СНАРЯД Российский патент 1998 года по МПК F42B10/04 F42B10/24 

Изобретение относится к боеприпасам гладкоствольной артиллерии, конкретно, к снарядам с приспособлениями для стабилизации полета вращением, создаваемым под действием газов метательного заряда посредством жестко закрепленного оперения и наклонных канавок.

При стрельбе из гладкоствольных систем осевая ориентация снарядов, мин и ракет на траектории полета осуществляется аэродинамическими стабилизаторами - складывающимися подпружиненными лопастями (оперением), посредством которых центр давления смещается за центр тяжести боеприпаса [1, 2].

Недостатком известных приспособлений стабилизации является сложность механизмов взведения и раскрытия лопастей оперения и синхронизации срабатывания от местоположения в стволе, что снижает функциональную надежность боеприпаса и кучность стрельбы.

Более прогрессивным является гироскопическая стабилизация снарядов в полете вращением вокруг продольной оси, которая осуществляется предварительной, перед выстрелом, раскруткой изделия в канале ствола или пусковом устройстве обдувом пороховыми газами метательного заряда многолопастной крыльчатки [3, 4, 5, 6].

Общим недостатком перечисленных аналогов является сложность пусковой системы ствола, которую не представляется возможным практически использовать в штатных системах стрельбы.

Отмеченный недостаток устранен в конструкциях снарядов, на боковой поверхности которых или на разделяющемся после выстрела поддоне выполнены спиральные турбины, внутренняя спиральная нарезка, которые служат для прохода газов сгорающего метательного заряда, создающего вращательный момент вокруг оси снаряда, и/или оперение на донной части для создания аэродинамической стабилизации полета к цели [7, 8, 9, 10].

Наиболее близким к предложенному снаряду из числа аналогов по совпадающим признакам и технической сущности является конструкция пули по [10], со спиральной нарезкой на передней и донной ее частях. Турбинка на боковой поверхности донной части обеспечивает эффективное закручивание вокруг продольной оси в канале ствола - гироскопическую стабилизацию, а спиральные лопасти жестко закрепленного оперения на передней части увеличивают устойчивость в полете вращением изделия аэродинамическим набегающим потоком.

Недостатком прототипа является ограниченная дальность полета из-за дополнительного аэродинамического сопротивления лопастей передней части пули, неизбежно снижающего точность и дальность стрельбы.

Задачей изобретения является повышение тактико-технических характеристик боеприпаса: начальной скорости снаряда, дальности и точности стрельбы.

Требуемый результат достигается тем, что в известном снаряде с аэродинамическими лопастями и газодинамической турбиной на его поверхности согласно изобретению аэродинамические лопасти, перед которыми смонтирован фиксатор, размещены на обратном конусе с поднутрением донного среза и наклонены к разделенным кольцевой проточкой центрирующим спиральным выступам турбины, высота которых соизмерима с толщиной пограничного слоя.

Отличительные признаки, простые конструктивные усовершенствования известных признаков и их новая взаимосвязь обеспечивают повышение начальной скорости и дальности полета снаряда за счет более продуктивного использования кинетической энергии пороховых газов метательного заряда в канале ствола для гироскопической стабилизации вращением и организации задонных потоков воздуха на траектории полета, снижающей аэродинамическое торможение.

Каждый существенный признак является необходимым, а их совокупность - достаточной для достижения нового технического результата, это означает, что получен эффект суммы, а не сумма эффектов.

Изобретение обеспечило повышение боевого могущества артиллерийского снаряда сравнительно со штатным снарядом за счет размещения дополнительного взрывчатого вещества в прежних его габаритах на месте ликвидированных складывающихся лопастей хвостового оперения.

Таким образом, каждый существенный признак сам по себе неизвестен, но их совокупность представляет новизну качества.

Аэродинамические лопасти на обратном конусе донной части снаряда формируют воздушные потоки и их распределение, а совместно с разрежением в глухом центральном отверстии донного среза (поднутрении) снаряда снижают до 30% сопротивление движению. Эти же лопасти при движении снаряда в стволе направляют газовый поток метательного заряда под оптимальным заданным углом на лопатки турбины, создавая дополнительное давление для осевого вращения снаряда.

Фиксатор создает дополнительную упругую опору снаряда в казенной части ствола, обеспечивая силовое замыкание и соосность снаряда в стволе до выстрела на всех углах стрельбы.

Выполнение на поверхности центрирующего утолщения снаряда разделенных кольцевой проточкой (ресивером) как минимум двух турбин, высотой ниже толщины пограничного аэродинамического потока обеспечивает в канале ствола прирост крутящего момента через компрессию газов в ресивере, снижение потерь на трение центрирующего утолщения благодаря газовой смазке, а на траектории исключает тормозящее взаимодействие профиля турбин с набегающим потоком воздуха.

Практическая реализация предложенной конструкции снаряда доступна специалисту отрасли боеприпасного производства, а в совокупности признаков неизвестна и явным образом не следует из уровня техники.

На фиг. 1 изображен общий вид снаряда; на фиг. 2 - разрез по А-А на фиг. 1; на фиг. 3 - вид по стрелке Б на фиг. 2.

Пример выполнения изобретения. На боковой поверхности корпуса снаряда 1 калибра 125 мм для танковой пушки Д-81 выполнены два центрирующих утолщения - турбины 2, содержащие по 18 спиральных каналов 3 габаритами 5,5 х 5,5 мм. Турбины 2 разделены ресивером 4, образованным кольцевой проточкой, объем которого равен суммарным объемам их каналов 3. Высота лопаток турбины 3 выбрана соизмеримой толщине пограничного аэродинамического слоя набегающего потока, которая связана однозначной зависимостью со скоростью снаряда и равна 5,5-6,0 мм. Количество турбин 2 и соотношение объемов разделяющих их ресиверов 4 определяется в зависимости от необходимой начальной скорости и требуемой дальности полета снаряда. Для описываемого примера объем ресивера 4 составляет 8,5 см². В ресивере 4 меньшего объема создается дополнительное давление, т. е. он выполняет функции компрессора, чем увеличивается угловая скорость вращения снаряда.

Донная часть снаряда выполнена в виде усеченного конуса, на боковой поверхности которого имеются спиральные лопатки 5, а в торце (малом основании) - глухое центральное отверстие 6 (камора разрежения), поднутрение донного среза.

Напротив лопастей 5 укреплены пружинные фиксаторы 7, профиль которых конгруэнтен конической поверхности заходной части ствола пушки. Лопасти 5 укреплены под углом к спиралям 3 турбин 2, который создает газодинамический подпор газообразных продуктов горения метательного заряда.

Функционирует снаряд следующим образом. Энергия газообразных продуктов горения метательного заряда, давление которых в канале ствола составляет 3,5 тыс. атм, подаваемых на лопатки 5, вращает снаряд и проталкивает его по стволу. В ресивере 4 происходит накопление газов, прошедших сквозь каналы 3 первой турбины 2, выравнивание колебаний давления при пульсирующей подаче и прерывистом расходе через каналы 3 меньшего сечения, создавая дополнительный крутящий момент. Суммарная угловая скорость вращения снаряда развивается до 16000 об/мин.

На траектории полета снаряда при скорости 2,5 М турбины 2 не оказывают тормозящего действия, так как расположены ниже пограничного аэродинамического слоя толщиной 6,0 мм.

Лопасти 5 выполняют функцию аэродинамической стабилизации снаряда дополнительным вращением (до 7%) от набегающего потока воздуха, который выравнивается и ускоряется в заданном пространстве посредством разрежения в каморе 6 дна снаряда.

В итоге сравнительно со штатным снарядом 30Ф26 к танковой пушке Д-81 обеспечивается увеличение начальной скорости на 15%, точности стрельбы в 1,2 раза при сохранении дальности полета.

Снаряд приспособлен для стрельбы из штатных орудийных и пусковых систем.

Приведенный пример имеет лишь иллюстративные цели и не ограничивает объема прав совокупности существенных признаков формулы.

Так, возможны варианты конструктивного выполнения газодинамических турбин в виде центробежных (с тангенциальными каналами центрирующего утолщения) или описанных осевых, а также их количественного содержания как однотипных, так и в комбинации заданной последовательности, разделенных ресиверами расчетного объема для достижения предъявляемых к снаряду показателей назначения тактико-технических требований.

Центробежная газодинамическая турбина имеет преимущество по более низким коэффициентам формы и лобового сопротивления, что способствует улучшению баллистических характеристик снаряда, устойчивости в полете и в конечном итоге повышению дальности стрельбы.

Источники информации.

1. Руководство службы (альбом рисунков), "100-мм противотанковая пушка Т-12". М.:, Воениздат МО СССР, 1969, с. 92, рис. 93.

2. Справочник артиллерийских боеприпасов..., Российско- Германское СП "Нова", 1992, с. 131.

3. Патент США, 3610096, кл. F 41 F 3/04, 1971.

4. Патент США, 3946639, кл. F 41 F 3/00, опубл. 30.03.76.

5. Патент Германии, 101270, нац. кл. 72с 16, 1898.

6. Заявка Великобритании 8630852, кл. F 41 F 3/048, опубл. в бюл. 87/21 от 20.05.87.

7. Патент США, 3610095, кл. F 41 F3/04, опубл. 05.10.71.

8. Патент США, 4936216, кл. F 42 B 10/34, опубл. 26.06.90.

9. Патент США, 4936318, кл. F 42 B 10/34, опубл. 26.02.91.

10. Патент США, 5133261, кл. F 42 B 10/04, опубл. 28.07.92 - прототип.

Изобретение относится к снарядам с приспособлениями для стабилизации полета вращением, создаваемым под действием газов, посредством жестко закрепленного оперения и наклонных канавок. Снаряд содержит корпус с расположенными на его поверхности аэродинамическими лопастями и газодинамической турбиной. Аэродинамические лопасти, перед которыми смонтирован фиксатор, размещены на обратном конусе с поднутрением донного среза и наклонены к разделенным кольцевой проточкой центрирующим спиральным выступам турбины. Высота выступов соизмерима с толщиной пограничного слоя. 3 ил.

Снаряд с аэродинамическими лопастями и газодинамической турбиной на его поверхности, отличающийся тем, что аэродинамические лопасти, перед которыми смонтирован фиксатор, размещены на обратном конусе с поднутрением донного среза и наклонены к разделенным кольцевой проточкой центрирующим спиральным выступам турбины, высота которых соизмерима с толщиной пограничного слоя.