АРТИЛЛЕРИЙСКИЙ МАЛОКАЛИБЕРНЫЙ ПАТРОН Российский патент 2006 года по МПК F42B5/08 F42C19/12 

Изобретение относится к боеприпасам, а более конкретно к артиллерийским малокалиберным патронам унитарного заряжания, модифицированными для электрического воспламенения.

Уровень данной области техники характеризует артиллерийский малокалиберный патрон по патенту RU 2224209, F 42 B 5/02, 2002 г., включающий связанные между собой снаряд и гильзу с пороховым метательным зарядом, который сообщается затравочным отверстием осевого донного канала с капсюлем-воспламенителем, содержащим взаимодействующие посредством полой наковаленки инициирующий состав и усилительный заряд, размещенные в оболочке с центральным окном, завальцованным сверху открытым торцем корпуса, выполненного в форме стакана, имеющим динамическое замковое соединение в кольцевой проточке донного канала гильзы.

Недостатком описанного артиллерийского патрона является ограниченное применение только в артсистемах, оснащенных ударным механизмом патронного затвора, так как воспламенительное устройство срабатывает инерционно воздействием наковаленки на инициирующий состав от удара бойка, опосредованно через деформацию донной части корпуса с демпфирующей прокладкой.

Эта конструция капсюля-воспламенителя и механическая схема его функционирования характеризуются относительно большим разбросом времени воспламенения порохового метательного заряда, что искажает расчетную внутреннюю баллистику снарядов, заданные скорость и дальность стрельбы.

Отмеченные недостатки устранены в выбранном в качестве наиболее близкого аналога унитарном патроне по патенту RU 2114380 С1, F 42 B 5/02, 1998 г., который включает снаряд и гильзу с пороховым метательным зарядом, оснащенную электрическим капсюлем-воспламенителем на основе мостика накаливания (см., например, патент RU 2074385, F 42 С 19/12, 1997 г.).

Известный электрический капсюль-воспламенитель представляет собой автономную сборочную единицу для оснащения артиллерийских боеприпасов завинчиванием в донный сквозной канал гильзы.

В цилиндрическом корпусе этого электровоспламенителя смонтирован изолированный втулкой центральный токоввод, подключенный к одному из двух дисковых электродов, связанных мостиком накаливания, размещенном в инициирующем составе, примыкающем к усилительному заряду, который заполняет оболочку, опирающуюся на верхний дисковый электрод, связанный с корпусом.

Открытый торец связанного с токопроводом корпуса завальцован на оболочку усилительного заряда, формируя конструктивное единство воспламенительного устройства.

К нижнему дисковому электроду примыкает размещенный внутри изоляционной втулки токоподводящий стакан, установленный с зазором от центрального токоввода. В этом стакане смонтирован с возможностью свободного продольного перемещения контактный цилиндрический замыкатель.

В торцах центрального токоввода и контактного замыкателя, обращенных навстречу, запрессованы постоянные магниты, ориентированные одноименными полюсами друг к другу, что в горизонтальном положении боеприпаса (в служебном обращении) гарантированно исключает их контакт под действием отталкивающей силы магнитов.

Это техническое решение предотвращает самопроизвольный сход ракет с направляющих пусковых установок под воздействием наведенного атмосферного электричества.

Электрическая цепь электрокапсюльной втулки замыкается, когда при заданном угле возвышения направляющих или ствола пушки гравитационная сила массы контактного замыкателя превысит отталкивающую силу магнитов. При этом замыкатель взаимодействует с центральный токовводом и сохраняет связь с нижним дисковым электродом через неподвижный направляющий стакан.

Недостатком описанной конструкции являются проблемы практического использования в ограниченном объеме малокалиберных артиллерийских патронах, где технически вовремя не сработает гравитационно-магнитный механизм взведения дополнительной ступени предохранения из-за высокой скорострельности автоматического оружия.

Кроме того, горячие газообразные продукты горения инициирующего состава, воспламенительного и метательного зарядов через неизбежные зазоры в подвижном соединении контактного замыкателя с направляющим стаканом прорываются в затвор артиллерийского оружия, где выводят из строя его электроконтактное устройство и механизмы, что недопустимо. При этом падение давления в стволе снижает расчетный метательный импульс, недостаточный для установленной дальности стрельбы.

На функционирование патрона отрицательно сказывается универсальность конструкции электрокапсюльной втулки для патронов разных калибров, невозможность варьирования объемом усилительного заряда, адаптированного к различным климатическим условиям эксплуатации патронов. Так, опытные стрельбы при отработке 30-мм артиллерийского патрона на температуре минус 40-60°С выявили случаи выскоков давления в полтора-два раза выше допустимого максимума, причиной чему является повышенная масса усилительного заряда в оболочке.

Задачей, на решение которой направлено настоящее изобретение, является повышение функциональной надежности артиллерийского малокалиберного патрона с электрическим воспламенительным устройством простой и надежной конструкции, адаптируемым к климатическим условиям стрельбы.

Требуемый технический результат достигается тем, что в известном артиллерийском малокалиберном патроне, включающем связанные между собой снаряд и гильзу с пороховым метательным зарядом, который сообщается с донным электрокапсюльным устройством, содержащим установленный посредством нетоковедущей втулки в цилиндрическом резьбовом корпусе коаксиальный токоввод, примыкающий к нижнему из двух, разделенных изоляционной прокладкой, дисковых электродов, связанных мостиком накаливания, размещенном в инициирующем составе, сообщающемся с воспламенительным зарядом, заполняющим снабженную выходным окном оболочку, опирающуюся на верхний электрод, связанный с корпусом, открытый торец которого завальцован со стороны порохового метательного заряда гильзы, согласно изобретению, электрокапсюльное устройство выполнено с донной перемычкой, представляющей собой обтюрирующий фланец центрального токоввода, установленный на уступе корпуса, причем токоввод и корпус геометрически замкнуты через сопрягаемую профилированную втулку, а оболочка усилительного заряда книзу имеет сужение.

Отличительные признаки обеспечили расширение технологических возможностей по использованию малокалиберных артиллерийских патронов с более простой конструкцией электрокапсюльного устройства и повышение функциональной надежности при стрельбе из автоматического оружия во всем заданном диапазоне температур эксплуатации.

Оснащение центрального токоввода обтюрирующим фланцем контакта с нижним дисковым электродом, который служит механическим отражателем горячих газообразных продуктов горения пиротехнических составов электрокапсюльного устройства и пороха метательного заряда патрона, сохраняя целостность изоляционной профильной втулки геометрического замыкания центрального токоввода с корпусом в течение времени выстрела, позволяет гарантированно предотвратить их прорыв в затвор оружия.

Изолирующая втулка выполняется литьем конструкционной пластмассы при сборке в зазор между токовводом и корпусом по лабиринтному профилю, который обеспечивает полную обтюрацию объемов гильзы и воспламенительного устройства, а также конструкционное единство автономной сборочной единицы патрона - электрокапсюльной втулки.

Выполнение оболочки для размещения усилительного заряда сужающимся книзу, при неизменном посадочном диаметре в полости корпуса электрокапсюльной втулки, позволяет варьировать массой воспламенительного заряда неизменной насыпной плотности, адекватно температуре эксплуатации изделий. Патроны при этом для сборки оснащаются втулками с соответствующей маркировкой.

Оптимизированная навеска воспламенительного заряда обеспечивает динамичный тепловой импульс по всей высоте гильзы для стабильного воспламенения из центра порохового метательного заряда и малоградиентное по давлению его горение, в частности при минусовых температурах.

Изобретение обеспечивает стабильные баллистические характеристики малокалиберным снарядам при стрельбе из автоматического артиллерийского оружия.

Следовательно, каждый существенный признак необходим, а их совокупность является достаточной для достижения новизны качества, неприсущей признакам в разобщенности, то есть решения поставленной в изобретении задачи не суммой эффектов, а сверхэффектом суммы признаков.

Сущность изобретения поясняется чертежом, который имеет чисто иллюстративные цели и не ограничивает объема прав формулы. На чертеже схематично изображены:

- на фиг.1 - общий вид артиллерийского малокалиберного патрона;

- на фиг.2 - воспламенительное устройство, вид А на фиг.1.

Артиллерийский 30-мм осколочный патрон (фиг.1) структурно включает в состав головной взрыватель 1, снаряд 2, содержащий наполнение 3 взрывчатого вещества и ведущее устройство 4, а также гильзу 5, заполненную пороховым метательным зарядом 6, в донной части которой установлено электрическое воспламенительное устройство 7.

В токоведущем корпусе 8 (фиг.2) воспламенительного устройства 7, снабженном резьбой для вкручивания в дно гильзы 5, через полимерную изоляционную профильную втулку 9 коаксиально закреплен центральный токоввод 10, оснащенный обтюрирующим фланцем 11, который примыкает к нижнему дисковому электроду 12.

Токоввод 10 своим фланцем 11 опирается на уступ 13 корпуса 8 и посредством профильной втулки 9 образуют глухую неразъемную перемычку, изолирующую объем гильзы 5.

На электрод 12 через картонную нетоковедущую прокладку 14 опирается верхний дисковый электрод 15 с осевым отверстием, где помещен мостик 16 накаливания, концами припаянный к обоим электродам 12, 15 и залитый термочувствительным инициирующим составом 17 марки ТНРС (на основе тринитрарезорцината свинца).

Инициирующий состав 17 примыкает к воспламенительному заряду 18, заполняющему оболочку 19, выполненную ступенчатой формы, сужающейся книзу. Ступенчатый профиль оболочки 19 является технололочески более предпочтительным для реализации при заполнении воспламенительным зарядом 18 разной расчетной массы в различных патронах с неизменной насыпной плотностью, обеспечивающей необходимую скорость его горения. Съемная оболочка 19 при сборке патрона легко сменяется на отличную по объему, но равную по посадочному диаметру.

Оболочка 19 большим диаметром установлена в посадочном гнезде 20 корпуса 8, а горцем ступени меньшего диаметра, в котором имеется осевое отверстие, соосное составу 17, опирается на верхний дисковый электрод 15.

Так, в электрокапсюльной втулке для 30-мм патрона за счет выполнения оболочки 19 ступенчатой формы экспериментальным путем отработан оптимальный объем, где размещается навеска воспламенительного заряда 18 массой 0,55 г против 0,64 г в штатном патроне при равной насыпной плотности. При этом исключены присущие штатному патрону выскоки максимального давления в канале ствола оружия и обеспечены стабильные баллистические характеристики снаряда.

Для других калибров артиллерийских патронов и марок пороха метательного заряда 6 определены по математической модели планирования эксперимента геометрические соотношения высоты ступеней универсальной оболочки 19 и диаметр меньшей ее ступени при неизменном большем посадочном диаметре.

Воспламенительный заряд 18 сверху закрыт фольговой чашечкой 21, зафиксированной по периферии буртиком оболочки 19, на который завальцован открытый торец корпуса 8, формируя выходное отверстие 22 коммуникации с метательным зарядом гильзы 5 в сборе патрона.

Таким образом, оболочка 19 в корпусе 8 геометрически замкнута и прижата к верхнему электроду 15, а нижний электрод 12 соответственно прижат к фланцу 11 центрального токоввода 10, чем обеспечивается надежный электрический контакт структурных элементов электрического капсюля-воспламенителя.

Оба изолированных прокладкой 14 дисковых электрода 12 и 15 укреплены во втулке 9 и при этом нижний электрод 12 примыкает к центральному токовводу 10, а верхний электрод 15 посредством оболочки 19 замкнут на токоведущий корпус 8, обеспечивая тем самым замыкание мостика 16 накаливания.

При выстреле через боек затвора пушки на центральный токоввод 10 подается электрический ток напряжением 26 В, при этом на мостике 16 накаливания возникает разность потенциалов с выделением тепла, от чего воспламеняется термочувствительный состав 17, импульсом которого воспламеняется заряд 18 в оболочке 19.

Форс горячих газообразных продуктов горения заряда 18 прожигает фольгу чашечки 21 и через выходное отверстие 22 воспламеняет пороховой метательный заряд 6 в гильзе 5 (фиг.1), который безградиентно горит в диапазоне температур ±50°С, обеспечивая стабильные баллистические характеристики снарядам.

При атом в течение времени выстрела 6 мс обтюрирующий фланец 11 центрального токоввода 10 отражает газообразные продукты горения воспламенительного заряда 18, направляя их к выходному отверстию 22, практически исключив прямой контакт с полимерной втулкой 9 корпуса 8, а также препятствует прорыву назад пороховых газов сгорающего в гильзе 5 порохового заряда 6, сохраняя метательный импульс в расчетном диапазоне.

В результате предложенных технических усовершенствований электрического капсюля-воспламенителя повысилась функциональная надежность патрона в целом.

Проведенный сопоставительный анализ предложенного технического решения с выявленными аналогами уровня техники, из которого полезная модель явным образом не следует для специалиста по боеприпасам, показал, что оно неизвестно, а с учетом возможности промышленного серийного изготовления артиллерийских малокалиберных патронов можно сделать вывод о соответствии критериям патентоспособности.

Изобретение относится к боеприпасам, модифицированным для электрического воспламенения. Патрон содержит снаряд, гильзу с пороховым метательным зарядом, который сообщается с донным электрокапсюльным устройством, содержащим цилиндрический резьбовой корпус, в котором через нетоковедущую втулку установлен коаксиальный токовод, примыкающий к нижнему из двух разделенных изоляционной прокладкой дисковых электродов, соединенных мостиком накаливания, размещенным в инициирующем составе, сообщающемся с воспламенительным зарядом, заполняющим снабженную выходным окном оболочку, опирающуюся на верхний электрод, связанный с корпусом, открытый торец которого завальцован со стороны порохового метательного заряда гильзы. Корпус выполнен с уступом, центральный токовод выполнен с обтюрирующим фланцем, установленным на уступе корпуса, при этом токовод и корпус геометрически замкнуты через втулку, а оболочка воспламенительного заряда книзу имеет сужение. Использование изобретения повышает функциональную надежность патрона, обеспечивает универсальность его использования в сочетании со стабильностью баллистических характеристик снарядов. 2 ил.

Артиллерийский малокалиберный патрон, включающий снаряд, гильзу с пороховым метательным зарядом, который сообщен с донным электрокапсюльным устройством, содержащим цилиндрический резьбовой корпус, в котором через нетоковедущую втулку установлен коаксиальный токовод, примыкающий к нижнему из двух, разделенных изоляционной прокладкой дисковых электродов, соединенных мостиком накаливания, размещенным в инициирующем составе, сообщающемся с воспламенительным зарядом, заполняющим снабженную выходным окном оболочку, опирающуюся на верхний электрод, связанный с корпусом, открытый торец которого завальцован со стороны порохового метательного заряда гильзы, отличающийся тем, что корпус выполнен с уступом, центральный токовод выполнен с обтюрирующим фланцем, установленным на уступе корпуса, при этом токовод и корпус геометрически замкнуты через втулку, а оболочка воспламенительного заряда сужена книзу.