ТВЕРДОСПЛАВНЫЙ СЕРДЕЧНИК БРОНЕБОЙНОЙ ПУЛИ И СПОСОБ ЕГО ИЗГОТОВЛЕНИЯ (ВАРИАНТЫ) Российский патент 2005 года по МПК F42B12/06 F42B12/74 F42B30/02 

Изобретение относится к боеприпасам, в частности к пулям автоматным и винтовочным.

Известно [1. Чертеж 7У 1.003 на твердосплавной сердечник пули, сведения о калькодержателе приведены в штампе чертежа, копия чертежа прилагается] решение, в котором твердосплавной сердечник содержит головную часть нецилиндрической (оживальной) формы, ее передний конец имеет плоский торец.

Недостатком решения является низкое пробивное действие.

Известно [2. Патент RU №2133441 С1] решение, в котором головная часть стального сердечника выполнена в виде конуса с углом при вершине 50°-90° и имеет длину (0,2-0,8) калибра пули.

Недостатком решения является низкое пробивное действие.

Известно [3. Патент RU №2150077 С1] решение, в котором головная часть твердосплавного сердечника заострена, диаметр головной части равен (0,3-0,5) калибра на расстоянии (1-2) калибра от ее основания, а диаметр хвостовой части сердечника равен (0,7-0,8) калибра.

Пробивное действие такой пули выше, чем в решении [1] за счет заострения, выше, чем в решении [2] за счет применения твердосплавного материала, но оно не оптимально из-за неэффективного соотношения геометрических параметров и свойств материала.

Наиболее близким, по мнению заявителя, является [4. Патент RU №2135940 С1] решение, в котором твердосплавной сердечник может быть выполнен остроконечным. Это решение во многом схоже с решением [3], т.к. принципиальной разницы между терминами «головная часть сердечника заострена» и «сердечник остроконечный» заявитель не усматривает.

Тем не менее, описательная часть и конструктивные параметры пули наиболее близки к заявляемым объектам, в силу чего это решение принято в качестве прототипа.

Недостаток этого решения тот же, что у решения [3].

Техническим результатом предлагаемого решения является повышение пробивной способности пули. Это достигается рядом самостоятельных (независимых) решений. Эти решения объединены единым изобретательским замыслом. Каждое решение на устройство сердечника значимо самостоятельно и дает необходимый технический результат. Но еще больший технический результат дает совокупность этих самостоятельных решений.

Для реализации части из этих решений недостаточно использование традиционных способов изготовления твердосплавного сердечника, поэтому в совокупности также предложены способы изготовления (сведения о прототипе способа изготовления приведены далее).

Таким образом, заявляемые устройства, как прототип [4], аналоги [1, 3], содержат твердосплавной сердечник. Точнее, заявитель, в отличие от прототипа и этих аналогов, защищает не пулю, а только ее сердечник, выполненный из твердосплавного материала. В силу этого в ограничительную часть заявляемых решений заявитель выбирает признак «содержащий головную часть нецилиндрической формы». Описание формы термином «нецилиндрическая» позволяет, по мнению заявителя, охватить все приведенные выше решения. То есть, это и заостряющаяся вершина головной части (как в решении [3]), и коническая вершина (как в решении [2]), и остроконечная вершина (как в решении [4], т.к. в нем не сказано какова степень остроты вершины), и нецилиндрическая форма головной части (как в решении [1]).

Однако заявляемые объекты, как устройства, отличаются следующим:

1) длина заостряющейся вершины выбрана из условия достижения технического результата, либо угол конуса вершины выбран иным, либо вершина выполнена криволинейной, либо она образована ломаной линией, но во всех случаях вершина скруглена радиусом;

2) головная часть сердечника, снабженная такой заостренной вершиной конической, криволинейной или образованной ломаной линией формы, выполнена из материала, отличного по пределу прочности от материала, из которого выполнена остальная часть сердечника, а именно предел прочности материала головной части и/или вершины выше;

3) по аналогии со сказанным выше, плотность материала головной части и/или вершины выше плотности материала остальной части сердечника;

4) подобрано отношение массы головной части или головной части и вершины к массе сердечника.

В отношении способов изготовления предлагаемых твердосплавных сердечников сообщаем, что в указанных источниках [1,2.3.4] не содержится сведений о способах изготовления сердечников. Следовательно, как полагает заявитель, твердосплавные сердечники в решениях [1, 3, 4] могут быть получены типовыми способами порошковой металлургии. Они описаны, например, в источнике [5. Г.А.Либенсон. Производство порошковых изделий. М.: Металлургия, 1990, - 240 с.]. Согласно ему способ изготовления твердосплавного сердечника включает в себя приготовление порошковой смеси, ее формование (т.е. прессование заготовки требуемой формы и размеров), спекание (с уменьшением размеров) для обеспечения требуемого предела прочности, плотности, массы, что зависит от материала (компонентов) порошковой смеси. Однако такой способ не позволяет получить сердечник, у которого предел прочности, либо плотность головной части и/или вершины отличались бы от аналогичных свойств остальной части (хвостовика) сердечника. В силу этого, в данной заявке, как путь получения таких сердечников, самостоятельными решениями приведены способы изготовления. Они, как и указанный источник [5], содержат приготовление смеси, ее формование, спекание. Однако они отличаются тем, что:

1) при формовании последовательно в пресс-форму вводят компоненты, образующие потом при спекании материалы с разной плотностью;

2) части сердечника, выполняемые из разных материалов (части, которые должны иметь разные свойства), формуют раздельно, спекают предварительно, собирают части в единую (в требуемой последовательности) и спекают окончательно совместно.

На фиг.1 приведена конфигурация сердечника, на фиг.2 - схема раздельного изготовления частей сердечника.

Ниже приведено описание заявляемых устройств.

Пример 1. Твердосплавной сердечник имеет некоторую длину L₁, состоит из хвостовой (калиберной) части 1 и головной части 2. Хвостовая часть имеет цилиндрическую форму, головная часть имеет нецилиндрическую (оживальную) форму. Головная часть оканчивается вершиной 4 с условно плоским торцом 3. Вершина 4 выполнена некой заостряющейся формы длиной L. Вершина имеет некоторый радиус R скругления. Величина этого радиуса более 1 мм нецелесообразна (доказано ниже). Заострение вершины может иметь несколько форм, например коническую форму (фиг.1б), криволинейную (фиг.1в), предпочтительно параболическую (фиг.1г) форму, либо вершина может быть образована некой ломаной линией 5, сопрягаемой с радиусом R и головной частью 2. В последнем случае предпочтительно образование вершины ломаной линией 5, состоящей из двух отрезков (фиг.1е), один из которых образует с осью сердечника угол α₁, а другой - угол α₂. Предпочтительно, чтобы указанные углы имели величины: α₁=(45-60)°, α₂=(20-40)°. Результаты достижения технического результата такой конструкцией сердечника приведены в табл.1. Они доказывают и сам результат и рекомендуемые величины длины L вершины, радиуса R ее скругления, угла α конуса, углов α₁ и α₂ при формировании вершины ломаной линией из двух отрезков.

Пример 2. Все так же, как в примере 1, но так как варьируются свойства материала, то геометрические параметры из таблицы 1 взяты фиксированными, а именно из столбцов 3, 6, 11, 15, 21, 25.

Особенность примера в том, чтобы отследить влияние на пробивное действие предела прочности на сжатие. Результаты приведены в таблице 2. Они подтверждают достижение технического результата при всех основных случаях реализации примера 1. В примере с позиций «ноу-хау» не приведены сведения о материале (материалах), имеющем предел прочности σ_сж > 4000 МПа, т.к. эти материалы и способы их получения в целом известны специалистам.

Пример 3. Все как в примере 1 и 2, но варьировалась плотность ρ используемых материалов. Результаты приведены в таблице 3. Ее столбцы 1-4 показывают достижение технического результата только за счет изменения плотности. Столбцы 5 и 6 показывают совокупный результат по примерам 2 и 3, т.е. отражают влияние плотности и предела прочности на сжатие. Сведения о материалах с разной плотностью не приведены с позиций «ноу-хау».

Пример 4. Пример ориентирован на то, чтобы импульс энергии удара сердечника о препятствие реализовался в пробивное действие в предельно короткое время, что повышает разрушающее действие (не только пробиваемость, но и проницаемость сердечника в тело преграды). Для этого основная часть массы сердечника может быть сосредоточена в его головной части (и вершине). Такое можно реализовать разными путями. В данном примере это достигнуто геометрией (формой) головной части сердечника, наличием вершины, различной плотностью материалов, из которых выполнена хвостовая часть и головная часть (и вершина) сердечника.

Результаты реализации примера приведены в таблице 4. Они подтверждают достижение технического результата.

Далее приведено описание заявляемых способов изготовления сердечников (по примерам 1-4).

Пример 5. Брали порошковые компоненты и раздельно готовили смеси для твердосплавного материала ВК8 и ВК6М. Формование заготовки будущего сердечника осуществляли следующим образом. В пресс-форму вначале засыпали порцию (навеску) смеси ВК6М с тем, чтобы именно головная часть и вершина сердечника были выполнены из материала, обладающего большим пределом прочности на сжатие. Смесь подпрессовывали. В оставшийся объем пресс-формы затем засыпали смесь ВК8. Смесь прессовали с необходимым усилием. Затем извлекали ее из пресс-формы, т.е. получали заготовку сердечника. Заготовку помещали в печь и спекали по специальному температурно-временному графику так, чтобы обеспечить все специфичные свойства этих разных материалов. Получали цельный сердечник, части которого были выполнены из разных материалов и поэтому обладали разным пределом прочности на сжатие (т.е. в соответствии с пунктом 2 формулы изобретения). Это позволяло повысить пробивное действие пули с таким сердечником.

Пример 6. Все выполняли так же, как в примере 5, но со следующими отличиями. Брали ВК8, который в результате позволял получить плотность 14,6×10³ г/см³ и брали смесь некоторого материала M₁ (не раскрывается по принципу «ноу-хау»), имеющего более высокую плотность примерно при том же пределе прочности на сжатие и пределе прочности на изгиб, что и ВК8. В пресс-форму засыпали M₁, затем ВК8, прессовали, спекали, получали сердечник, у которого головная часть (и сердечник) имели большую плотность, чем хвостовая часть. Это повышало пробивное действие пули и позволяло получить сердечник по пункту 3 формулы.

Пример 7. Все делали как в примере 6, но вместо материала M₁ брали материал M₂, обладающий большими, чем у ВК8, плотностью и пределом прочности на сжатие (столбцы 5 и 6 таблицы 3). Это позволяло повысить еще больше пробивное действие пули с сердечником, защищаемым пунктом 3 и 2 формулы.

Пример 8. Примеры 5-7 сложны по технологии спекания, т.к. необходимо создать такой температурно-временной режим спекания, при котором деградация свойств (плотности, предела прочности и т.д.) материалов в месте их контакта между собой была бы минимальной.

Упрощение температурно-временного режима обеспечивается если окончательно спекать уже заранее предварительно (не полностью) спеченные части сердечника.

Способ реализовали следующим образом. В свою пресс-форму засыпали ВК6М, формовали и предварительно спекали части сердечника, обозначенные позициями 2 и 4 на фиг.1а, т.е. получали полуфабрикат 6. Брали ВК8, формовали в другой пресс-форме, предварительно спекали, получали полуфабрикат 7. Собирали 6 и 7 воедино (технология сборки не описывается с позиций «ноу-хау») и совместно окончательно спекали.

Это позволяло получить сердечник, защищаемый пунктами 2, 3 и 4 формулы, и повышало пробивное действие пули.

Пример 8. Все делали как в примере 7, но заготовку из ВК8 предварительно не спекали, т.е. собирали воедино предварительно спеченную головную часть с вершиной (полуфабрикат 6) и отформованную заготовку хвостовой части. Затем спекали и получали сердечник. Это облегчает сборку и позволяет получить аналогичное пробивное действие.

Пример 9. Аналогичен примеру 7, но вместо ВК6М брали материал M₁. Получали требуемый результат.

Пример 10. Аналогичен примеру 8, но вместо ВК6М брали материал М₂. Получали требуемый результат.

Таблица 1Сравнительные результаты пробивного действия (из 10 выстрелов процент сквозного пробития стального листа толщиной 18 мм на расстоянии 100 м) прототипа и заявляемого объектаПрототипВарианты исполнения заявляемого объектаL, ммR, ммформа вершины0,51,01,50,51,01,2конус, фиг.1б, с углом α, град.фиг.1вфиг.1гломаная линия90100110120130140Фиг.1дфиг.1еα₁, градα₂,_град40455055606510203040501234567891011121314151617181920212223242526276070 60-----------------------  70 70 60--------------------     70 6070808070607080807080808080707080808070

Таблица 2Сравнительные результаты пробивного действия (% пробития из 100 выстрелов)Прототип ВК8, σ_сж=3800 МПаВарианты исполнения заявленного объекта при L=1 мм, R=1 ммформа вершиныконус с α=120°, фиг.1бПараболи-ческая, фиг.1гломаная линия с α₁=60°, α₂=30° фиг.1eМатериал частей, обозначенных позициями 1, 2, 4 на фиг.1aодинаков, а именно ВК8 с
σ_сж=3800 МПаразличен, а именно из ВК8 с σ_сж=3800 МПа выполнена часть, обозначенная позицией (остальные части выполнены из материала) с σ_сж=3800 МПа2 и 42эти варианты исполнения условно обозначеныусловно обозначенные вариантыАБВАБВАБВ1234567891060808590808585808690

Таблица 3Сравнительные результаты пробивного действияПрототип ВК8, ρ=14,0×10³ г/см³ σ_сж=3800 МПаВарианты исполнения заявляемого объекта при L=1 мм, R=1 мм, конусной форме вершины с углом α=120°Варианты условного обозначения по табл.2А, т.е. без учета влияния σ_сжБ, т.е. с учетом влияния ρ и σ_сжПлотность материала частей, обозначенных позициями 1, 2, 4 на фиг.1aодинаковаразлична, а именно с ρ=14,0×10³ г/см³ выполнена часть, обозначенная позицией (остальные части выполнены из материала с ρ>15,0×10³ г/см³2 и 42эти варианты условно обозначеныГДЕДЕ123456608695909799

Таблица 4Сравнительные результаты пробивного действияПрототип, ВК8, плотность равномерная, массы хвостовой и головной частей соизмеримыВарианты исполнения заявляемого объекта при L=1 мм, R=1 мм, конусной форме с α=120°, σ_сж > 4000 МПаПлотность материала, из которого выполнены части, обозначенные позициями 1, 2 и 4 на фиг.1aодинаковаразлична, вариант Д по таб.3масса головной части относится к массе сердечника какмасса головной части и вершины в сумме относится к массе сердечника как0,4 к 10,5 к 1больше, чем 0,5 к 10,5 к 1больше, чем 0,5 к 1условно варианты обозначеныЖ3ИКЛКЛ123456786070748075829799

Изобретение относится к боеприпасам. Сердечник содержит головную часть нецилиндрической формы с заостренной вершиной, скругленной радиусом. По-первому варианту длина вершины составляет 0,5 - 1,0 мм, при этом вершина скруглена радиусом не более 1 мм и выполнена конической формы с углом конуса более 90° и менее 130°, или криволинейной формы, или из двух отрезков, один из которых с осью сердечника образует угол α₁=45-60°, а другой - угол α₂=20-40°. По-второму и третьему вариантам вершина выполнена конической, или криволинейной, или ломаной формы, при этом головная часть и/или вершина выполнены из материала с пределом прочности или плотностью выше предела прочности или плотности материала, из которого выполнена остальная часть сердечника. По-четвертому варианту масса головной части сердечника или масса головной части сердечника без его вершины больше половины массы сердечника. Предложены способы изготовления сердечников на основе порошковой металлургии, состоящие в последовательном формовании частей сердечника из разных материалов и совместном их спекании. В том числе с предварительным и затем окончательном спекании. Использование предлагаемого изобретения позволяет повысить пробивное действие пули. 6 н. и 1 з.п. ф-лы, 2 ил., 4 табл.

1. Твердосплавный сердечник бронебойной пули, содержащий головную часть нецилиндрической формы с заостренной вершиной, отличающийся тем, что длина вершины составляет 0,5 - 1,0 мм, при этом вершина скруглена радиусом не более 1 мм и выполнена конической формы с углом конуса более 90° и менее 130°, или криволинейной формы, или из двух отрезков, один из которых с осью сердечника образует угол α₁=45-60°, а другой - угол α₂=20-40°.2. Сердечник по п.1, отличающийся тем, что криволинейная форма образована параболической линией.3. Твердосплавный сердечник бронебойной пули, содержащий головную часть нецилиндрической формы с заостренной вершиной, отличающийся тем, что вершина скруглена и выполнена конической, или криволинейной, или ломаной формы, при этом головная часть и/или вершина выполнены из материала с пределом прочности выше предела прочности материала, из которого выполнена остальная часть сердечника.4. Твердосплавный сердечник бронебойной пули, содержащий головную часть нецилиндрической формы с заостренной вершиной, отличающийся тем, что вершина скруглена и выполнена конической, или криволинейной, или ломаной формы, при этом головная часть и/или вершина выполнены из материала, плотность которого выше плотности материала остальной части сердечника.5. Твердосплавный сердечник бронебойной пули, содержащий головную часть нецилиндрической формы, отличающийся тем, что масса головной части или головной части без вершины больше половины массы сердечника.6. Способ изготовления твердосплавного сердечника бронебойной пули, включающий приготовление смеси, формование в пресс-форме и спекание сердечника методом порошковой металлургии, отличающийся тем, что формование осуществляют при последовательном введении смесей, образующих при последующем спекании материалы с разной плотностью.7. Способ изготовления твердосплавного сердечника бронебойной пули, включающий приготовление смеси, формование в пресс-форме и спекание сердечника методом порошковой металлургии, отличающийся тем, что раздельно формуют и предварительно спекают части сердечника из смесей, обеспечивающих различные пределы прочности и/или плотности материалов, последовательно собирают части между собой и окончательно спекают их совместно.