ЗАРЯДНОЕ УСТРОЙСТВО ДЛЯ СТРЕЛЬБЫ ИЗ АРТИЛЛЕРИЙСКОГО ОРУДИЯ Российский патент 1998 года по МПК F42B5/00 

Изобретение относится к артиллерийской технике и может быть использовано в конструкциях выстрелов раздельно-гильзового заряжания для стрельбы из артиллерийских орудий.

В настоящее время широкое распространение получили конструкции выстрелов раздельно-гильзового заряжания, где пороховой заряд размещают в гильзе и транспортируют отдельно от снаряда [1] . Метательное зарядное устройство такой конструкции обеспечивает возможность изменения веса пороховой навески непосредственно перед выстрелом. Кроме того, отпадает необходимость крепления гильзы со снарядом, что снижает трудоемкость изготовления и стоимость выстрела.

Однако конструкция такого зарядного устройства не обеспечивает стабильность баллистических характеристик (давление в канале ствола и дульную скорость) при сравнительно низких давлениях в канале ствола (до 700 кг/см²). Такой уровень давления обусловлен допустимой величиной перегрузки для управляемых снарядов, которая значительно ниже (в 5 - 10 раз) по сравнению с давлениями в канале ствола при стрельбе неуправляемыми снарядами. Горение порохового заряда в условиях низких давлений в диапазоне температур использования (± 50^oC) приводит к большим разбросам по величинам давления и, следовательно, по дульным скоростям, что ведет к большому рассеиванию снарядов.

Известна конструкция зарядного устройства [2], в котором обеспечение повышения стабильности давления происходит за счет его повышения в гильзе в момент воспламенения порохового заряда. Это достигается за счет выполнения передней обтюрирующей крышки в виде завальцованных краев гильзы в форме полусферы. Закатанные края гильзы позволяют поднять давление внутри гильзы при воспламенении и начале горения порохового заряда. Это позволяет получить более стабильное давление в начальный момент.

Однако такая конструкция не исключает несанкционированного повышения давления в канале ствола. Объясняется это следующим. Как описано в книге [3] в заснарядном пространстве при движении снаряда по стволу при некоторых условиях возникают ударные волны. Условиями, способствующими образованию ударных волн, является сравнительно большой объем заснарядного пространства при тонкосводном пороховом заряде, неравномерно (у дна гильзы) размещенном по длине заснарядного пространства. Как показали опыты Вьеля и Грове, при этом наблюдается скачкообразный характер нарастания давления попеременно то на одном, то на другом концах заснарядного пространства. При этом воздействие ударной волны на процесс горения пороховых зерен ведет к повышению скорости их горения. Эти явления ведут к повышению давления в отдельных случаях в 1,8 раза по сравнению с расчетным давлением.

Такие "несанкционированные выскоки" давления особенно отрицательно влияют на надежность конструкции управляемых снарядов, выстреливаемых из артиллерийских орудий и чувствительных к повышению перегрузок при выстреле. Кроме того, ударные волны воздействуют на элементы управляемого снаряда: приемники управляющего сигнала, рули, лампы подсветки и др., снижая надежность их функционирования на траектории.

Целью настоящего изобретения является повышение надежности работы путем исключения несанкционированного повышения давления в канале ствола при выстреле управляемого снаряда.

Указанная цель достигается тем, что зарядное устройство для стрельбы из артиллерийского орудия, содержащее гильзу с центральным штоком, заполненную пороховым зарядом и закрытую крышкой, закрепленной на штоке, снабжено глушителем ударных волн, состоящим из двух частей: кольцевой чаши и подпружиненного кольца, разделенных пороховым зарядом. Чаша глушителя расположена на штоке соосно дульцу гильзы и внутренней поверхностью расположена в сторону снаряда, а наружной - порохового заряда, при этом в центральной зоне чаши со стороны снаряда выполнен цилиндрический ступенчатый выступ, ограниченный по высоте торцом дульца гильзы, причем выступ с торца разделен на секторы прямоугольными радиальными пазами, кроме того, чаша со стороны порохового заряда имеет кольцевую цилиндрическую выемку, а подпружиненное кольцо глушителя размещено в пороховом заряде с зазором относительно дна гильзы, проекция кольца перекрывает кольцевой зазор между стенкой дульца гильзы и краем чаши, пружина кольца выполнена в виде радиальной пластины.

Сравнение предлагаемого технического решения с прототипом позволило установить соответствие его критерию "новизна". При изучении других известных технических решений в данной области техники, признаки, отличающие предлагаемое решение от прототипа и обеспечивающие получение положительного эффекта, не были выявлены и поэтому оно соответствуют критерию "существенные отличия".

На фиг. 1 представлен общий вид зарядного устройства в разрезе; на фиг. 2 - сечение А-А на фиг. 1.

Зарядное устройство для стрельбы из артиллерийского орудия содержит гильзу 1 с центральным штоком 2, заполненную пороховым зарядом 3 и закрытую крышкой 4. Зарядное устройство снабжено глушителем ударных волн, состоящим из двух частей, разделенных пороховым зарядом 3. Одна часть глушителя выполнены в виде кольцевой чаши 5, размещенной на штоке 2 соосно дульцу 6 гильзы, другая часть выполнена в виде подпружиненного кольца 7, проекция которого перекрывает кольцевой зазор 8 между стенкой дульца 6 гильзы и краем чаши 5 глушителя. Пружина кольца 7 выполнена в виде радиальной пластины 9, закрепленной на дне гильзы. Кольцо 7 глушителя размещено в среде насыпного порохового заряда 3 с зазором 10 относительно дна гильзы. Чаша 5 глушителя внутренней поверхностью 11 расположена в сторону снаряда, а наружной поверхностью 12 - порохового заряда 3. В центральной зоне чаши 5 со стороны снаряда выполнен цилиндрический ступенчатый выступ 13, по высоте ограниченный торцом дульца 6 гильзы. С торца выступ разделен на секторы 14 прямоугольными радиальными пазами 15. Кроме того, чаша 5 глушителя со стороны порохового заряда снабжена кольцевой цилиндрической выемкой 16. Для зажжения заряда служит капсюль-воспламенитель 17. Перед зарядным устройством размещается снаряд 18.

Работа описанного зарядного устройства заключается в следующем.

При выстреле ударником затвора инициируют капсюль-воспламенитель 17, продуктами сгорания которого поджигают пороховой заряд 3. Горение пороха происходит в каморе, причем с одной стороны каморы после срыва крышки 4 находится свободное инертное тело-снаряд 18, который начинает движение под действием все увеличивающегося давления пороховых газов. В соответствии с теоретическими обоснованиями [3] в момент начала горения заряда на его поверхности возникает слой ювенильных газов. Взаимодействие движущихся ювенильных газов с неподвижными газами воспламенителя вызывает возникновение ударной волны, движущейся в сторону отходящего дна снаряда. Ударная волна, отраженная от дна снаряда, достигает горящей поверхности. Процесс этот будет продолжаться до тех пор, пока не прекратится горение заряда. В предложенной конструкции зарядного устройства предложено решение задачи уменьшения влияния ударных волн на процесс горения заряда. Распространяющаяся в сторону дна снаряда ударная волна по своему фронту встречается со своеобразным "волноломом". С помощью цилиндрической выемки 16 чаши 5 глушителя центральная зона фронта волны отражается в сторону дна гильзы. При этом в этой центральной зоне в основном будут находиться газы воспламенителя с небольшим количеством зерен порохового заряда, отброшенных давлением истекающих из центрального штока 2 газов, где размещен воспламенитель. Поэтому в этой зоне давление практически повышаться не будет.

Периферийный фронт доударной волны попадает на наружную поверхность 12 чаши 5 глушителя, которая частично рассеивает ударную волну. Малоослабленный фронт ударной волны пройдет только через кольцевой зазор 8 между стенкой дульца 6 гильзы и краем чаши 5 глушителя. Отраженная от дна снаряда ударная волна встречает на своем пути "волнолом" в виде вогнутой чаши 5 и ступенчатый выступ 13, разделенный с торца пазами 15 на секторы 14, что также обеспечивает ослабление ударной волны. Фронт отраженной ударной волны, прошедший через зазор 8, попадает на амортизатор в виде подпружиненного кольца 7 глушителя, перекрывающего проекцию зазора 8 на дно гильзы. Этот амортизатор также ослабляет отраженную от дна гильзы ударную волну, т.к. дно гильзы будет отражать фронт волны не одной общей торцевой поверхностью, а ступенчатой. Зазор 10 между дном гильзы и кольцом 7 необходим для обеспечения возможности колебания кольца. При этом выполнение пружины в виде радиальной пластины обеспечивает равномерное распределение давления пороховых газов по всему объему гильзы, включая и объем у дна гильзы под кольцом 7.

Как показали испытания зарядного устройства, предложенная конструкция исключает несанкционированный подъем давления при стрельбе, при этом получено значительное снижение "пикового" давления в стволе, что повышает надежность работы зарядного устройства.

Источники информации
1. Заряды к 152-мм гаубице-пушке, - в кн. "152-мм гаубица-пушка ИЛ-20М и 122-мм пушка обр. 193-37 г." - (руководство службы). М.: Воениздат, Минобороны СССР, М, 1980, с. 430 - 437 - аналог.

2. Патент Франции N 1464019, кл. F 42 B, 1966 - прототип.

3. Бетехтин С.А. и др. Газодинамические основы внутренней баллистики, М. ; Госиздат оборонной промышленности, 1957, с. 292 - 301 - аналог.

Изобретение относится к артиллерийскому вооружению и может быть использовано в конструкциях выстрелов раздельно-гильзового заряжания. Зарядное устройство снабжено устройством гашения ударных волн, возникающих при выстреле. Это устройство содержит кольцевую чашу, закрепленную на верхнем торце центрального штока резьбовым кольцом, размещенным заподлицо с торцом дульца гильзы, и ориентированную выпуклой наружной поверхностью в сторону дна гильзы, и подпружиненное кольцо, размещенное в донной части гильзы с зазором относительно ее дна. В донной части чаши выполнена осевая полость, образующая кольцевой зазор между донной частью чаши и центральным штоком, причем подпружиненное кольцо выполнено диаметром, равным внутреннему диаметру дульца гильзы для перекрытия кольцевого зазора между дульцем гильзы и чашей, а пружина кольца выполнена в виде радиальной пластины. 2 ил.

Зарядное устройство для стрельбы из артиллерийского орудия, содержащее гильзу с дульцем и дном, размещенный в ней центральный шток, установленный по оси гильзы, пороховой заряд, размещенный вокруг штока, и предохранительную крышку со стороны дульца, отличающееся тем, что оно снабжено устройством гашения ударных волн, содержащим кольцевую чашу, закрепленную на верхнем торце центрального штока резьбовым кольцом, размещенным заподлицо с торцом дульца гильзы и ориентированную выпуклой наружной поверхностью в сторону дна гильзы, и подпружиненное радиальной пластиной кольцо с диаметром, близким внутреннему диаметру дульца, размещенное в донной части гильзы с зазором относительно ее дна, при этом в донной части чаши со стороны дна гильзы выполнена осевая выемка, образующая кольцевой зазор между донной частью чаши и центральным штоком, а свободный торец резьбового кольца выполнен с взаимно перпендикулярными пазами.