ПОРОХОВОЙ ЗАРЯД ДЛЯ БЕЗОТКАТНОГО ОРУДИЯ Российский патент 2003 года по МПК F42B5/05 F42B5/16 

Изобретение относится к военной технике и может быть использовано для безоткатных орудий и гранатометов, а также в качестве стартового ускорителя для реактивных снарядов, запускаемых из трубы.

В качестве метательного заряда для безоткатного орудия, как правило, используется пороховой заряд, состоящий из пороховых зерен с тонким горящим сводом (см. М. Е. Серебряков. Внутренняя баллистика ствольных систем и пороховых ракет. М. : Оборонгиз, 1962 г.). Заряд с тонким горящим сводом пороховых зерен позволяет обеспечить высокую степень сгорания, однако при этом пороховые газы имеют высокий максимум давления.

Известно безоткатное орудие с противодействующей массой (см. FR 2567258, МПК F 41 F 17/12, 1/00, 3/02, F 42 В 5/05, 5/18). Использование противодействующей массы позволяет уменьшить максимальное давление пороховых газов, однако при этом усложняется конструкция заряда и увеличивается его вес.

Наиболее близким к заявляемому является "Пороховой заряд артиллерийской системы с повышенной дальностью стрельбы" (см. RU 2075030, МПК F 42 В 5/05, 10.03.1997), выполненный в виде набора пороховых шашек, забронированных по наружной поверхности с цилиндрическими каналами и расположенных в безоткатном орудии между снарядом и соплом. Недостаток известного заряда состоит в том, что пороховые шашки во время выстрела выбрасываются через сопло газовым потоком, при этом снижаются внутрибаллистические характеристики заряда.

Технический результат настоящего изобретения состоит в улучшении внутрибаллистических характеристик порохового заряда для безоткатного орудия путем газодинамического удержания пороховых элементов в канале ствола во время выстрела.

Указанный технический результат достигается тем, что пороховой заряд, расположенный между соплом (1) и снарядом (2), состоит из пороховых элементов, имеющих форму цилиндрических прутка с центральным каналом (3). Пороховой заряд отличается тем, что пороховые элементы располагаются параллельно оси ствола (4) безоткатного орудия, при этом центральный канал (3) выполнен закрытым со стороны (5), обращенной к снаряду (2), и открытым со стороны (6), обращенной к соплу (1) безоткатного орудия. Такая конструкция пороховых элементов обеспечивает истечение пороховых газов при выстреле из центрального канала (3) в направлении сопла (1). Это создает реактивную силу, действующую на пороховые элементы в сторону снаряда (2) и препятствующую выбросу пороховых элементов через сопло (1).

Для увеличения силы, действующей на пороховой элемент и направленной от сопла (1), а также для обеспечения прогрессивного газоприхода при горении заряда предлагается покрыть наружную поверхность пороховых элементов, по крайней мере, частично со стороны (5), обращенной к снаряду (2), бронирующим составом (7).

Для увеличения силы, действующей во время выстрела на пороховой элемент и направленной от сопла (1), предлагается пороховые элементы выполнить таким образом, что торцевая поверхность прутков у открытой стороны центрального канала образована одним или несколькими участками поверхности (8), расположенными под острым углом к оси канала (3). Таким образом, уменьшается донное сопротивление прутков при обтекании пороховыми газами.

Другой способ достижения указанного технического результата состоит в том, что пороховой заряд, расположенный между соплом (1) и снарядом (2), состоит из пороховых элементов, выполненных из цилиндрического прутка со сквозным каналом (3), открытым с обеих сторон. При этом пороховой элемент выполнен путем его изгиба посредине так, что образованные при этом половины прутка параллельны друг другу и располагаются параллельно оси ствола (4) с открытым сквозным каналом (3) со стороны сопла (1).

Для увеличения силы, действующей во время выстрела на пороховой элемент и направленной от сопла (1), а также для обеспечения прогрессивного газоприхода при горении заряда предлагается покрыть наружную поверхность пороховых элементов, по крайней мере, частично с изогнутой стороны (5), бронирующим составом (7).

Для увеличения силы, действующей во время выстрела на пороховой элемент и направленной от сопла (1), предлагается пороховые элементы выполнить таким образом, что торцевая поверхность изогнутых прутков у открытой стороны центрального канала образована одним или несколькими участками поверхности (8), расположенными под острым углом к оси канала. Таким образом, уменьшается донное сопротивление прутков при обтекании пороховыми газами.

Для создания импульса силы, направленного на пороховой заряд от сопла (1), при воспламенении воспламенитель (9) целесообразно расположить между пороховым зарядом и соплом (1).

Широко известен пороховой заряд, состоящий из пороховых элементов, имеющих форму цилиндрического прутка с центральным каналом, открытым с одной стороны и закрытым с другой, так называемый заряд "щеточной" конструкции. У известного заряда пороховые элементы жестко приклеены к дну камеры ракетного двигателя, и их удержание в камере во время работы двигателя осуществляется механической связью. Отличие заявляемого порохового заряда от известного заряда "щеточной" конструкции состоит в том, что пороховые элементы не связаны жестко с зарядной камерой и между собой. Это позволяет отказаться от дополнительной камеры, к которой приклеиваются пороховые элементы, а следовательно, облегчить заряд и упростить его изготовление.

Сущность заявляемого изобретения показана на четырех фигурах.

На фиг.1 показан пороховой элемент в виде цилиндрического прутка с центральным каналом (3), открытым со стороны (6), обращенной к соплу, и закрытым со стороны (5), обращенной к снаряду.

Для увеличения силы, действующей на пороховой элемент и направленной от сопла (1), а также для обеспечения прогрессивного газоприхода во время выстрела пороховой пруток со стороны закрытого конца (5) центрального канала (3), по крайней мере, частично покрыт бронирующим составом (7).

Для увеличения силы, действующей во время выстрела на пороховой элемент и направленной от сопла (1), путем уменьшения донного сопротивления при обтекании прутка пороховыми газами, торцевая поверхность у открытой стороны (6) центрального канала (3) образована одним или несколькими участками поверхности (8), расположенными под острым углом к оси канала (3).

На фиг.2 показан пороховой заряд для безоткатного орудия, расположенный между соплом (1) и снарядом (2). Пороховые элементы выполнены в виде прутков с центральным каналом (3), расположенных параллельно оси ствола (4). Центральный канал (3) выполнен закрытым со стороны (5), обращенной к снаряду (2), и открытым со стороны (6), обращенной к соплу (1). Пороховой пруток с закрытой стороны (5) канала (3), по крайней мере, частично покрыт бронирующим составом (7). Торцевая поверхность прутка у открытой стороны (6) центрального канала (3) образована одним или несколькими участками поверхности (8), расположенными под острым углом к оси канала (3). Воспламенительный заряд (9) расположен между соплом (1) и пороховым зарядом. Объем между соплом (1) и пороховым зарядом обозначен позицией (10). Объем между снарядом (2) и пороховым зарядом обозначен позицией (11).

На фиг.3 показан пороховой элемент, выполненный из цилиндрического прутка со сквозным каналом (3) путем его изгиба посредине.

Для увеличения силы, действующей на пороховой элемент и направленной от сопла (1), а также для обеспечения прогрессивного газоприхода во время выстрела пороховой пруток с изогнутой стороны (5), по крайней мере, частично покрыт бронирующим составом (7).

Для увеличения силы, действующей во время выстрела на пороховой элемент и направленной от сопла (1), путем уменьшения донного сопротивления при обтекании прутка пороховыми газами торцевая поверхность у открытой стороны (6) центрального канала (3) образована одним или несколькими участками поверхности (8), расположенными под острым углом к оси канала (3). Нижняя часть искривленного участка порохового элемента обозначена позицией (12).

На фиг.4 показан пороховой заряд для безоткатного орудия, расположенный между соплом (1) и снарядом (2). Заряд состоит из пороховых элементов, выполненных из цилиндрического прутка со сквозным каналом (3), открытым с обеих сторон. При этом пороховой элемент выполнен путем его изгиба посредине так, что образованные при этом половины прутка параллельны друг другу и располагаются параллельно оси ствола (4) с открытым сквозным каналом (3) со стороны сопла (1).

Для увеличения силы, действующей на пороховой элемент и направленной от сопла (1), а также для обеспечения прогрессивного газоприхода во время выстрела пороховой пруток с изогнутой стороны (5), по крайней мере, частично, покрыт бронирующим составом (7).

Для увеличения силы, действующей во время выстрела на пороховой элемент и направленной от сопла (1), путем уменьшения донного сопротивления при обтекании прутка пороховыми газами торцевая поверхность у открытой стороны (6) центрального канала (3) образована одним или несколькими участками поверхности (8), расположенными под острым углом к оси канала (3). Нижняя часть искривленного участка порохового элемента обозначена позицией (12). Воспламенительный заряд (9) расположен между соплом (1) и пороховым зарядом. Объем между соплом (1) и пороховым зарядом обозначен позицией (10). Объем между снарядом (2) и пороховым зарядом обозначен позицией (11).

Пороховой заряд по п.1 формулы изобретения (фиг.2) работает следующим образом.

После подачи инициирующего импульса на воспламенитель (9) начинается его горение. Образовавшиеся при этом газы сообщают пороховым элементам импульс силы, направленный от сопла, и воспламеняют их. Пороховые элементы горят по поверхности, не покрытой бронирующим составом (7), в том числе и по поверхности канала (3). Истекающие из канала (3) пороховые газы создают реактивную силу, направленную от сопла (1), препятствуя тем самым выбросу пороховых элементов из канала ствола (4).

Если поверхность (8) порохового элемента образует с осью канала (3) острый угол, то улучшается ее обтекание и увеличивается давление на эту поверхность, препятствуя выбросу пороховых элементов из ствола.

Под действием давления пороховых газов начинается движение снаряда (2) и увеличивается объем (11) между снарядом и пороховым зарядом. Пороховые газы, заполняющие этот объем, обтекают пороховые элементы, увлекая их за собой.

Образующиеся при горении газы истекают из сопла (1). При постоянной поверхности горения и постоянном объеме заснарядного пространства в стволе устанавливается постоянное равновесное давление пороховых газов. Уменьшение давления газов, вызванное увеличением объема заснарядного пространства, компенсируется прогрессивным газоприходом, который обеспечивается бронирующим составом (7).

Таким образом, заявляемый пороховой заряд для безоткатного орудия обеспечивает разгон снаряда (2) с постоянным ускорением, при этом достигается максимальная дульная скорость при заданном максимальном давлении пороховых газов, либо минимальное давление газов при заданном значении дульной скорости.

Работоспособность заявленного порохового заряда следует из предельного случая, когда вся наружная поверхность пороховых элементов покрыта бронирующим составом (7). В этом случае, в процессе выстрела горение происходит только по поверхности центрального канала (3), откуда газы истекают в объем (10), расположенный между пороховым зарядом и соплом (1). В объем (11), расположенный между снарядом (2) и пороховым зарядом, газы перетекают из объема (10), следовательно, давление газов в объеме (10) выше, чем в объеме (11). Таким образом, на пороховые элементы, кроме реактивной силы от истекающих из канала (3) газов, действует разность давлений в объемах (10) и (11), то есть действуют силы, направленные от сопла (1), что обеспечивает нахождение порохового заряда в канале ствола во время всего периода выстрела.

Необходимая доля наружной поверхности пороховых элементов, покрытой бронирующим составом (7), зависит от баллистических характеристик конкретного выстрела (масса снаряда (2), масса порохового заряда, толщина горящего свода порохового элемента, диаметр канала (3), максимальное давление пороховых газов, площадь канала ствола (4), площадь критического сечения сопла (1)).

Пороховой заряд по п.4 формулы изобретения (фиг.4) работает следующим образом.

После подачи инициирующего импульса на воспламенитель (9) начинается его горение. Образовавшиеся при этом газы сообщают пороховым элементам импульс силы, направленный от сопла, и воспламеняют их. Пороховые элементы горят по поверхности, не покрытой бронирующим составом (7), в том числе и по поверхности канала (3). Истекающие из канала (3) пороховые газы создают реактивную силу, направленную от сопла (1), препятствуя тем самым выбросу пороховых элементов из канала ствола (4).

Если поверхность (8) порохового элемента образует с осью канала (3) острый угол, то улучшается ее обтекание и увеличивается давление на эту поверхность, препятствуя выбросу пороховых элементов из ствола.

Под действием давления пороховых газов начинается движение снаряда (2) и увеличивается объем (11) между снарядом и пороховым зарядом. Пороховые газы, заполняющие этот объем, обтекают пороховые элементы, увлекая их за собой, в том числе взаимодействуя с нижней частью искривленного участка порохового элемента (12). Таким образом, возникает дополнительная сила, препятствующая выбросу пороховых элементов из ствола.

Образующиеся при горении газы истекают из сопла (1). При постоянной поверхности горения и постоянном объеме заснарядного пространства в стволе устанавливается постоянное равновесное давление пороховых газов. Уменьшение давления газов, вызванное увеличением объема заснарядного пространства, компенсируется прогрессивным газоприходом, который обеспечивается бронирующим составом (7).

Таким образом, заявляемый пороховой заряд для безоткатного орудия обеспечивает разгон снаряда (2) с постоянным ускорением, при этом достигается максимальная дульная скорость при заданном максимальном давлении пороховых газов, либо минимальное давление газов при заданном значении дульной скорости.

Работоспособность заявленного порохового заряда следует из предельного случая, когда вся наружная поверхность пороховых элементов покрыта бронирующим составом (7). В этом случае, в процессе выстрела горение происходит только по поверхности центрального канала (3), откуда газы истекают в объем (10), расположенный между пороховым зарядом и соплом (1). В объем (11), расположенный между снарядом (2) и пороховым зарядом, газы перетекают из объема (10), следовательно, давление газов в объеме (10) выше, чем в объеме (11). Таким образом, на пороховые элементы, кроме реактивной силы от истекающих из канала (3) газов, действует разность давлений в объемах (10) и (11), то есть действуют силы направленные от сопла (1), что обеспечивает нахождение порохового заряда в канале ствола во время всего периода выстрела.

Необходимая доля наружной поверхности пороховых элементов, покрытой бронирующим составом (7), зависит от баллистических характеристик конкретного выстрела (масса снаряда (2), масса порохового заряда, толщина горящего свода порохового элемента, диаметр канала (3), максимальное давление пороховых газов, площадь канала ствола (4), площадь критического сечения сопла (1)).

Изобретение относится к военной технике и может быть использовано для безоткатных орудий. Пороховой заряд для безоткатного орудия (вариант 1), располагаемый в стволе между соплом и снарядом, включает пороховые элементы, которые располагаются параллельно оси ствола и выполнены в виде цилиндрических прутков с центральным каналом, закрытым со стороны снаряда и открытым со стороны сопла. Пороховой заряд для безоткатного орудия (вариант 2), располагаемый в стволе между соплом и снарядом, включает пороховые элементы, которые выполнены из цилиндрических прутков со сквозным каналом, открытым с обеих сторон, путем их изгиба посередине так, что образованные при этом половины прутков параллельны друг другу, и располагаются параллельно оси ствола с открытыми сквозными каналами со стороны сопла. Изобретение направлено на создание порохового заряда для безоткатного орудия с улучшенными внутрибаллистическими характеристиками. 2 с. и 4 з.п.ф-лы, 4 ил.

1. Пороховой заряд для безоткатного орудия, включающий пороховые элементы с центральным каналом, располагаемые в стволе между соплом и снарядом, отличающийся тем, что пороховые элементы расположены параллельно оси ствола и выполнены в виде цилиндрических прутков с центральным каналом, закрытым со стороны снаряда и открытым со стороны сопла. 2. Пороховой заряд для безоткатного орудия по п. 1, отличающийся тем, что наружная поверхность прутков со стороны закрытого конца центрального канала, по крайней мере, частично покрыта бронирующим составом. 3. Пороховой заряд для безоткатного орудия по п. 1, отличающийся тем, что торцевая поверхность прутков у открытой стороны центрального канала образована одним или несколькими участками поверхности, расположенными под острым углом к оси канала. 4. Пороховой заряд для безоткатного орудия, включающий пороховые элементы, располагаемые в стволе между соплом и снарядом, отличающийся тем, что пороховые элементы выполнены из цилиндрических прутков со сквозным каналом, изогнутых посередине так, что образованные при этом половины прутков параллельны друг другу и расположены параллельно оси ствола, сквозной канал которых открыт со стороны сопла. 5. Пороховой заряд для безоткатного орудия по п. 4, отличающийся тем, что наружная поверхность прутков с изогнутой стороны, по крайней мере, частично покрыта бронирующим составом. 6. Пороховой заряд для безоткатного орудия по п. 4, отличающийся тем, что торцевая поверхность прутков у открытых сквозных каналов образована одним или несколькими участками поверхности, расположенными под острым углом к оси канала.