ЗАРЯД К АРТИЛЛЕРИЙСКОМУ ОРУДИЮ Российский патент 2009 года по МПК F42B5/38 

Изобретение относится к боеприпасам, в частности к конструкции артиллерийских зарядов, и может найти широкое применение при производстве артиллерийских зарядов из пороховых элементов как зерненой, так и трубчатой форм.

В настоящее время ведутся работы по разработкам новых артиллерийских комплексов, обладающих повышенной скорострельностью, увеличенной дальностью стрельбы, улучшенными условиями обитаемости боевого расчета, способными решить широкий круг боевых задач по огневому поражению противника.

В связи с этим к артиллерийским зарядам предъявляются повышенные требования по обеспечению эксплуатационных характеристик, сохранению герметичности и обтюрации пороховых газов.

Заряды из зерненых и трубчатых порохов применяются для комплектации выстрелов как унитарного, так и раздельно-гильзового заряжания ко всем видам артиллерийских систем. При этом особенность данного типа порохов состоит в том, что пороховые элементы имеют осевые внутренние каналы.

Известен заряд к минометному выстрелу (см. Шагов Ю.В. Взрывчатые вещества и пороха, МО СССР, М., 1976 г., с.114-115). Заряд содержит навеску ленточного пороха и обеспечивает достаточно надежное функционирование зарядов к минометам и другим короткоствольным артиллерийским системам с невысокой дальностью стрельбы и работающих при низких давлениях.

Недостатком этого технического решения является сложность применения такого типа зарядов для артиллерийских систем, имеющих большую длину ствола (пушки, гаубицы). То есть ленточные пороха, имея дегрессивную форму и большую начальную поверхность горения, в процессе горения развивают при движении снаряда по каналу ствола значительной длины (порядка 45-50 калибров) повышенное давление в каморе орудия, которое может достигнуть величины, опасной для прочности ствола. В дальнейшем идет резкий спад давления, и, как следствие, начальная скорость снаряда не достигает требуемого значения для стрельбы на большие дальности.

Задачей данного технического решения являлось создание заряда, работающего при небольших давлениях для короткоствольных систем без предъявления требования по функционированию в длинноствольных дальнобойных артиллерийских системах при больших давлениях.

Общим признаком с предлагаемой авторами конструкцией заряда является наличие навески пороха.

Наиболее близким по технической сути и достигаемому техническому результату является заряд, содержащий навеску пороха, сгорающий корпус, скрепленный с металлическим поддоном, с толщиной стенки не менее 1,5 толщины стенки поддона и сгорающие фиксирующие элементы (патент РФ №2217688, опубл. 27.11.2003, БИ №33), принятый авторами за прототип.

Как видно из этого технического решения, конструкция заряда обеспечивает максимальное рабочее давление в расчетных пределах в каморе ствола длиной 45-50 калибров, высокую начальную скорость снаряда и повышенную скорострельность.

К причинам, препятствующим достижению указанного технического результата при использовании известного заряда, принятого авторами за прототип, относится то, что его конструкция не позволяет обеспечить надежную обтюрацию пороховых газов в процессе выстрела, особенно при отрицательных температурах боевого применения, так как в гильзе отсутствуют оптимально сочетающиеся параметры металлического поддона и скрепленного с ним сгорающего корпуса.

Таким образом, задачей данного технического решения (прототипа) являлось получение требуемых начальных скоростей снаряда, высокой скорострельности без обеспечения требования по надежной обтюрации пороховых газов.

Общими признаками с предлагаемым авторами зарядом является наличие металлического поддона, навески пороха, сгорающего корпуса и фиксирующих элементов.

В отличие от прототипа, в предлагаемом авторами заряде высоту поддона выбирают равной 0,29-0,38 части сгорающего корпуса гильзы над торцем поддона, а в поддоне выполнено резьбовое гнездо под средство воспламенения с диаметром огнепередаточного отверстия, равным 0,25-0,85 диаметра резьбового гнезда.

В частных случаях, то есть в конкретных формах выполнения, изобретение характеризуется следующими признаками:

- навеска выполнена из зерненого пороха;

- заряд снабжен дополнительной навеской из трубчатых пороховых элементов;

- заряд выполнен из трубчатых пороховых элементов;

- заряд снабжен дополнительными сгорающими фиксирующими элементами - внутренней и наружной крышками, скрепленными с корпусом клеевым соединением;

- на корпус нанесено защитное лаковое покрытие;

- корпус запрессован в поддон на клее;

- на поддоне выполнена одна или несколько обтюрирующих канавок;

- поддон выполнен из низкоуглеродистой стали, раскисленной алюминием;

- на поддон нанесено защитное антикоррозионное покрытие;

- заряд размещен в герметичном пенале;

- пенал размещен в транспортной таре;

- заряд оснащен снарядом.

Именно это позволяет сделать вывод о наличии причинно-следственной связи между совокупностью существенных признаков заявляемого технического решения и достигаемым техническим результатом.

Указанные признаки, отличительные от прототипа и на которые распространяется испрашиваемый объем правовой охраны, во всех случаях достаточны.

Задачей предлагаемого изобретения является создание заряда к артиллерийскому орудию, обеспечивающего надежную обтюрацию пороховых газов, позволяющего снизить загазованность боевого отделения, высокую скорострельность системы, повышенные энергетические характеристики.

Указанный технический результат при осуществлении изобретения достигается тем, что в известном заряде, содержащем гильзу со стальным поддоном и сгорающим корпусом с толщиной стенки не менее 1,5 толщины стенки поддона, навеску пороха и сгорающие фиксирующие элементы, особенность заключается в том, что высоту поддона выбирают равной 0,29-0,38 части сгорающего корпуса гильзы над торцем поддона, а в поддоне выполнено резьбовое гнездо под средство воспламенения с диаметром огнепередаточного отверстия 0,25-0,85 диаметра резьбового гнезда.

Новая совокупность конструктивных элементов, а также наличие связей между ними, позволяют, в частности, за счет:

- высоты поддона, равной 0,29-0,38 части сгорающего корпуса гильзы над торцем поддона, обеспечить надежную обтюрацию пороховых газов в процессе выстрела и минимизировать приток пороховых газов из его полости после экстракции, что позволяет снизить загазованность боевого отделения окисью углерода (угарного газа) - компонента порохового газа, улучшив, тем самым, условия обитаемости экипажа.

Выбор высоты поддона менее 0,29 высоты части сгорающего корпуса гильзы над торцем поддона приведет к уменьшению времени движения потока пороховых газов, прорвавшихся в зазор между стенками поддона и каморой орудия, и резкому снижению сопротивления, которое встречает пороховой газ при своем движении к затвору, что вызывет заметное ухудшение обтюрации и, как следствие, значительно увеличит загазованность боевого отделения.

При выборе высоты поддона более 0,38 высоты части сгорающего корпуса гильзы над торцем поддона, после его экстракции, вследствие увеличенной вместимости, поддон приносит с собой в боевое отделение значительный объем пороховых газов, которые вызывают увеличение загазованности внутри машины, снижая тем самым работоспособность членов экипажа. Кроме того, возрастание габаритов поддона уменьшает свободный объем боевого отделения, что также отрицательно сказывается на условиях обитаемости экипажа.

- Выполнения резьбового гнезда под средство воспламенения с диаметром огнепередаточного отверстия, равным 0,25-0,85 диаметра резьбового гнезда, обеспечить надежное воспламенение пороховой навески заряда и надежную обтюрацию по месту соединения гнездо-средство воспламенения.

При выполнении огнепередаточного отверстия менее 0,25 диаметра резьбового гнезда, вследствие значительного перепада площади переходного сечения от гнезда к отверстию, происходит затруднительное распространение форса огня от средства воспламенения к пороховой навеске заряда, что вызывает аномальное воспламенение и горение пороховой навески, сопровождаемое нестабильностью рабочих давлений и, как следствие, значительным разбросом начальных скоростей снаряда.

Кроме того, после срабатывания средства воспламенения давления в гнезде и в полости гильзы не успевают быстро выровняться, что может привести к разрушению гнезда и прорыву газов за казенный срез орудия, что чрезвычайно опасно для экипажа.

При выполнении огнепередаточного отверстия более 0,85 диаметра резьбового гнезда в момент срабатывания средства воспламенения форс огня, вследствие своей расфокусировки при проходе через отверстие большего диаметра, не может достигнуть верхней части пороховой навески, что приводит к неравномерности горения заряда, сопровождаемой выскоками рабочих давлений, что, в свою очередь, приводит к значительному разбросу начальных скоростей снарядов и заданной дальности стрельбы.

Признаки, характеризующие изобретение в конкретных формах выполнения, позволяют, в частности, за счет:

- выполнения навески из зерненого пороха обеспечить высокую степень автоматизации процесса снаряжения заряда;

- снабжения дополнительной навеской из трубчатых пороховых элементов достигать равномерности воспламенения заряда по всему объему без применения сложных осевых воспламенительных устройств и обеспечить при этом малый разброс начальных скоростей снаряда;

- выполнения навески из трубчатых пороховых элементов обеспечить равномерную скорость нарастания давления в каморе артиллерийского орудия;

- снабжения заряда дополнительными сгорающими фиксирующими элементами - внутренней и наружной крышками, скрепленными с корпусом клеевым соединением, обеспечить надежную фиксацию пороховой навески от перемещений в процессе эксплуатации (транспортирования, служебном обращении и т.д.) и повысить энергетические характеристики заряда;

- нанесения на корпус защитного лакового покрытия обеспечить его защиту от воздействия атмосферных факторов. Кроме того, лаковое покрытие придает дополнительную эластичность жесткому сгорающему корпусу, тем самым в процессе выстрела время его разрушения увеличивается, приводя к увеличению времени движения газового потока с момента воспламенения навески в сторону торца поддона, что положительно влияет на качество обтюрации;

- запрессовки корпуса в поддоне на клее обеспечить гарантируемую герметичность соединения;

- выполнения на поддоне одной или нескольких обтюрирующих канавок улучшить качество обтюрации поддоном пороховых газов, особенно при отрицательных температурах боевого применения;

- выполнения поддона из низкоуглеродистой стали, раскисленной алюминием, обеспечить надежную обтюрацию пороховых газов и взаимодействие с металлическими узлами механизмов заряжания и экстракции артиллерийской системы, постоянство механических характеристик в процессе длительного хранения, возможность изготовления поддона методом холодной штамповки из кружка;

- размещения заряда в герметичном пенале или футляре обеспечить сохранность физико-химических и баллистических свойств при длительном хранении в различных условиях;

- размещения пенала в транспортной таре предохранить его от воздействия ударных нагрузок при транспортировке;

- оснащения заряда снарядом обеспечить комплектность поставки боеприпаса.

Признаки, отличающие предлагаемое техническое решение от прототипа, не выявлены в других технических решениях и не известны из уровня техники в процессе проведения патентных исследований, что позволяет сделать вывод о соответствии изобретения критерию "новизна".

Исследуя уровень техники в ходе проведения патентного поиска по всем видам сведений, доступных в странах бывшего СССР и зарубежных странах, обнаружено, что предлагаемое техническое решение явным образом не следует из известного на сегодня уровня техники, следовательно, можно сделать вывод о соответствии критерию "изобретательский уровень".

Сущность изобретения заключается в том, что заряд к артиллерийскому орудию, содержащий гильзу со стальным поддоном и сгорающим корпусом с толщиной стенки не менее 1,5 толщины стенки поддона, навеску пороха и сгорающие фиксирующие элементы, в отличие от прототипа согласно изобретению имеет высоту поддона, выбираемую равной 0,29-0,38 части сгорающего корпуса гильзы над торцем поддона, а в поддоне выполнено резьбовое гнездо под средство воспламенения с диаметром огнепередаточного отверстия 0,25-0,85 диаметра резьбового гнезда.

Сущность изобретения поясняется чертежом, где на фиг.1 изображен общий вид заряда к артиллерийскому орудию, на фиг.2, 3, 4 - варианты конкретного исполнения.

Предлагаемый заряд к артиллерийскому орудию содержит навеску пороха - 1, сгорающий корпус - 2, стальной поддон - 3, резьбовое гнездо - 4, высота поддона - h, высота сгорающего корпуса над торцем поддона - H, диаметр огнепередаточного отверстия - d, диаметр резьбового гнезда - D.

В частных случаях, то есть в конкретных формах исполнения, заряд снабжен навеской - 5 из зерненого пороха (фиг.2), размещен в герметичном пенале или футляре - 6, при этом на поддоне выполнена обтюрирующая канавка - 7, дополнительными сгорающими фиксирующими элементами (фиг.3), наружной 8 и внутренней 9 крышками, скрепленными с корпусом клеевым соединением, дополнительной навеской из трубчатых пороховых элементов 10 и навеской из трубчатых пороховых элементов - 11 (фиг.4).

Вышеописанное устройство работает следующим образом.

Заряд размещают в каморе орудия. После срабатывания средства воспламенения, размещаемого в резьбовом гнезде 4, форс огня через огнепередаточное отверстие поступает в нижнюю часть навески пороха 1. При этом происходит воспламенение и горение всего заряда (в частных случаях, то есть в конкретных формах исполнения, форс огня поступает в каналы дополнительной навески из трубчатых пороховых элементов 10 или в навеску 11, при этом сгорают и дополнительные сгорающие фиксирующие элементы (наружная 8 и внутренняя 9 крышки) в полости корпуса 2). При этом исключается прорыв пороховых газов по месту соединения резьбовое гнездо-средство воспламенения, а пороховые газы, попадая в обтюрирующую канавку 7, обеспечивают плотное прилегание стенки поддона 3 к каморе орудия, надежную обтюрацию пороховых газов после сгорания корпуса 2 и полное, стабильное сгорание всех элементов заряда до выхода снаряда из канала ствола, что обеспечивает требуемую начальную скорость полета снаряда.

Выполнение заряда в соответствии с изобретением увеличивает начальную скорость снаряда на 5-7%, уменьшает загазованность боевого отделения в 1,2-1,8 раза, а также за счет оптимальных конструкторских параметров элементов навески обеспечивает стабильное горение навески пороха и тем самым стабильные баллистические характеристики, что существенно повышает кучность стрельбы.

Изобретение может быть использовано при разработке различных зарядов, в том числе для артиллерийских выстрелов.

Указанный положительный эффект подтвержден испытаниями опытных образцов зарядов, выполненных в соответствии с изобретением.

В настоящее время разработана конструкторская документация, проведены государственные испытания, намечено серийное производство.

Изобретение относится к боеприпасам. В заряде к артиллерийскому орудию с гильзой со стальным поддоном и сгорающим корпусом с толщиной стенки не менее 1,5 толщины стенки поддона размещены навеска пороха и сгорающие фиксирующие элементы. Высота поддона составляет 0,29-0,38 части сгорающего корпуса гильзы над торцем поддона, а диаметр огнепередаточного отверстия выполняют равным 0,25-0,85 среднего диаметра резьбового гнезда под средство воспламенения. Увеличивается начальная скорость снаряда на 5-7%, уменьшается загазованность боевого отделения в 1,2-1,8 раза, а также обеспечивается требуемая стабильность горения навески пороха. 9 з.п. ф-лы, 4 ил.

1. Заряд к артиллерийскому орудию, содержащий гильзу со стальным поддоном и сгорающим корпусом с толщиной стенки не менее 1,5 толщины стенки поддона, навеску пороха и сгорающие фиксирующие элементы, отличающийся тем, что высота поддона составляет 0,29-0,38 части сгорающего корпуса гильзы над торцом поддона, при этом в поддоне выполнено резьбовое гнездо под средство воспламенения с диаметром огнепередаточного отверстия 0,25-0,85 диаметра резьбового гнезда.

2. Заряд по п.1, отличающийся тем, что навеска пороха выполнена из зерненого пороха.

3. Заряд по п.1, отличающийся тем, что он снабжен дополнительной навеской пороха из трубчатых пороховых элементов.

4. Заряд по п.1, отличающийся тем, что навеска пороха выполнена из трубчатых пороховых элементов.

5. Заряд по п.1, отличающийся тем, что он снабжен дополнительными сгорающими фиксирующими элементами в виде внутренней и наружной крышек, скрепленных с корпусом клеевым соединением.

6. Заряд по п.1, отличающийся тем, что на корпус нанесено защитное лаковое покрытие.

7. Заряд по п.1, отличающийся тем, что корпус на клее запрессован в поддон.

8. Заряд по п.1, отличающийся тем, что на поддоне выполнена одна или несколько обтюрирующих канавок.

9. Заряд по п.1, отличающийся тем, что поддон выполнен из низкоуглеродистой стали раскисленной алюминием.

10. Заряд по п.1, отличающийся тем, что на поддон нанесено защитное антикоррозионное покрытие.