МАЛОКАЛИБЕРНЫЙ НЕТОКСИЧНЫЙ СНАРЯД ПРОНИКАЮЩЕГО ДЕЙСТВИЯ Российский патент 2004 года по МПК F42B12/04 F42B12/74 

Настоящее изобретение относится к малокалиберному снаряду проникающего действия. Более предпочтительно снаряд проникающего действия содержит оболочку, покрывающую последовательно выровненные сердечники. Твердость переднего сердечника превышает твердость заднего сердечника, обладающего твердостью по Бринелю в пределах от приблизительно 20 до приблизительно 50.

Снаряды проникающего действия малого калибра, диаметром менее 1,3 см (0,5 дюйма), применяются вооруженными силами всего мира. Вооруженные силы США и НАТО применяют в огромных количествах патроны М855 с пулями проникающего действия массой 4 г (62 грана). Пули МВ55 содержат два последовательно выровненных сердечника, заключенных в латунную оболочку. Стальной сердечник расположен в носовой части пули, а свинцовый сердечник массой 2,1 г (32 грана) заштампован в заднюю часть. Обычно хвостовая часть пули бывает скошена в целях достижения баллистической устойчивости и улучшения аэродинамических свойств. При общей массе 4 г (62 грана) пуля М855 обладает кинетической энергией, позволяющей с расстояния 600 м пробить стальной лист калибра 10.

Снаряды проникающего действия описаны в патенте США № 740914, выданном Платцу, и в патенте США №5009166, выданном Билсбюри и др.

Наиболее близким аналогом для заявленного снаряда является техническое решение, известное из патента US 4619203, МПК 7 F 42 B 12/02, 28.10.1986, стр.1, а для способа - техническое решение, известное из патента RU 2077022 С1, МПК 7 F 42 B 30/02, публ. 10.04.1997, стр.1-4, фиг.1-3.

Известный малокалиберный снаряд проникающего действия содержит первый сердечник и второй сердечник, последовательно выровненный с первым сердечником, причем твердость первого сердечника превышает твердость второго сердечника и оболочку, покрывающую первый и второй сердечники, причем оболочка имеет оживальную носовую часть, прилегающую к первому сердечнику и скошенную под углом заднюю часть, прилегающую ко второму сердечнику, и в общем цилиндрическую боковую стенку, расположенную между оживальной носовой частью и скошенной под углом задней частью.

Известный способ изготовления снаряда проникающего действия включает следующие операции: обеспечивают заготовку оболочки, имеющую оживальную носовую часть и боковые стенки, ограничивающие полость, обрабатывают первый сердечник с доведением его твердости до первого значения, обрабатывают второй сердечник с доведением его твердости до второго значения, которая ниже твердости первого сердечника, последовательно вводят первый и второй сердечник в указанную полость, в которой первый сердечник прилегает к оживальной носовой части и механически деформируют указанную заготовку оболочки для закрепления первого и второго сердечника внутри полости, формируя скошенную под углом заднюю часть, прилегающую ко второму сердечнику.

При ударе стального сердечника о цель сжимающие усилия вызывают вздутие движущегося за ним свинцового сердечника. Вздутие свинцового сердечника обладает диаметром, превышающим диаметр отверстия, образованного в цели стальным проникающим сердечником. Это вызывает деформацию свинцового сердечника на поверхности цели с передачей кинетической энергии не стальному сердечнику, а поверхности цели.

Большое количество снарядов проникающего действия расходуют на стрельбищах в ходе военных учений. Большое количество свинца, содержащееся в снарядах проникающего действия, затрудняет и делает дорогостоящим восстановление природной среды на стрельбищах.

В связи с этим сохраняется необходимость в получении снаряда проникающего действия, свободного от недостатков, присущим существующим техническим решениям.

Соответственно среди целей изобретения можно указать предложение усовершенствованного нетоксичного снаряда проникающего действия и способа изготовления такого снаряда. Отличием предлагаемого изобретения является то, что снаряд содержит последовательно выровненные первый и второй сердечники, заключенные в оболочку. Задний сердечник обладает твердостью по Бринелю в пределах от приблизительно 20 до приблизительно 50. Два сердечника предпочтительно не скрепляются между собой и остаются разделенными после удара о цель.

Другим отличием предлагаемого изобретения является то, что второй сердечник обладает достаточной твердостью для того, чтобы противостоять деформации при ударе снаряда о цель, и в то же время поддается деформации под воздействием механических процессов формирования пули.

Среди преимуществ снаряда проникающего действия и способа его изготовления, в соответствии с настоящим изобретением, можно указать, что он практически не содержит свинца и не наносит ущерба окружающей среде. Второе преимущество заключается в том, что задний сердечник обладает твердостью, достаточной для того, чтобы противостоять деформации, что способствует увеличению количества кинетической энергии, передающейся первому сердечнику при ударе о цель. Другое преимущество заключается в том, что в предпочтительных вариантах реализации два сердечника не скреплены между собой и после удара о цель действуют по существу независимо. Еще одно преимущество заключается в том, что снаряд можно легко изготавливать с помощью механических процессов деформации.

Согласно изобретению предлагается малокалиберный снаряд проникающего действия. Малокалиберный снаряд проникающего действия содержит выровненные последовательно первый сердечник и второй сердечник. Твердость переднего сердечника превышает твердость заднего сердечника, обладающего твердостью по Бринелю в пределах от приблизительно 20 до приблизительно 50. Оболочка покрывает и первый, и второй сердечники, причем оболочка имеет стрельчатую носовую часть, прилегающую к первому сердечнику, и скошенную под углом заднюю часть, прилегающую ко второму сердечнику. Между стрельчатой носовой частью и скошенной под углом задней частью расположены по существу цилиндрические боковые стенки.

В соответствии со вторым объектом предлагаемого изобретения раскрывается способ изготовления малокалиберного снаряда проникающего действия. Предлагается заготовка оболочки со стрельчатой носовой частью и в целом цилиндрическими боковыми стенками. Первый сердечник подвергают обработке с доведением его твердости до первого значения, а второй сердечник подвергают обработке с доведением его твердости до второго значения. Второе значение твердости одновременно остается меньше первого значения и составляет от 20 до 50 по Бринелю. Сначала первый, а затем второй сердечник последовательно вставляют в заготовку оболочки таким образом, чтобы первый сердечник прилегал к стрельчатой носовой части. Затем заготовку оболочки подвергают механической деформации с образованием загиба у основания и скошенной под углом задней части, прилегающей ко второму сердечнику.

Перечисленные цели, особенности и преимущества предлагаемого изобретения станут более очевидными после рассмотрения приведенных ниже описания и чертежей.

На фиг.1 показано изображение в поперечном разрезе малокалиберного снаряда проникающего действия, выполненного согласно существующего уровня техники;

на фиг.2 и 3 показан в поперечном разрезе сдеформированный задний сердечник грибовидной формы как недостаток существующего уровня техники;

на фиг.4 показана в поперечном разрезе степень сжатия цели, ведущая к разрушению снаряда проникающего действия, выполненного согласно существующего уровня;

на фиг.5 показано изображение в поперечном разрезе снаряда проникающего действия, являющегося предметом настоящего изобретения;

на фиг.6 показан снаряд проникающего действия, изготовленный в соответствии со способом, являющимся предметом настоящего изобретения;

на фиг.7 и 8 показаны преимущества настоящего изобретения, в котором первый и второй сердечники не скреплены между собой.

На фиг.1 показан снаряд проникающего действия 10 из патрона М855, выполненный согласно существующему уровню техники. Снаряд проникающего действия 10 имеет первый сердечник 12 и второй сердечник 14, последовательно выровненные вдоль продольной оси 16 снаряда проникающего действия 10.

Первый сердечник 12 выполнен из стали, а второй сердечник 14 - из свинца.

Первый сердечник 12 и второй сердечник 14 покрыты латунной оболочкой 18. Латунная оболочка 18 имеет стрельчатую носовую часть 20, прилегающую к переднему концу 22 первого сердечника 12. Здесь передним концом обозначается концевая часть компонента, которая находится ближе к носовой части снаряда проникающего действия 10 во время полета. Задним концом обозначается противоположная часть компонента, более удаленная от носовой части снаряда проникающего действия во время полета.

Прилегающие к заднему концу 24 второго сердечника 14 задние боковые стенки 25 латунной оболочки 18 скошены под углом для улучшения баллистической устойчивости и аэродинамических характеристик полета, включая уменьшение сопротивления воздуха. Такую конфигурацию называют в целом лодочной кормой. Между скосами 26 под углом и стрельчатой носовой частью 20 расположены в общем цилиндрические срединные боковые стенки 28.

Когда снаряд проникающего действия 10 ударяется о бронированную цель, такую как сталь калибра 10, показатели удара оказываются связанными с рядом недостатков. Как показано на фиг.2, когда первый сердечник 12 ударяется о бронированную цель, скорость снаряда проникающего действия 10 резко снижается. Кинетическая энергия второго сердечника 14 подвергает мягкий свинец второго сердечника деформации сжатия о задний конец 32 первого сердечника 12 с образованием вспучивания 34. Обычно при проникновении сердечников в бронированную цель латунная оболочка 18 отслаивается.

Как показано на фиг.3, диаметр вспучивания 34 больше диаметра отверстия 36, образованного в бронированной цели 30 первым сердечником 12. Второй сердечник 14 расплескивается по поверхности 38 бронированной цели 30, и только часть его кинетической энергии передается первому сердечнику 12.

Другой недостаток, который проявляет себя в том случае, когда сердечник представлен единым целым или множеством частей, скрепленных между собой таким образом, чтобы действовать как единое целое, проиллюстрирован на фиг.4. Когда первый сердечник прошивает бронированную цель 30, образуя отверстие 36, боковые стенки 40 подвергаются пластической и упругой деформации для того, чтобы пропустить снаряд проникающего действия 10. Вдоль боковых стенок возникает направленное в противоположном направлении сжимающее усилие 42, стремящееся к уменьшению диаметра отверстия 36. Сжимающее усилие 42 препятствует прохождению через отверстие 36 снаряда проникающего действия. В случае поглощения всей кинетической энергии снаряда проникающего действия 10 снаряд останавливается, оставаясь частично погруженным в бронированную цель 30. Поскольку снаряд проникающего действия 10 предназначен для того, чтобы нанести ущерб внутри цели, неспособность прошить броню цели означает неудачный выстрел.

На фиг.5 показан являющийся предметом настоящего изобретения снаряд проникающего действия 50. Снаряд проникающего действия 50 не имеет недостатков, присущих описанному выше существующему уровню техники. Снаряд проникающего действия содержит много компонентов, сходных с компонентами применяемых снарядов проникающего действия, показанных на фиг.1, и описание этих сходных компонентов не повторяется. Скорее описание этих упомянутых выше сходных компонентов включено в снаряд проникающего действия 50.

Снаряд проникающего действия 50 содержит первый сердечник 52 и второй сердечник 54. Первый сердечник 52 и второй сердечник 54 последовательно выровнены вдоль продольной оси 16 снаряда проникающего, действия, 50, причем первый сердечник 52 размещен перед вторым сердечником 54. Оболочка 18, обычно выполненная из латуни (сплава меди и цинка) или стали, плакированной медью, покрывает первый сердечник 52 и второй сердечник 54. Первый сердечник относительно тверд. Под относительной твердостью подразумевается, что при определении твердости при стандартных условиях испытаний и при комнатной температуре первый сердечник 52 обладает твердостью, превышающей твердость второго сердечника 54. Подходящие для изготовления первого сердечника материалы включают в себя сталь, вольфрам и карбид вольфрама.

Второй сердечник обладает твердостью по Бринелю в пределах от приблизительно 20 до приблизительно 50, и наиболее предпочтительно твердостью по Бринелю в пределах от приблизительно 35 до приблизительно 45. Твердость по Бринелю представляет собой число - НВ, связанное с приложенной нагрузкой и площадью поверхности постоянного отпечатка шарового индентора, рассчитанное по формуле:

HB=2P/πD(D²-d²)^0,5, где:

Р - приложенная нагрузка в килограмм-силах,

D - диаметр вдавливаемого шарика в миллиметрах, и

d - средний диаметр полученного отпечатка в миллиметрах.

Если твердость по Бринелю превышает приблизительно 50, то процессы механического обжима, применяемые при стандартном изготовлении пуль, оказываются неэффективными для формирования “кормы шлюпки”. В этом случае для получения “кормы шлюпки” нужно обрезать или обтачивать заднюю часть сердечника и в процессе обертывания оболочки вокруг излишне твердого сердечника сцепление оболочки с сердечником оказывается ограниченным. В результате между оболочкой и “кормой шлюпки” образуется зазор, достигающий 0,051 см (0,020 дюйма). При выстреле таким снарядом движущие газы проникают в зазор между оболочкой и сердечником, вызывая искажение конфигурации оболочки, что ведет к потере точности и стабильности. Для того, чтобы не допустить такого искажения, в основание следует ввести мягкий материал типа свинца, чтобы воспрепятствовать проникновению движущих газов.

В случае, если твердость по Бринелю второго сердечника ниже приблизительно 20, происходит вспучивание заднего сердечника и потеря кинетической энергии, связанная с расплескиванием.

Материалами, подходящими для изготовления второго сердечника, являются ковкие материалы, которые включают медь и медные сплавы, сплавы висмута и олова, золото, серебро, певтер (сплав олова со свинцом и мышьяком) и органические полимеры, такие как нейлон или резина, заполненные тяжелым металлом в форме порошка, таким как вольфрам или медь. Наиболее предпочтительным является сплав меди, подвергнутый отжигу, такой как сплав меди, которому Ассоциация развития медной промышленности (CDA) присвоила обозначение С10200 (при минимальном весовом содержании меди 99,95%) и который обладает твердостью по Бринелю около 42.

Менее пригодными для использования во втором сердечнике являются мягкие, поддающиеся сжатию металлы, такие как закаленный свинец (твердость по Бринелю около 7) и олово (твердость по Бринелю 4).

Способ изготовления снаряда проникающего действия, являющегося предметом настоящего изобретения, поясняется фиг.6. Заготовку оболочки формуют из ковкого металла, такого как латунь или плакированная медью сталь. Заготовка оболочки 56 имеет стрельчатую носовую часть 58, цилиндрические боковые стенки 60 середины тела и задние боковые стенка 66. Первый сердечник 52 обработан до первого значения твердости, превышающего твердость второго сердечника 54. Если первый сердечник 52 выполнен из стали, нужной твердости можно добиться путем термообработки, такой как науглероживание или механическое упрочнение.

Второй сердечник обладает твердостью по Бринелю в пределах от приблизительно 20 до приблизительно 50 и наиболее предпочтительно твердостью по Бринелю в пределах от приблизительно 35 до приблизительно 45. Затем два сердечника последовательно вводят в полость, ограниченную заготовкой рубашки 56, причем первый сердечник 52 располагают рядом со стрельчатой носовой частью 58. В то время как задний конец 32 первого сердечника 52 может быть связан с передним концом 62 второго сердечника 54, в предпочтительных вариантах реализации два сердечника состыкованы друг с другом, но не скреплены между собой. Затем обжимной штамп или другое механическое деформирующее устройство деформирует заготовку оболочки 56, обеспечивая получение самой оболочки, как это раскрыто при описании фиг.5. Из задних боковых стенок 66 формируют загиб, механически закрепляющий в нужном положении первый сердечник 52 и второй сердечник 54. В ходе операции механического деформирования происходит дальнейшее деформирование заготовки оболочки 56 и второго сердечника 54 с получением "кормы шлюпки".

Первый сердечник 52 и второй сердечник 54 предпочтительно состыкованы друг с другом, но не скреплены между собой. Как показано на фиг.7, когда кинетическая энергия снаряда достаточно велика, и первый сердечник 52, и второй сердечник 54 прошивают бронированную цель 30, и внутри цели оказывается два снаряда вместо одного, значительно увеличивая нанесенный ущерб.

Как показано на фиг.8, в случае, если кинетическая энергия снаряда несколько меньше той, которой обладает снаряд, показанный на фиг.7, например в случае, если расстояние до цели больше, что ведет к снижению скорости снаряда в момент удара, сжимающие усилия 42 вызовут уменьшение кинетической энергии второго снаряда 54 до нуля, остановив этот снаряд. Первый снаряд 52 все же оказывается внутри цели и способен нанести ущерб.

Преимущества, которые дает предлагаемое изобретение, будут более очевидны из примера, приведенного ниже.

Пример.

Были изготовлены две партии пуль проникающего действия калибра 5,56 мм, причем обе с латунной оболочкой и стальным передним сердечником. В контрольной партии позади стального сердечника вставили, последовательно выровняв, свинцовый сердечник массой 2,1 г (32 грана). Полученный контрольный снаряд имеет массу 4,0 г (62 грана). В партии, выполненной согласно настоящему изобретению, позади стального сердечника был последовательно выровнен объем подвергнутого отжигу медного сплава С10200, равный объему свинца в контрольной партии. Медный сердечник имеет массу 1,6 г (25 гран), в результате чего снаряд, имеет массу 3,6 г (55 гран).

Другие размеры снарядов из обеих партий были следующими, в см (дюймах).

Длина снаряда 2,304 (0,9070)

Длина "кормы шлюпки" 2,286 (0,0900)

Длина стального сердечника 0,8128 (0,3200)

Длина острия 1,082 (0,4260) и

Длина цилиндрической середины тела 0,9931 (0,3910)

Благодаря уменьшению массы кинетическая энергия являющегося предметом настоящего изобретения снаряда, не содержащего свинец, была на 10% меньше кинетической энергии снаряда из контрольной партии. Однако при выстреле в стальные пластины калибра 10 с расстояния в 600 метров, 650 метров и 700 метров два вида патронов оказались обладающими одинаковой проникающей способностью.

Очевидно, что в соответствии с изобретением предложен снаряд проникающего действия, полностью удовлетворяющий целям, особенностям и преимуществам, перечисленным выше. Хотя изобретение было описано в сочетании с конкретными вариантами его реализации, очевидно, что для специалистов в данной области, в свете приведенного описания, ясна возможность многочисленных изменений, модификаций и вариантов. В соответствии с этим все такие изменения, модификации и варианты охвачены объемом прилагаемых пунктов формулы изобретения.

Изобретение относится к боеприпасам. Снаряд содержит первый сердечник и второй сердечник, последовательно выровненный с первым сердечником, причем твердость первого сердечника превышает твердость второго сердечника и оболочку, покрывающую первый и второй сердечники, причем оболочка имеет оживальную носовую часть, прилегающую к первому сердечнику и скошенную под углом заднюю часть, прилегающую ко второму сердечнику, и цилиндрическую боковую стенку, расположенную между оживальной носовой частью и скошенной под углом задней частью, при этом второй сердечник обладает твердостью по Бринелю в пределах от приблизительно 20 до приблизительно 50 и выбран из группы, содержащей медь, медные сплавы, сплавы висмута и олова, золото, серебро, певтер и органические полимеры с наполнением тяжелым металлом. В способе изготовления снаряда обеспечивают заготовку оболочки, имеющую оживальную носовую часть и боковые стенки, ограничивающие полость, обрабатывают первый сердечник с доведением его твердости до первого значения, обрабатывают второй сердечник с доведением его твердости до второго значения, которая ниже твердости первого сердечника, последовательно вводят первый и второй сердечник в указанную полость, в которой первый сердечник прилегает к оживальной носовой части, и механически деформируют указанную заготовку оболочки для закрепления первого и второго сердечника внутри полости, формируя скошенную под углом заднюю часть, прилегающую ко второму сердечнику, при этом твердость по Бринеллю второго сердечника составляет от приблизительно 15 до приблизительно 60. Использование изобретения позволяет повысить проникающую способность снаряда и уменьшить его вредное воздействие, оказываемое на окружающую среду. 2 с. и 12 з.п. ф-лы, 8 ил.

1. Малокалиберный снаряд проникающего действия (50), содержащий первый сердечник (52) и второй сердечник (54), последовательно выровненный с первым сердечником, причем твердость первого сердечника превышает твердость второго сердечника и оболочку (18), покрывающую первый и второй сердечники, причем оболочка имеет оживальную носовую часть, прилегающую к первому сердечнику, и скошенную под углом заднюю часть, прилегающую ко второму сердечнику, и цилиндрическую боковую стенку, расположенную между оживальной носовой частью и скошенной под углом задней частью, отличающийся тем, что второй сердечник обладает твердостью по Бринелю в пределах от приблизительно 20 до приблизительно 50.2. Снаряд (50) по п.1, отличающийся тем, что первый сердечник (52) выбран из группы, содержащей сталь, вольфрам и карбид вольфрама.3. Снаряд (50) по любому из п.1 или 2, отличающийся тем, что первый сердечник (52) выполнен из закаленной стали.4. Снаряд (50) по п.1, отличающийся тем, что второй сердечник (54) выбран из группы, содержащей медь, медные сплавы, сплавы висмута и олова, золото, серебро, певтер и органические полимеры с наполнением тяжелым металлом.5. Снаряд (50) по п.1, отличающийся тем, что второй сердечник (54) обладает твердостью по Бринелю в пределах от приблизительно 35 до приблизительно 45.6. Снаряд (50) по любому из п.2 или 5, отличающийся тем, что второй сердечник (54) выполнен из подвергнутого отжигу медного сплава.7. Снаряд (50) по п.3, отличающийся тем, что в нем отсутствует свинец.8. Снаряд (50) по п.7, отличающийся тем, что первый сердечник (52) и второй сердечник (54) расположены встык друг с другом, но не скреплены между собой.9. Способ изготовления снаряда проникающего действия (50), включающего следующие операции: обеспечивают заготовку оболочки (56), имеющую оживальную носовую часть (58) и боковые стенки (60), ограничивающие полость, обрабатывают первый сердечник (52) с доведением его твердости до первого значения, обрабатывают второй сердечник (54) с доведением его твердости до второго значения, которая ниже твердости первого сердечника, последовательно вводят первый (52) и второй сердечник (54) в указанную полость, в которой первый сердечник прилегает к оживальной носовой части (58) и механически деформируют указанную заготовку оболочки для закрепления первого и второго сердечника внутри полости, формируя скошенную под углом заднюю часть, прилегающую ко второму сердечнику, отличающийся тем, что твердость по Бринеллю второго сердечника составляет от приблизительно 15 до приблизительно 60.10. Способ по п.9, отличающийся тем, что в качестве материала для изготовления первого сердечника (52) выбирают закаленную сталь.11. Способ по п.10, отличающийся тем, что в качестве материала для изготовления второго сердечника (54) выбирают материал из группы, содержащей медь, медные сплавы, сплавы висмута и олова, золото, серебро, певтер и органические полимеры с наполнением тяжелым металлом.12. Способ по п.11, отличающийся тем, что в качестве материала для изготовления второго сердечника (54) выбирают медный сплав.13. Способ по любому из пп.9-12, отличающийся тем, что второй сердечник (54) подвергают отжигу с доведением значения твердости по Бринелю от приблизительно 20 до приблизительно 50.14. Способ по п.13, отличающийся тем, что заготовку оболочки (56) подвергают механической деформации путем обжима.