АРТИЛЛЕРИЙСКИЙ СНАРЯД Российский патент 2001 года по МПК F42B14/00 

Изобретение относится к области вооружения, а именно - к артиллерийским снарядам.

В процессе выстрела движение классического снаряда по каналу ствола орудия начинается с врезания ведущего пояска в нарезы и образования направляющих выступов. Ведущий поясок предназначен для сообщения снаряду вращательного движения и обтюрации пороховых газов. Вследствие истирания или среза направляющих выступов появляется зазор между корпусом снаряда и стволом. Происходит прорыв продуктов сгорания метательного заряда через образовавшийся зазор, который может привести к нештатному функционированию боеприпаса. Поэтому в таких снарядах для предотвращения прорыва газов при выстреле:
- на ведущем пояске изготовляют кольцевые канавки и буртики;
- на корпусе размещают два ведущих пояска, обтюрирующие кольца и т.д.

Имеется класс артиллерийского вооружения (орудия 2С9, 2С23, 2Б16, 2С31), в котором у снарядов (инд. 3ОФ49, инд. 3ОФ50, инд. 3ОФ51 и др.) на корпусе вместо врезающихся ведущих поясков применяют готовые выступы. В заявленном изобретении в качестве прототипа принят снаряд инд. 3ОФ49 ("120-мм самоходное артиллерийское орудие 2С9". Техническое описание и инструкция по эксплуатации 2С9 ТО. Часть III. Боеприпасы. - М.: Воениздат, 1991, рис. 10, с. 40).

Снаряд содержит оживальную головную часть с взрывателем, коническую кормовую часть, цилиндрическую часть и расположенные по краям цилиндрической части верхнее центрующее утолщение и нижнее центрующее утолщение с готовыми выступами. При выстреле с самого начала движения снаряда часть продуктов сгорания будет прорываться через предусмотренный самой конструкцией зазор. В этом случае интенсивный поток газов приводит:
- к созданию высокого давления на наружную боковую поверхность корпуса выше ведущего пояска;
- к дополнительным начальным возмущениям линейных и угловых характеристик снаряда при вылете из канала ствола;
- к эрозионному износу передней части корпуса снаряда и дульной части ствола.

Эрозионный износ особенно опасен для нецельнокорпусных снарядов, то есть состоящих из составных частей и выполненных из различных материалов (например, корпус изготовлен из стали, а оживало - из алюминиевого сплава), а давление прорвавшихся пороховых газов приводит к созданию дополнительных начальных возмущений, приводящих к ухудшению кучности боя.

Все это снижает прочностные характеристики боеприпаса, живучесть ствола и ухудшает кучность боя. Этого можно исключить только за счет уменьшения давления и температуры газов при прохождении верхнего центрующего утолщения и охлаждения истекающих газов перед ним.

В настоящее время технического решения по надежной обтюрации пороховых газов в данном классе вооружения не найдено.

Задача заявленного изобретения состоит в повышении надежной обтюрации пороховых газов в снарядах с готовыми выступами.

Технический результат заключается в увеличении кучности боя.

Технический результат достигается следующим образом. На снаряде, содержащем оживальную головную часть с взрывателем, коническую кормовую часть и цилиндрическую часть с расположенными по ее краям верхним центрующим утолщением и нижним центрующим утолщением с готовыми выступами, на цилиндрической части между верхним и нижним центрующими утолщениями расположено по меньшей мере одно дополнительное центрующее утолщение. Дополнительные центрующие утолщения могут быть расположены равномерно, при этом расстояние между двумя любыми соседними центрующими утолщениями одинаковое.

Введение в снаряд дополнительных центрующих утолщений приводит к тому, что истекающие пороховые газы многократно проходят расширяющиеся и сужающиеся участки на корпусе (центрующие утолщения и цилиндрические участки между ними). После прохождения нижнего центрующего утолщения газовый поток расширяется и начинает заполнять пространства (объем) вокруг цилиндрического участка на корпусе. При достижении газовым потоком сужающейся части (дополнительного центрующего утолщения) происходит частичное закупоривание (обтюрация) пороховых газов и начинается процесс роста давления между нижним и дополнительным центрующим утолщением и задержка пороховых газов в нем. Происходит затормаживание движущегося потока газов, потеря энергии вследствие трения и теплоотдачи стенкам канала ствола и корпуса, охлаждения газов от адиабатического расширения и теплоотвода.

Одновременно с притоком пороховых газов на цилиндрический участок между нижним и дополнительным центрующим утолщением и ростом давления в нем происходит перетекание пороховых газов через дополнительное центрующее утолщение на следующий цилиндрический участок, где газовый поток снова частично обтюрируется очередным дополнительным или верхним центрующим утолщением и процесс его изменения продолжается. При этом давление и температура на этом участке будут меньше, чем на предыдущем, так как произошли дальнейшие потери энергии газов и их охлаждение.

В направлении от нижнего центрующего утолщения снаряда к верхнему происходит понижение давления и температуры. Их падение зависит от количества дополнительных центрующих утолщений, расположенных между верхним и нижним центрующими утолщениями.

Таким образом, удается распределить параметры давления и температуры по всей длине между нижним и верхним центрующими утолщениями. Двойной и более обтюрацией достигается увеличение давления на участке между нижним и дополнительным центрующим утолщением и его снижение между дополнительным и верхним центрующим утолщением по сравнению с давлением на этом же участке при обтюрации только от верхнего центрующего утолщения, то есть при отсутствии дополнительных центрующих утолщений.

Уменьшение температуры и давления газового потока при прохождении верхнего центрующего утолщения позволяет снизить влияние прорвавшихся пороховых газов на начальные возмущения при вылете снаряда и повысить кучность боя.

При прохождении верхнего центрующего утолщения снаряда дульного среза происходит потеря контакта его со стволом. У снарядов с двумя центрующими утолщениями в этом случае центрование и ведение по каналу ствола осуществляется только нижним центрующим утолщением и готовыми выступами, и обгоняющие пороховые газы неравномерно давят на боковую поверхность корпуса снаряда, увеличивая начальные возмущения при вылете. При наличии промежуточных центрующих утолщений происходит снижение этих возмущений, так как, во-первых, ведение снаряда происходит по оставшимся опорным поверхностям (нижним и дополнительными центрующими утолщениями) и, во-вторых, давление прорвавшихся газов за верхнее центрующее утолщение уменьшено за счет обтюрации. Уменьшение начальных возмущений по сравнению со снарядами с двумя центрующими утолщениями приводит к увеличению кучности боя.

Дополнительным техническим результатом является уменьшение (или исключение) эрозионного износа.

Реализация предлагаемого технического решения позволит повысить надежность обтюрации пороховых газов в снарядах с готовыми выступами, результатом действия которого будет увеличение кучности боя и, кроме того, уменьшение (или исключение) эрозионного износа.

На фиг. 1 изображен снаряд с тремя центрующими утолщениями в исходном состоянии; на фиг. 2 изображен участок корпуса снаряда с двумя центрующими утолщениями в процессе движения по каналу ствола; на фиг. 3 изображен участок корпуса снаряда с тремя центрующими утолщениями в процессе движения по каналу ствола; на фиг. 4 изображен участок корпуса снаряда с четырьмя центрующими утолщениями в процессе движения по каналу ствола.

Снаряд содержит оживальную головную часть 1 с взрывателем 2, коническую кормовую часть 3 и цилиндрическую часть 4 с расположенными по ее краям верхним центрующим утолщением 5 и нижним центрующим утолщением 6 с готовыми выступами 7. Между верхним и нижним центрующими утолщениями расположено дополнительное центрующее утолщение 8.

Снаряд в канале ствола центруется верхним 5 и нижним 6 центрующими утолщениями. При выстреле пороховые газы давят на дно снаряда, и начинается процесс его поступательного движения. При этом готовые выступы 7, входящие в соответствующие пазы в канале ствола, придают снаряду вращательное движение. Продукты сгорания прорываются через существующие зазоры по готовым выступам 7 и нижнему центрующему утолщению 6 и давят на боковую поверхность корпуса снаряда. Верхнее центрующее утолщение 5 и дополнительное центрующее утолщение 8 служат не только для ведения снаряда по стволу, но и для повышения обтюрации.

В табл. 1 приведены результаты стрельбовых испытаний весовыми макетами 120-мм снарядов с готовыми выступами с различным исполнением ведущих устройств (с двумя, тремя и четырьмя центрующими утолщениями). Испытания проводились сострелом в один день тремя группами снарядов в течение полутора часов на одной партии метательного заряда и из одной системы. Все снаряды имели одинаковую базовую длину L₁ - расстояние между серединами верхнего и нижнего центрующего утолщения. Дополнительные центрующие утолщения располагались равномерно, при этом расстояние между всеми центрующими утолщениями равнялось L= L₁/N-1, где L - расстояние между серединами центрующих утолщений; N - количество центрующих утолщений (при N=2 шт. - L=L₁).

Давление пороховых газов, действующее на корпус снаряда между центрующими утолщениями, замерялось с помощью крешерных приборов объемом 7 куб. см, причем в снаряд с двумя центрующими утолщениями в специальное гнездо вставлялся один крешерный прибор, в снаряд с тремя центрующими утолщениями - два крешерных прибора, в снаряд с четырьмя центрующими утолщениями - три крешерных прибора.

Анализ табл. 1 показывает, что наличие дополнительного центрующего утолщения между верхним и нижним центрующими утолщениями приводит к более полной обтюрации пороховых газов, при этом в зависимости от количества дополнительных центрующих утолщений давление у верхнего центрующего утолщения падает значительно (от P₁ = 1298 кгс/см² в снаряде с двумя центрующими утолщениями (фиг. 2) до P₂ = 973 кгс/см² в снаряде с тремя центрующими утолщениями (фиг. 3) и до P₃ = 880 кгс/см² в снаряде с четырьмя центрующими утолщениями (фиг. 4)), повышается давление у нижнего центрующего утолщения (с P₁ = 1298 кгс/см² в снаряде с двумя центрующими утолщениями (фиг. 2) до P₁ = 1332 кгс/см² в снаряде с тремя центрующими утолщениями (фиг. 3) и до P₁ = 1350 кгс/см² в снаряде с четырьмя центрующими утолщениями (фиг. 4)), а также существует тенденция повышения максимального давления в стволе.

В табл. 2 приведены результаты стрельбовых испытаний 120-мм осколочно-фугасных снарядов с готовыми выступами на кучность боя, имеющих два, три и четыре центрующих утолщения. При этом расстояния между центрующими утолщениями в этих снарядах выполнены такими же, что и в снарядах в табл. 1. Все изделия имели один нормальный весовой знак. Испытания проводились сострелом в один день тремя группами снарядов в течение полутора часов на одной партии метательного заряда и из одной системы.

Из табл. 2 видно, что наличие одного дополнительного центрующего утолщения (три центрующих утолщения) приводит к увеличению кучности боя на 16% (до 1/248) по сравнению со снарядом с двумя центрующими утолщениями (дополнительное центрующее утолщение отсутствует), а наличие двух дополнительных центрующих утолщений (четыре центрующих утолщения) - на 28.5% (до 1/275) по сравнению со снарядом с двумя центрующими утолщениями при стрельбе на максимальную дальность.

Эрозионный износ наиболее ярко проявляется в нецельнокорпусных снарядах, изготовленных из различных материалов. Были проведены испытания 120-мм кассетных артиллерийских снарядов, имеющих привинчиваемую оживальную часть из алюминиевого сплава и стальной корпус с готовыми выступами. Снаряды имели два, три (с равномерным и произвольным расположением дополнительного центрующего утолщения) и четыре центрующих утолщения (с равномерным расположением дополнительных центрующих утолщений). Начальная скорость изменялась в пределах от 545 до 600 м/с. Все проверенные снаряды с двумя центрующими утолщениями (визуальным осмотром) в количестве 3 штук имели следы интенсивной газовой эрозии на оживальной части. Введение в корпус дополнительного центрующего утолщения привело к прекращению этого явления.

Таким образом, реализация предложенного в изобретении технического решения позволила получить технический результат, заключающийся в достижении высоких характеристик кучности боя снарядов с готовыми выступами. Дополнительным техническим результатом явилось уменьшение (или исключение) эрозионного износа на нецельнокорпусных снарядах, составные части которых выполнены из различных материалов.

Изобретение относится к области артиллерийского вооружения. Артиллерийский снаряд состоит из оживальной головной части с взрывателем, конической кормовой части и цилиндрической части с расположенными по ее краям верхним и нижним центрующими утолщениями с готовыми выступами. На цилиндрической части между верхним и нижним центрующими утолщениями расположено по меньшей мере одно дополнительное центрующее утолщение. Дополнительные утолщения расположены на цилиндрической части равномерно. Изобретение повышает кучность боя при стрельбе снарядами и уменьшает их эрозионный износ. 4 ил., 2 табл.

1. Артиллерийский снаряд, содержащий оживальную головную часть с взрывателем, коническую кормовую часть и цилиндрическую часть с расположенными по ее краям верхним центрующим утолщением и нижним центрующим утолщением с готовыми выступами, отличающийся тем, что цилиндрическая часть выполнена, по меньшей мере, с одним дополнительным центрующим утолщением, расположенным между верхним и нижним центрующим утолщениями. 2. Артиллерийский снаряд по п.1, отличающийся тем, что дополнительные центрующие утолщения на цилиндрической части расположены равномерно.