АРТИЛЛЕРИЙСКИЙ МАЛОКАЛИБЕРНЫЙ ПАТРОН Российский патент 2004 года по МПК F42B5/02 

Изобретение относится к боеприпасам, а более конкретно, к артиллерийским малокалиберным патронам унитарного заряжания.

Уровень техники данной области характеризуют унитарные малокалиберные патроны для автоматических пушек, описанные в патентах RU 2095735 и 2095736. F 42 B 5/02, 1997 г., которые содержат снаряд и гильзу, включающую насыпной пороховой метательный заряд и капсюль-воспламенитель, установленный в донной ее части, сообщающиеся посредством ступенчатого канала, имеющего уширение.

По числу совпадающих признаков и технической сущности наиболее. близким аналогом предложенному патрону выбран артиллерийский малокалиберный патрон по патенту RU 2095736, F 42 B 5/02, 1997 г., в котором для воспламенения порохового метательного заряда практически во всем объеме из центра использована огнепередаточная от донного капсюля-воспламенителя трубка диаметром запального отверстия гильзы и длиной 0,3-0,5 ее высоты. Канал сообщения донного капсюля-воспламенителя с пороховым метательным зарядом имеет уширение, выполняющее функции ресивера, где выравнивается давление газоконденсированных продуктов горения и формируется воспламенительный форс.

Для увеличения начальной скорости снаряда в этом изобретении повышено газообразование высокотемпературного горения пороховой смеси метательного заряда путем дополнительного введения в состав высокоэнергетических алюминиевых пластинок оптимизированных геометрических параметров.

Организация с помощью огнепередаточной трубки равномерного центрального воспламенения метательного заряда обеспечивает выравнивание давления образующихся пороховых газов в объеме гильзы, что гарантирует стабильные внутрибаллистические характеристики выстрела и увеличение начальной скорости снаряда.

Однако недостатки известкового патрона являются продолжением его достоинств. Размещение внутри ограниченного объема гильзы огнепередаточной трубки сокращает массу порохового метательного зарядов, переуплотнение которого при снаряжении затрудняет воспламенение. Повышенная температура горения высокоэнергетического комбинированного состава метательного заряда, содержащего алюминиевые пластинки, приближается к максимальной, что снижает живучесть ствола и деталей автоматики пушек.

Селекция составляющих компонентов метательного заряда ограничивает промышленное использование известного патрона в серийном производстве.

Кроме того, эксплуатация известного патрона небезопасна, потому что развивающимся внутри гильзы рабочим давлением в диапазоне 4000-4500 кг/кв.см укрепленный кернением по торцу капсюль-воспламенитель может вышибаться в затвор пушки, куда прорываются газоконденсированные продукты сгорания метательного заряда, нанося непоправимые механические и термические разрушения.

Задачей, положенной в основу настоящего изобретения, является упрощение технологичной конструкции патрона и повышение функциональной надежности эффективного воспламенения пороха в объеме метательного заряда и безопасности эксплуатации.

Требуемый технический результат достигается тем, что в известном артиллерийском малокалиберном патроне, включающем связанные между собой снаряд и гильзу, содержащую насыпной пороховой метательный заряд, и сообщающийся с гильзой посредством канала с уширением донный капсюль-воспламенитель воспламенительного устройства, согласно изобретению воспламенительное устройство выполнено в виде совмещенного в донной части с наковаленкой цилиндрического корпуса, заполненного усилительным воспламенительным зарядом и укрепленного в обтюрирующей оболочке в форме стакана, установленной в выполненном с торца гильзы уширении канала, имеющего радиальную расточку, при этом верхний торец обтюрирующей оболочки завальцован на смонтированной в цилиндрическом корпусе с возможностью перемещения чашеподобной крышке с центральным окном, капсюль-воспламенитель установлен на наковаленке, в которой выполнено осевое отверстие, а между обтюрирующей оболочкой и цилиндрическим корпусом размещена демпфирующая прокладка.

Размещение капсюля-воспламенителя на наковаленке с осевым отверстием реакционно инициирует при выстреле воспламенительный импульс при формировании калиброванного остронаправленного форса на воспламенение усилительного заряда корпуса, что обеспечивает требуемое функционирование и расчетное газодинамическое воспламенение метательного заряда гильзы.

Крепление корпуса капсюля-воспламенителя, в обтюрирующей оболочке, выполненной в форме стакана предотвращает прорыв газообразных продуктов горения метательного заряда в автоматику пушки.

Обтюрирующая оболочка простой и технологичной формы стакана, сопрягаемого при сборке с корпусом, кратно повысила механическую прочность воспламеняющего устройства, образуя единую несущую конструкцию с утолщенным дном слоеной структуры.

Установка демпфирующей прокладки между дном оболочки и дном корпуса, в динамически нагружаемом сечении, предохраняет капсюль-воспламенитель от механического разрушающего воздействия бойка автоматики пушки, гася энергию удара на границах раздела многослойной поперечной структуры и пластичностью материала прокладки.

Смонтированная с возможностью осевого перемещения относительно корпуса чашеобразная крышка, помещенная над усилительным воспламенительным зарядом, выполняет функции плунжера.

При продольном движении в динамике процесса выстрела крышка разгинает завальцовку торца оболочки, которая, радиально деформируясь, автоматически надежно обтюрирует объем гильзы без специальных механизмов и дополнительных алиментов.

Во-вторых, когда корпус с крышкой телескопически раскрываются, на месте крепежных элементов высвобождается объем, образующий ресивер, дополнительно увеличивающий объем, где аккумулируется потенциальная анергия для более плавного термодинамического превращения пиротехнического состава в воспламенительный импульс, который без преждевременного прорыва через затравочное отверстие канала дна гильзы передается практически на всю протяженность порохового метательного заряда и обеспечивает одновременное воспламенение его изнутри.

Эти конструктивные признаки и их взаимодействие в динамике инициирования выстрела повышают надежность воспламенения и стабильность горения пороха метательного заряда, улучшая тем самым баллистику снаряда.

Дополнительное замковое крепление крышки корпуса посредством завальцовки торца обтюрирующей оболочки обеспечивает концентрацию анергии горения усилительного заряда для более динамичного воспламенения во всем объеме пороха метательного заряда гильзы, чти способствует повышению начальной скорости боеприпаса и дальности его полета.

Размещение уширения ступенчатого канала в торце дна гильзы обеспечило сборку предложенной конструкции более эффективного воспламенительного устройства, исключив огнепередаточную трубку и высвободив тем самым объем гильзы для дополнительного пороха метательного заряда, при том, что функции ресивера выполняет подвижно установленная в корпусе чашеобразная крышка.

Выполнение в уширении ступенчатого канала дна гильзы радиальной проточки обеспечивает надежное механическое крепление в ней несущей оболочки, пластически деформируемой давлением пороховых газов в корпусе при сгорании усилительного заряда, что предотвращает недопустимое вышибание воспламенительного устройства в затвор оружия.

Изобретение обеспечило упрощение конструкции патрона, а его отличительные признаки - повышение функциональной надежности и эффективности основного назначении, что улучшает баллистические характеристики боеприпасов.

Новая взаимосвязь предложенных конструктивных элементов с известными сообщили новое качество воспламенительному устройству, выполняющую дополнительные функции:
- обтюрирование и герметичное запирание объема гильзы при выстреле;
- замедленное формирование высокоэнергетического теплового импульса, передаваемого по центру вдоль порохового метательного заряда увеличенной массы, обеспечивая его воспламенение в объеме, интенсивное и стабильное горение.

Предложенная конструкция более универсальна по возможности применения различных по чувствительности и энергетике пиротехнических составов капсюля-воспламенителя и усилительного воспламенительного заряда.

Следовательно, каждый существенный признак необходим, а их совокупность в устойчивой взаимосвязи являются достаточными для достижения новизны качества, неприсущей признакам в разобщенности, то есть получена не сумма эффектов, а эффект суммы при решении поставленной технической задачи.

Сущность изобретения поясняется чертежом, который имеет чисто иллюстративную цель и не ограничивает объема прав формулы, где схематично изображены:
на фиг.1 - артиллерийский малокалиберный патрон;
на фиг.2 - воспламенительное устройство, вид А на фиг.1;
на фиг.3 - то же, при срабатывании.

Артиллерийский 30-мм осколочный трассирующий патрон (фиг.1) структурно включает в состав головной взрыватель 1, корпус 2 снаряда, содержащий наполнение 3 взрывчатого вещества, ведущее устройство 4 и трассирующий заряд 5, а также гильзу 6, в донной части которой смонтировано воспламенительное устройство 7, заполненную пороховым метательным зарядом 8, взаимодействующим с трассирующим зарядом 5 корпуса 2 снаряда.

Предлагаемое воспламенительное устройство 7 включает (фиг.2) цилиндрический корпус 9 в форме стакана, совмещенный и донной части с наковаленкой 10, которые образуют две камеры 11, 12 верхнюю и нижнюю соответственно. В нижней камере 12 смонтирован капсюль-воспламенитель 13, содержащий колпачок 14 с ударно-воспламенительным составом 15, а верхняя камера 11 заполнена усилительным воспламенительным составом пиротехнического заряда 16.

В наковаленке 10 выполнено осевое запальное отверстие 17, непосредственно связанное с капсюлем-воспламенителем 13.

Заряд 16 сверху покрыт герметизирующей фольгой 18, на которой расположена чашеобразная крышка 19 с центральным выходным окном 20, установленная с возможностью осевого перемещения относительно корпуса 9 при функционировании, являясь ее телескопическим продолжением.

Корпус 9 помещен в сопрягаемой оболочке 21, выполненный в форме стакана, между массивным дном которого и дном корпуса 9 установлена демпфирующая прокладка 22, латунная пластинка.

Через верхний торец корпуса 9 на крышку 19 завальцован верхний торец оболочки 21, осуществляя тем самым геометрическое и силовое замыкание всех структурных элементов описанного воспламенительного устройства 7 и формируя его в качестве автономного изделия для хранения и транспортирования на комплектование при сборке патронов, предпочтительно артиллерийских малокалиберных.

Воспламенительное устройство 7 установлено в уширении 23 ступенчатого канала донной части гильзы 6 внатяг оболочки 21 и затравочным отверстием 24 сообщается с метательным зарядом 8 гильзы 6. На боковой поверхности уширения 23, примерно посередине, выполнена радиальная проточка 25 глубиной, сопоставимой с толщиной стенки оболочки 21.

Функционирует патрон с предложенным воспламенительным устройством 7 следующим образом. При выстреле ударом бойка оружия колпачок 14 капсюля-воспламенителя 12, реакционно деформируясь, динамично перемещает на наковаленку 10 ударно-воспламенительный состав 15 на основе тринитрарезорцината свинца (ТНРС), который инициируется и воспламеняется.

На поверхностях демпфирующей пластичной прокладки 22 (границах раздела слоистой структуры дна воспламенительного устройства 7) гасится энергия удара бойка, чем предотвращается механический пролом дна оболочки 21 и разгерметизация объемов воспламенительного устройства 7 и гильзы 6 с метательным пороховым зарядом 8.

Сконцентрированный по центру форс пламени от состава 15 непосредственно передается через осевое отверстие 17 наковаленки 10 на пиротехнический усилительный заряд 16, воспламеняя его.

Предложенная конструкция обеспечивает нормальное функционирование патрона при технической разнородности порохов метательного заряда 8 по разбросу теплофизических характеристик, зависящих от плотности заряжания, азотистости и флегматизации состава, форме, величине и пористости зерен и пр., путем варьирования мощности термического импульса капсюля воспламенителя 12, например выбором типа ударно-воспламенительного состава 15.

Так, температура термодинамического процесса взрывчатого превращения альтернативного состава 15 на основе ТНРС ниже, чем у гремучертутного состава, но первый сохраняется при температуре до 80 градусов С, тогда как второй, более чувствительный - не выше 50 градусов С, что расширяет выбор и область применения.

При этом следует отметить, что штамповым инструментом обеспечивается варьирование соотношения объемов обеих камер 11, 12 корпуса 9 воспламенительного устройства 7 за счет регулирования глубины штамповки и толщины дна корпуса 9 и высоты наковаленки 10, что позволяет соответственно наменять массу заряда 16 в камере 11 для адаптирования различных пиротехнических составов.

Возрастающим давлением газообразных продуктов горения усилительного заряда 16 крышка 19 перемещается вдоль корпуса 9 и отгинает завальцовку торца оболочки 21, до упора в ступень посадочного уширения 23 канала в донной части гильзы 6, обтюрируя при этом ее объем и, следовательно, объем гильзы, а корпус 9 совместно с оболочкой 21 радиально деформируются в свободный объем проточки 25, осуществляя замковое соединение за счет геометрического замыкания оболочки 21 с гильзой 6, что предотвращает осевое перемещение воспламенительного устройства 7 назад.

Воспламенительное устройство 7 заклинивается в гильзе 6, а сплошное дно его оболочки 21 герметично изолирует объем гильзы 6.

При атом над зарядом 16 образуется ресивер 26 (фиг.3), в котором замедленно аккумулируются газообразные продукты горения пиротехнического состава усилительного заряда 16, поступающие через выходное окно 20, свободное от сгоревшей к тому времени фольги 18.

Чашеобразная крышка 19, аксиально перемещаясь под действием растущего давления в камере 11, выполняет функции телескопического корпуса 9, динамично формируя обтюрирование гильзы 6, предотвращая прорыв пороховых газов в затвор пушки, и образует ресивер 26. увеличивая объем камеры 11 для аккумулирования потенциальной энергии экспрессивного направленного выброса воспламенительного форса в центр метательного порохового заряда 8 гильзы 6, который в объеме сгорает быстрее, что гарантированно обеспечивает заданный газодинамический режим горения порохового наполнения 3 и требуемый метательный импульс боеприпасу, сообщая ему расчетную начальную скорость.

Тепловой энергией горения метательного заряда 8 воспламеняется трассирующий заряд 5 корпуса 2, газоконденсатная фаза которого дополнительно увеличивает метательный импульс.

Положительные результаты испытаний стрельбой опытной партии 30-мм артиллерийских патронов с воспламенительным устройством по настоящему изобретению, в которой варьировались марки и масса пиротехнических составов, подтвердили стабильность полученных аэродинамических характеристик снарядов. Изделие рекомендовано для постановки на вооружение.

Проведенный сопоставительный анализ предложенной конструкции капсюля-воспламенителя с выявленными аналогами уровня техники, ив которого явным образом изобретение не следует для специалиста по боеприпасам, показал, что она не известна, а с учетом возможности промышленного серийного изготовления можно сделать вывод о соответствии критериям патентоспособности.

Изобретение относится к боеприпасам, а более конкретно к артиллерийским малокалиберным патронам унитарного заряжания. Артиллерийский малокалиберный патрон содержит связанные между собой снаряд и гильзу, включающую насыпной пороховой метательный заряд и донный капсюль-воспламенитель, сообщающиеся посредством канала с уширением, при этом капсюль-воспламенитель установлен на наковаленке корпуса, заполненного усилительным воспламенительным зарядом и укрепленного в обтюрирующей оболочке в форме стакана с демпфирующей прокладкой на дне, а верхний ее торец завальцован на чашеподобной выполненной с центральным окном крышке, смонтированной в корпусе с возможностью продольного перемещения, причем оболочка установлена в выполненном с торца гильзы уширении канала, который имеет радиальную проточку. Предложенное техническое решение обеспечивает повышение безопасности эксплуатации и функциональной надежности конструкции универсального патрона. При этом повышена динамика воспламенения и стабильность горения пороха метательного заряда, улучшающие баллистику снаряда. 3 ил.

Артиллерийский малокалиберный патрон, включающий связанные между собой снаряд и гильзу, содержащую насыпной пороховой метательный заряд, и сообщающийся с гильзой посредством канала с уширением донный капсюль-воспламенитель воспламенительного устройства, отличающийся тем, что воспламенительное устройство выполнено в виде совмещенного в донной части с наковаленкой цилиндрического корпуса, заполненного усилительным воспламенительным зарядом и укрепленного в обтюрирующей оболочке в форме стакана, установленной в выполненном с торца гильзы уширении канала, имеющего радиальную проточку, при этом верхний торец обтюрирующей оболочки завальцован на смонтированной в цилиндрическом корпусе с возможностью перемещения чашеподобной крышке с центральным окном, капсюль-воспламенитель установлен на наковаленке, в которой выполнено осевое отверстие, а между обтюрирующей оболочкой и цилиндрическим корпусом размещена демпфирующая прокладка.