 42 B 14/00, опублик. 30.12.81.

2. Патент США (US) N 4754707. НКИ 102-527, опублик. 5.07.88.

Изобретение относится к области артиллерийской техники, в частности к артиллерийским снарядам, как управляемым, так и неуправляемым. Сущность изобретения: артиллерийский снаряд содержит часть, на наружной поверхности которой установлен скользящий обтюратор, включающий металлическое кольцо и жестко связанный с ним уплотнительный элемент. На переднем торце задней части снаряда выполнена проточка с кольцевым выступом. На внутренней поверхности металлического кольца обтюратора выполнена кольцевая канавка. Металлическое кольцо, опираясь своим передним торцом на корпус снаряда, устанавливается в проточке части снаряда с возможностью свободного поворота так, что канавка кольца располагается напротив кольцевого выступа проточки. На наружной поверхности металлического кольца обтюратора дном, в котором размещен уплотнительный элемент, выполненный из пластичного материала, преимущественно меди, снабженный кольцевым выступом, передний торец которого наклонен в сторону задней части снаряда, а наружная поверхность, выступающая над металлическим кольцом, имеет диаметр, превышающий диаметр канала ствола по нарезке. 2 ил.

Артиллерийский снаряд, содержащий заднюю часть, на наружной поверхности которой установлен скользящий обтюратор, включающий металлическое кольцо и жестко связанный с ним уплотнительный элемент, отличающийся тем, что на переднем торце задней части снаряда выполнена проточка с кольцевым выступом и на внутренней поверхности металлического кольца обтюратора выполнена кольцевая канавка, а само металлическое кольцо, опираясь своим передним торцом на корпус снаряда, установлено в проточке задней части снаряда с возможностью свободного проворота так, что канавка кольца располагается напротив кольцевого выступа проточки, при этом на наружной поверхности металлического кольца обтюратора образован кольцевой паз с поднутрениями на стенках и рифленым дном, в котором размещен уплотнительный элемент, выполненный из пластичного материала, преимущественно меди, и снабженный кольцевым выступом, передний торец которого наклонен в сторону задней части снаряда, а наружная поверхность, выступающая над металлическим кольцом, имеет диаметр, превышающий диаметр канала ствола по нарезке.