АРТИЛЛЕРИЙСКИЙ МАЛОКАЛИБЕРНЫЙ СНАРЯД Российский патент 2009 года по МПК F42B12/20 F42B14/02 

Изобретение относится к боеприпасам, а более конкретно к артиллерийским малокалиберным снарядам осколочно-фугасного типа.

Уровень данной области техники характеризует артиллерийский малокалиберный снаряд к автоматическому гранатомету по патенту RU 2196294, F42B 12/24, 2003 г., который имеет аэродинамическую форму, образованную головным взрывателем обтекаемой конфигурации и запоясковой частью корпуса, выполненной в виде усеченного сужающегося кзади конуса, протяженность которого составляет 0,7-0,9 калибра гранаты. Угол наклона образующей конического хвостовика, имеющего открытую донную полость, оптимизирован в диапазоне 8-10°.

Донная полость сообщается с атмосферой посредством сквозных щелей на конической поверхности хвостовика, через которые воздух набегающего потока проникает вовнутрь, снижая аэродинамическое торможение снаряда на траектории полета к цели.

На коническом хвостовике снаряда происходит отрыв приграничных потоков, что в совокупности с выравниванием давления внутри полой юбки снижает аэродинамическое сопротивление и сравнительно со штатной гранатой, имеющей дозвуковую скорость полета, на четверть увеличивает дальность полета.

Наполненный взрывчатым веществом корпус снабжен медным ведущим пояском, который запрессован в кольцевую канавку на его центрирующем утолщении.

Характерной особенностью известного снаряда является регулированное дробление утолщенного корпуса посредством сетки рифлений, выполненных на внутренней поверхности. Пересекающиеся рифли образуют ослабленные сечения стенки корпуса и, выполняя функции газового клина продуктов детонации взрывчатого наполнения, служат концентраторами напряжений, вдоль которых в основном происходит его разрушение с формированием осколков заданной массы и формы.

Продолжением описанного достоинства является присущий недостаток - неудовлетворительное фугасное действие из-за относительно большой толщины стенки осколочного корпуса, лимитируемой конструкционной прочностью при запрессовке в радиальную канавку центрирующего утолщения кольца медного ведущего пояска.

При этом объем взрывчатого наполнения дополнительно снижается наличием в донной части глухой полости для аэродинамической стабилизации снаряда на траектории полета.

Кроме того, использование снаряда ограничено из-за отсутствия трассирующего устройства, необходимого для визуальной корректировки залпового ведения стрельбы из автоматического оружия.

Отмеченные недостатки устранены в артиллерийском малокалиберном снаряде по патенту РФ №63049, F42B 12/20, 2007, который по существу и числу совпадающих признаков выбран в качестве наиболее близкого аналога предложенному осколочно-фугасному трассирующему снаряду.

Известный снаряд содержит головной взрыватель и взрывчатое наполнение каморы тонкостенного корпуса, в радиальной канавке центрирующего утолщения которого запрессован ведущий поясок, при этом хвостовик корпуса на длине полкалибра выполнен в форме сужающегося кзади усеченного конуса, где в открытой донной полости установлено трассирующее устройство.

Особенностью этого снаряда является то, что камора под ведущим пояском выполнена ступенчатой с занижением диаметра, ступень которого выбрана из условия, чтобы расстояние от каморы меньшего диаметра до радиальной канавки под набивной ведущий поясок было соизмеримо с толщиной стенки корпуса.

Ступенчатая форма каморы формирует утоненную стенку корпуса, что сохраняет требуемую осколочность и дополнительно обеспечивает фугасное действие. Снаряд имеет повышенную полезную нагрузку наполнения в более объемной каморе. Тонкостенный корпус выполнен без рифлений на внутренней поверхности, что технологически проще и дешевле в серийном производстве, при этом он гарантированно дробится на заданное число поражающих элементов.

Выбранная геометрическая форма хвостовика (укороченной конической части снаряда, имеющего сверхзвуковую скорость полета) совокупно с реактивной струей продуктов сгорания трассирующего устройства, выполняющей функции аэродинамического стабилизатора, улучшает продольную устойчивость снаряда на траектории полета за счет снижения торможения и смещения центра давления за центр масс снаряда с облегченным корпусом, что повышает кучность стрельбы и вероятность поражения цели.

Трассирующее устройство, воспламеняемое тепловым импульсом от метательного порохового заряда гильзы, обеспечивает целеуказание для мобильной корректировки огня.

Форс продуктов горения пиротехнического состава трассирующего устройства, струйно истекающих из донной полости корпуса снаряда, служит дополнительным аэродинамическим стабилизатором продольной устойчивости снаряда на полете при изменившемся соотношении масс структурных его составляющих.

Трассирующее устройство формируют из готовых шашек, которые на герметике устанавливают в донную полость корпуса.

Перемычка корпуса между каморой и донной полостью под трассирующее устройство практически исключает радиальные его деформации при напрессовке медного ведущего пояска в канавку типа «ласточкин хвост», которая имеет рифления на дне для повышения сцепления.

Недостатком известного снаряда является неудовлетворительная функциональная надежность из-за возможных случаев срыва медного ведущего пояска в канале ствола при выстреле.

Кроме того, изготовление этого снаряда в серийном производстве нетехнологично. Использовать прогрессивные технологические приемы не представляется возможным по следующим причинам.

Корпус снаряда изготавливается механическим резанием, потому что штатная снарядная сталь 50 плохо штампуется из-за относительно высокого содержания углерода, которое ограничивает применение наплавки медного ведущего пояска посредством электродуговой сварки медной присадочной проволоки со стальным корпусом снаряда.

При наплавке пояска (с сопутствующим конвективным теплоотводом циркулирующей через камору воды) происходит нежелательная локальная закалка металла корпуса, частицы которого в общей сварочной ванне распределяются в объеме наплавляемого пояска и всплывают на его поверхность. Твердые включения закаленной стали на фасонированной поверхности медного ведущего пояска оказывают сильное абразивное действие на боевые грани нарезов ствола орудия, что недопустимо.

Прямое прессование пиротехнического состава трассерного устройства неприемлемо из-за неизбежных радиальных деформаций корпуса, что дополнительно ослабит сцепление с напрессованным ведущим пояском.

Задачей, на решение которой направлено настоящее изобретение, является повышение функциональной надежности более технологичных в серийном производстве артиллерийских малокалиберных снарядов.

Требуемый технический результат достигается тем, что в известном артиллерийском малокалиберном снаряде, содержащем головной взрыватель, детонатор которого расположен во взрывчатом наполнении каморы корпуса, медный ведущий поясок и запрессованный в донную полость пиротехнический заряд трассера, согласно изобретению ведущий поясок с корпусом связаны монолитно посредством электродуговой наплавки медной присадочной проволоки на цилиндрическую поверхность корпуса, камора которого сформирована многопереходным холодным выдавливанием прутковой заготовки из низкоуглеродистой стали, модифицированной алюминием и ванадием, в качестве которой использована сталь марки 15ФЮА.

Отличительные признаки обеспечили повышение функциональной надежности при сохранении заданного уровня основных характеристик назначения артиллерийских малокалиберных снарядов, технологичность которых повысилась за счет использования более прогрессивных приемов и операций, возможных при предложенных конструктивных особенностях изделия.

Монолитная композиция, образованная в общей сварочной ванне при наплавке медного ведущего пояска на корпус снаряда, полностью исключает возможность срыва пояска в канале ствола при выстреле. Процесс автоматической электродуговой наплавки медной проволоки на сталь технологически отработан в серийном производстве снарядов.

Наплавку медного ведущего пояска проводят непосредственно на цилиндрическую поверхность корпуса, что сравнительно с прототипом исключает формирование радиальной канавки сложного профиля под напрессовку обжимом медного кольца.

Для реализации наплавки медного ведущего пояска в качестве материала корпуса снаряда использована низкоуглеродистая сталь, которая не калится при температуре плавления меди и хорошо объемно пластически деформируется.

С целью достижения заданных прочностных характеристик, в частности предела текучести (σ₀₂ 65 кг/мм²), ступенчатая камора снаряда формируется многопереходным холодным выдавливанием из прутковой заготовки, в результате которого происходит сопутствующий наклеп и упрочнение стали до необходимого уровня, что дополнительно повышает коэффициент использования металла сравнительно с резанием по прототипу.

Монолитность крепления медного ведущего пояска на корпусе снаряда позволяет прессовать пиротехнический заряд трассера непосредственно в донную полость, что более производительно и обеспечивает функциональное сцепление с корпусом без промежуточных клеящих и герметизирующих прослоек.

В качестве материала для корпуса снаряда использована промышленно выпускаемая низкоуглеродистая сталь 15ФЮА, ГОСТ В.10230, которая содержит алюминий и ванадий.

Содержание в составе стали алюминия улучшает служебные характеристики изделий, так как алюминий связывает свободный азот, что предотвращает деформационное старение стали корпуса в течение времени хранения.

Содержание в составе стали ванадия обеспечивает измельчение зерна для упрочнения при объемной деформации корпуса, который лучше сцепляется с медью пояска, так как при наплавке исключено газообразование, формирующее поры.

Перенесение радиальной канавки под набивной медный ведущий поясок позволило дополнительно увеличить объем каморы для взрывчатого наполнения, чем увеличило фугасное действие снаряда.

Следовательно, каждый существенный признак необходим, а их совокупность в устойчивой взаимосвязи является достаточной для достижения новизны качества, не присущей признакам в разобщенности, то есть поставленная в изобретении техническая задача решается не суммой эффектов, а новым сверхэффектом суммы существенных признаков формулы.

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

Сущность изобретения поясняется чертежом, который имеет чисто иллюстративную цель и не ограничивает объема притязаний совокупности существенных признаков. На чертеже изображен предлагаемый 23-мм осколочно-фугасный трассирующий снаряд.

В тонкостенном корпусе 1, содержащем взрывчатое наполнение 2 ступенчатой каморы, установлен головной взрыватель 3.

Корпус 1 получают объемным выдавливанием из прутковой заготовки стали 15ФЮА за три перехода холодного выдавливания каморы 2.

На цилиндрической поверхности корпуса 1 посредством электродуговой наплавки сформирован медный ведущий поясок 4.

В донную полость 5 корпуса 1 запрессован пиротехнический состав трассирущего заряда 6 с усилием, в три раза превосходящим давление пороховых газов метательного заряда гильзы. Прессование заряда 6 проводят в специальной матрице на оправке, которая исключает деформирование соединения пояска 4 с корпусом 1.

Хвостовая часть корпуса 1 на длине полкалибра имеет коническое сужение кзади под углом наклона образующей 8-10°, выбранном из условия максимального снижения аэродинамического торможения на траектории полета к цели на сверхзвуковой скорости.

Функционирует предложенный снаряд следующим образом.

При выстреле тепловой энергией горящего метательного заряда унитарного артиллерийского патрона воспламеняется пиротехнический состав трассирующего заряда 6, форс продуктов горения которого образует аэродинамический стабилизатор, обеспечивающий продольную устойчивость снаряда на внешней траектории.

Пограничный набегающий поток воздуха плавно обтекает коническую хвостовую часть снаряда, не образуя турбулентных завихрений, что не создает торможения движению.

Реактивная тяга, создаваемая форсом при горении трассирующего заряда 6, дополнительно увеличивает скорость полета снаряда сравнительно со штатным снарядом.

При встрече с преградой срабатывает головной взрыватель 3, импульсом которого инициируется наполнение 2, детонацией которого корпус 1 дробится на поражающие элементы необходимых фракции и конфигурации.

При детонации наполнения 2 формируется фронт ударной волны достаточной поражающей мощности.

Испытания стрельбой опытной партии артиллерийских снарядов по изобретению, которые соответствуют штатным по массо-габаритным показателям, показали заметное повышение показателей назначения и прицельной дальности полета.

Предложенная конструкция рекомендована на госиспытания для постановки на вооружение.

Изобретение относится к боеприпасам осколочно-фугасного типа. Снаряд содержит корпус с каморой, в которой расположено взрывчатое наполнение, головной взрыватель с детонатором, запрессованный в донную полость корпуса пиротехнический заряд трассера и медный ведущий поясок, который связан с корпусом монолитно посредством электродуговой наплавки медной присадочной проволоки на цилиндрическую поверхность корпуса. Камора корпуса сформирована многопереходным холодным выдавливанием прутковой заготовки из низкоуглеродистой стали 15ФЮА. Повышается функциональная надежность и технологичность изготовления снаряда. 1 з.п. ф-лы, 1 ил.

1. Артиллерийский малокалиберный снаряд, содержащий головной взрыватель, детонатор которого расположен во взрывчатом наполнении каморы корпуса, медный ведущий поясок и запрессованный в донную полость корпуса пиротехнический заряд трассера, отличающийся тем, что медный ведущий поясок связан с корпусом монолитно посредством электродуговой наплавки медной присадочной проволоки на цилиндрическую поверхность корпуса, при этом камора корпуса сформирована многопереходным холодным выдавливанием прутковой заготовки из низкоуглеродистой стали, модифицированной алюминием и ванадием.

2. Снаряд по п.1, отличающийся тем, что в качестве материала корпуса использована сталь марки 15ФЮА.