СНАРЯД С ГАЗОВЫМ ПОДВЕСОМ Российский патент 2006 года по МПК F42B14/04 

Изобретение относится к области огнестрельного гладкоствольного оружия и может быть использовано для создания высокоточных оружейных систем, к которым предъявляются жесткие требования по износостойкости внутренней поверхности ствола, обеспечивающей точность и мощность выстрела.

Известен снаряд с газовым подвесом, содержащий гладкую цилиндрическую часть с устройством для создания давления в несущем газовом слое (см. патент США №3001609, кл.184-18, 1962 г.).

Известен также снаряд с газовым подвесом, содержащий гладкую цилиндрическую часть с устройством для создания давления в несущем газовом слое, выполненным в виде питающей полости в теле снаряда, соединенной с наружной цилиндрической поверхностью через питающие устройства (см. статью: Болштянский А.П.«О возможности применения бесконтактного центрирования снаряда в гладкоствольном орудии» в сборнике материалов Межрегиональной науч.- технич. конференции «Многоцелевые гусеничные и колесные машины: разработка, производство, боевая эффективность, наука и образование. Омск, 2002. Часть 1. - С.43-45).

Недостатком известных конструкций является низкая жесткость газового центрирования снаряда, т.к. в них для питания газового подвеса (для создания давления наддува) используется давление пороховых газов, образовавшихся при сгорании боевого заряда, с тыльной стороны снаряда, в связи с чем давление в зоне несущего газового слоя подвеса не может превышать давление этих пороховых газов, которые неизбежно прорываются в зазор между снарядом и внутренней поверхностью ствола, проникают в зону действия газового подвеса и нарушают его несущий газовый слой. Использующаяся для частичного нивелирования этого явления канавка для сброса прорывающегося через зазор потока газов существенно увеличивает общий расход газов через зазор между снарядом и стволом и снижает таким образом эффективность выстрела, т.е. снижает давление пороховых газов на снаряд и начальную скорость снаряда на выходе его из ствола.

Задачей изобретения является повышение надежности центрирования снаряда путем увеличения жесткости центрирования и повышение эффективности выстрела.

Указанная задача решается тем, что полость для питания газового подвеса заполнена веществом, имеющим высокую скорость горения (пороховой заряд), и соединена с тыльной частью снаряда через отверстие, в котором размещен термитный фитиль, и, кроме того, гладкая цилиндрическая часть снаряда может содержать уплотнительные кольца, изготовленные из наполненного полимера.

Устройство снаряда поясняется чертежами.

На фиг.1 изображено сечение снаряда в стволе в состоянии перед выстрелом, скорость движения снаряда V равна нулю.

На фиг.2 показано сечение снаряда в стволе в момент, соответствующий сгоранию порохового заряда в стволе и началу горения термитного фитиля.

На фиг.3 показано сечение снаряда в стволе в момент, соответствующий окончанию горения термитного фитиля и поджиганию порохового заряда в полости питания газового подвеса.

На фиг.4 показано сечение снаряда в стволе в момент, соответствующий развитию горения порохового заряда в полости питания газового подвеса.

На фиг.5 показано сечение снаряда в стволе в момент, соответствующий полному сгоранию порохового заряда в полости питания газового подвеса.

На фиг.6 показаны графики изменения давления в стволе Р_С, в полости питания газового подвеса Р_П и в зазоре газового подвеса Р_d в зависимости от времени t; точка t₀ соответствует началу горения боевого порохового заряда, точка t_k соответствует времени прохождения снаряда через дульный срез.

На фиг.7 изображено сечение снаряда, снабженного уплотнительными кольцами, в стволе в состоянии перед выстрелом, скорость движения снаряда V равна нулю.

На фиг.8 показано сечение снаряда, снабженного уплотнительными кольцами, в стволе в момент, соответствующий сгоранию боевого порохового заряда в стволе и началу горения термитного фитиля.

На фиг.9 показано сечение снаряда, снабженного уплотнительными кольцами, в стволе в момент, соответствующий окончанию горения термитного фитиля и поджиганию порохового заряда в полости питания газового подвеса.

На фиг.10 показано сечение снаряда, снабженного уплотнительными кольцами, в стволе в момент, соответствующий развитию горения порохового заряда в полости питания газового подвеса.

На фиг.11 показано сечение снаряда, снабженного уплотнительными кольцами, в стволе в момент, соответствующий полному сгоранию порохового заряда в полости питания газового подвеса.

Снаряд состоит (фиг.1) из ударной части 1 и цилиндрической направляющей части 2, в которой расположена полость питания 3 газового подвеса, образованного направляющей частью 2 и зазором 4 между этой частью и стволом 5. Полость питания 3 заполнена быстросгорающим веществом, например порохом, и соединена с зазором 4 газового подвеса через питающие устройства, выполненные в данном примере в виде дроссельных отверстий 6, расположенных в два ряда и равномерно размещенных по окружности цилиндрической направляющей части 2. Полость питания 3 соединена с тыльной частью снаряда через отверстие 7, в котором расположен термитный фитиль 8, изготовленный, например, из спрессованного пороха. С тыльной стороны снаряда в стволе 5 имеется боевой пороховой заряд 9. Уплотнительные кольца 10 и 11 (фиг.7), выполняющие одновременно функцию направляющего устройства, расположены на цилиндрической части 2 за пределами действия дроссельных отверстий 6 и изготовлены из наполненного полимера, например из композиционного материала на основе фторопласта-40, и графита.

Использование снаряда (выстрел) производится следующим образом (фиг.1-5). В исходном состоянии (фиг. 1) снаряд размещен в стволе 5 с некоторым оптимальным зазором 4, с его тыльной стороны находится боевой заряд пороха 9, снаряд неподвижен (его скорость V₀=0, время t=t₀=0, см. также график на фиг.6). При сгорании пороха боевого заряда 9 за промежуток времени t₀-t₁ образуется высокое давление пороховых газов с высокой температурой (линия Р_C на фиг.6), под действием которых снаряд начинает движение по стволу 5, его скорость еще относительно невелика (V₁>0, фиг.2). Пороховые газы с давлением Р_C прорываются также между снарядом и стволом 5 по зазору 4. В конце промежутка времени t₀ - t₁ начинается горение термитного фитиля 8, подожженного горячими пороховыми газами боевого заряда 9.

За промежуток времени t₁-t₂ происходит сгорание фитиля 8, его пламя поджигает порох, находящийся в полости питания 3 (фиг.3), снаряд разгоняется до скорости V₂>V₁ и находится еще в начальном участке ствола 5.

В связи с началом горения пороха в полости питания 3 (фиг.4) происходит рост давления пороховых газов в этой полости (линия Р_П на фиг. 6). Одновременно в связи с истечением газов из полости 3 в зазор 4 через имеющие определенное гидравлическое сопротивление дроссели 6 в зазоре 4 появляется давление газового несущего слоя Р_d<Р_П (фиг.6). Сначала величина этого давления невелика, существенно меньше давления Р_С прорывающихся в зазор 4 газов, образовавшихся при сгорании боевого порохового заряда 9, в связи с чем несущий газовый слой в зазоре 4 не может оказать заметное влияние на положение снаряда в стволе 5.

В промежуток времени t₂-t₃ происходит горение пороха в полости 3, сопровождающееся ростом в ней давления Р_П (фиг.4). В момент времени t₃ давление Р_d в зазоре 4 становится выше снижающегося по мере продвижения по стволу 5 снаряда давления Р_С (фиг. 6), в связи с чем распределение давления в зазоре 4 становится зависимым в основном от потока газа из полости 3, т.е. создаются условия для возникновения полноценного эффекта газового подвеса. При этом образуются такие свойства газового подвеса, как несущая способность и жесткость, в связи с чем снаряд принимает в стволе 5 положение, близкое к концентричному, трение между стволом и снарядом практически полностью исчезает, а более высокое по сравнению с давлением Р_С давление Р_d (фиг. 6) запирает зазор 4, предотвращая прорыв через него газов, образовавшихся от сгорания боевого порохового заряда 9.

Одновременно пороховые газы истекают из полости 3 через отверстие 7 в направлении тыльной стороны снаряда, что приводит к некоторому снижению давления в полости 3. Чтобы это снижение не оказывало существенного влияния на величину давления в полости 3, сопротивление этого отверстия 7 должно быть достаточно большим (относительно малый диаметр, относительно большая протяженность) либо в нем может быть установлен обратный клапан.

Горение пороха в полости 3 продолжается до момента времени t₄ (фиг.5 и 6), после чего давление Р_П и, соответственно, давление Р_d начинают падать. Но при этом на протяжении всего дальнейшего времени прохождения снаряда по стволу (до времени t_k прохождения дульного среза) сохраняется условие Р_d>Р_П, что обеспечивает нормальную работу газового подвеса в зазоре 4 и отсутствие активного трения снаряда о внутренние стенки ствола 5.

Прохождение процесса выстрела в конструкции снаряда, изображенного на фиг.7-11, проходит аналогично. Отличие состоит в том, что в первоначальный момент времени t₀ снаряд уже обладает свойствами уплотнения благодаря наличию уплотнительных колец 10 и 11 (фиг.7), в связи с чем рост давления Р_С при горении боевого порохового заряда 9 происходит более интенсивно, т.к. прорыв пороховых газов через зазор в промежуток времени t₀-t₁ отсутствует (фиг.8). В дальнейшем в промежутке времени t₁-t₃ кольца 10 и 11, обладающие хорошими антифрикционными свойствами, но будучи нетермостойкими, выгорают под действием высоких температур - сначала кольцо 10 (фиг.9), а затем и кольцо 11 (фиг.10). Таким образом, эти кольца оказывают положительное уплотнительное и антифрикционное действия до тех пор, пока давление в полости 3 не станет достаточным для газового центрирования снаряда в стволе 5, т.е. до момента времени t₃ (фиг.6).

Предложенная конструкция снаряда по сравнению с известной позволяет организовать газовый подвес снаряда с более высокой надежностью центрирования благодаря высокой жесткости газового подвеса, которая увеличивается из-за увеличения давления питания газового несущего слоя выше давления пороховых газов, образующихся при сгорании боевого заряда пороха. В связи с этим снаряд в процессе выстрела быстро принимает положение в стволе, близкое к концентричному, снижая износ внутренней поверхности ствола. Кроме того, благодаря более высокому по сравнению с давлением с тыльной стороны снаряда давлению в газовом несущем слое, в предложенной конструкции образуется бесконтактное уплотнение зазора между снарядом и стволом, что повышает мощность боевого заряда и начальную скорость снаряда при выходе его из ствола, т.е. повышает эффективность выстрела.

Изобретение относится к области боеприпасов для огнестрельного гладкоствольного оружия. Снаряд содержит цилиндрическую часть, в которой выполнена питающая полость для создания давления в несущем газовом слое, соединенная с наружной цилиндрической поверхностью через питающие устройства. Питающая полость заполнена веществом, имеющим высокую скорость горения, и соединена с тыльной частью снаряда через отверстие, в котором размещен термитный фитиль. Повышается надежность центрирования снаряда и эффективность выстрела. 1 з.п.ф-лы, 11 ил.

1. Снаряд с газовым подвесом, содержащий гладкую цилиндрическую часть, в которой выполнена питающая полость для создания давления в несущем газовом слое, соединенная с наружной цилиндрической поверхностью через питающие устройства, отличающийся тем, что питающая полость заполнена веществом, имеющим высокую скорость горения, и соединена с тыльной частью снаряда через отверстие, в котором размещен термитный фитиль.2. Снаряд по п.1, отличающийся тем, что на его цилиндрической части расположены уплотнительные кольца, выполненные из наполненного полимера.