УПРОЩЕННОЕ ДАЛЬНОБОЙНОЕ ОРУДИЕ СТАРОВЕРОВА И СНАРЯД Российский патент 2013 года по МПК F41A1/02 F42B5/00 

Изобретение относится к артиллерии большой дальности или большой начальной скорости, например к авиационным или зенитным пушкам калибра 30 мм, а также к стрелковому оружию, в основном - к снайперским винтовкам большой дальности (до 3000 м).

Известно «Дальнобойное орудие Староверова» пат. №2391617. Оно позволяет достичь начальных скоростей снаряда 4000-5000 м/сек, но содержит промежуточные поршни в виде стаканов и байпасы большой длины.

Цель изобретения - достичь умеренных скоростей порядка 2000-3000 м/сек более простыми средствами.

Для этого орудие вместо поршней для дополнительных зарядов имеет снаряд, на задней поверхности которого прочно прикреплены одна или несколько монолитных шашек из пороха или другого метательного взрывчатого вещества (далее - шашка МВВ или просто «шашка»), покрытых бронирующим слоем (слоем негорючего или медленно горящего вещества, например коллоксилином, фторопластом). А на стволе имеется устройство/устройства для воспламенения этих шашек в нужный момент.

Дополнительный заряд/заряды, уже разогнанный предыдущим зарядом (например, основным, то есть первым) до некоторой скорости, то есть имеющий определенную кинетическую энергию, даст газовую струю с большей скоростью молекул и сможет разогнать снаряд до большей начальной скорости.

Чтобы не тратить энергию зарядов на нарезание нарезов на снаряде, снаряд или пуля могут иметь готовые нарезы.

Дополнительные шашки при выстреле испытывают равномерное обжатие со всех сторон, включая заднюю часть снаряда, которая оказывает противодавление (третий закон Ньютона). А любое тело, равномерно обжимаемое со всех сторон, не испытывает разрушающей нагрузки. То есть даже непрочная, но монолитная шашка при выстреле не разрушается. Хотя некоторые нагрузки внутри шашки все же есть и объясняются они инерционными силами в разных ее слоях при ее ускорении. Поэтому прочность шашки не должна быть меньше определенного уровня, и многие МВВ обладают достаточной прочностью. Например, квадратная шашка для безгильзового патрона германского автомата.

В крайнем случае шашка может быть выполнена по принципу композитного материала, то есть иметь внутри армирующие высокомодульные высокопрочные волокна. Например, Вектран-2000, Спектра, Зайлон, Кевлар, углеволокно и т.п. Волокна могут находиться в объеме шашки в рубленном виде (в виде отрезков длиной 5-30 мм). Или они могут быть ориентированы в плоскости, перпендикулярной оси снаряда, и/или цилиндрическими или конусными слоями и кольцами. Причем в основном - в задней части шашки. Например, в виде поперечных слоев ткани, желательно, триагонального и, желательно, довольно рыхлого плетения. А связующим при этом служит само МВВ. При повышении температуры во время выстрела большинство синтетических волокон испарится, а углеволокно вылетит вместе с пороховыми газами. Стекловолокно применять нежелательно: во-первых, оно тяжелое, а во-вторых, оно в расславленном виде может осесть на стенках канала ствола.

Несмотря на то, что при выстреле шашка за счет ускорения испытывает продольные разрывающие нагрузки, большого количества армирующего материала в этом направлении класть не нужно, так как давление газов не допустит разрыва шашки. Шашка будет испытывать нагрузки типа каплеобразования, то есть передняя часть будет стремиться образовать утоньшение в виде шейки, а задняя часть будет стремиться «надуться», как капля.

Для более прочного контакта шашки с задней частью снаряда на снаряде могут иметься выступы в виде шурупов, на которые и наформовывается шашка (если шашек несколько, то наформовывается последняя шашка, считая от первого, то есть основного заряда). Причем к этим выступам могут крепиться армирующие волокна, направленные назад. Для чего в выступах могут быть отверстия. Выступы лучше располагать на снаряде по кольцу. А в связи с этим, если шашек несколько, шашки должны располагаться одна внутри другой, чтобы для каждой шашки было свое кольцо выступов. Если шашек не более трех, этого, возможно, не потребуется.

В любом случае окончательный ответ о необходимости усиления шашки может дать только эксперимент. Начать следует с неармированной шашки, а затем приближаться к оптимуму методом последовательных приближений.

В случае, если шашек несколько, они разделены бронирующими слоями.

Для воспламенения шашки в нужный момент могут быть применены следующие варианты.

ВАРИАНТ 1. С помощью байпаса: в стенке ствола имеется байпас, а в задней части снаряда имеется отверстие, соединяющее боковую поверхность снаряда с его задней поверхностью, причем отверстие пустое или заполнено полностью или частично МВВ, или другим пиросоставом.

Пламя предыдущего заряда передается по байпасу к боковому отверстию в снаряде, а затем по отверстию - к шашке. В таком варианте может быть только одна дополнительная шашка, то есть орудие может быть только «двухступенчатым». Но и этого достаточно для достижения скоростей порядка 2000-2500 м/сек.

ВАРИАНТ 2. Электроискровой вариант: в стенке ствола имеется диэлектрическая поперечная вставка с проводом внутри, а в снаряде имеется канал от боковой поверхности к задней, в котором имеется изолированный провод, оканчивающийся искровым промежутком с выступом на задней поверхности снаряда. А на орудии имеется электронная схема, подающая в нужный момент на вставку высокое электрическое напряжение.

Электронная схема по сигналу датчика подает высокое напряжение на искровой промежуток, и шашка воспламеняется. Этот вариант также может воспламенить только одну шашку.

ВАРИАНТ 3. Воспламенение может происходить от небольшого дополнительного заряда. Для этого ствол имеет запираемый поперечный канал, в котором расположен бронированный кумулятивный микрозаряд, воспламеняемый электронной схемой. Заряд может иметь облицовку, например, из алюминия, или может не иметь ее.

Такой вариант воспламенения допускает наличие двух или нескольких дополнительных шашек. То есть орудие может быть трех-, четырех, и более ступенчатым. Однако для его применения необходимо иметь запас микрозарядов и перезаряжать их после каждого выстрела.

ВАРИАНТ 4. От этого недостатка свободен лазерный вариант. В стенке ствола имеется прозрачная вставка с выпуклым внутренним концом, во вставку направлен лазер, а также на орудии имеется электронная схема, подающая в нужный момент на лазер электрическое напряжение.

Этот вариант также позволяет использовать несколько промежуточных шашек, но не требует наличия и смены дополнительных микрозарядов. Для многоступенчатого орудия требуется несколько таких лазерных устройств.

Причем следует отдавать предпочтение именно многоступенчатым зарядам, так как каждый последующий заряд имеет все большую кинетическую энергию, и поэтому четырехступенчатое орудие при равной суммарной массе всех зарядов обеспечит большую начальную скорость, чем трехступенчатое, и тем более, чем двухступенчатое.

Электронная схема для воспламенения дополнительного микрозаряда или для генерирования импульса лазера может иметь несколько типов датчиков, сигнализирующих о необходимости срабатывания.

ВАРИАНТ А. Простейший вариант - контактный. В стенке ствола имеется диэлектрическая вставка с проводом внутри, или несколько таких вставок, лежащих в одной поперечной плоскости, и электронная схема срабатывает от замыкания изолированного провода на «массу» или на другие вставки.

ВАРИАНТ Б. Электронная схема имеет датчик срабатывания в виде расположенного в стенке ствола фотодатчика огня, срабатывающего от появления в поле его обзора пламени горящего порохового заряда.

ВАРИАНТ В. Электронная схема имеет датчик срабатывания в виде расположенной в стенке ствола оптической пары в виде светодиода и фотодатчика. Когда свет светодиода закрывается снарядом, происходит срабатывание электронной схемы.

На прилагаемом эскизе показаны сразу все четыре варианта орудия и три варианта датчиков для срабатывания электронной схемы, где: 1 - ствол, 2 - снаряд, 3 - бронированная шашка на задней части снаряда, причем выше осевой линии показана одна шашка, а ниже осевой - две шашки, отформованные одна на другой и разделенные бронирующим слоем. На заднем торце снаряда имеются стальные штыри 4 для лучшего крепления шашки. В снаряде имеется боковой канал 6, пустой или заполненный полностью или частично МВВ, или другим пиротехническим составом.

На стволе также показаны: устройство электроискрового зажигания 7 в виде диэлектрического болта (например, из нанокерамики) с проводом внутри, причем подразумевается, что через канал 6 в этом случае пропущен и вклеен изолированный провод, задний конец которого образует с выступом на торце снаряда искровой промежуток меньший, чем радиус отверстия, и меньший, чем радиус диэлектрического болта (чтобы искра проскочила именно в нужном месте).

На стволе показано устройство кумулятивного воспламенения в виде кумулятивного микрозаряда 7, запертого болтом 8 с изолированным проводом внутри для инициации.

Показано также устройство лазерного воспламенения в виде лазера 9, направленного в ствол через прозрачный стержень 10 с выпуклой линзообразной поверхностью на внутреннем конце.

Условно показано три варианта датчиков для срабатывания электронной схемы электроискрового зажигания, воспламенения кумулятивного заряда или генерации лазерного импульса.

Вариант А содержит одну или несколько диэлектрических вставок 7 (точно таких же, как для электроискрового зажигания), и работает этот вариант так: ведущий поясок снаряда замыкает центральный провод вставки на «массу» снаряда или две таких вставки замыкаются между собой.

Вариант Б содержит фотодатчик огня 11, реагирующий на появление в его поле зрения пламени порохового заряда.

Вариант В содержит оптическую пару из светодиода 12 и фотодатчика (фотодиода или фотосопротивления) 13. Свет от светодиода перекрывается носком снаряда и электронная схема срабатывает. Упомянутые электронные схемы хорошо известны, см. например, «Схема фотоэлектронного зажигания лодочного мотора», журнал «Катера и яхты», №68, стр.40.

Работает орудие так: сначала воспламеняется первый (основной) заряд, который разгоняет снаряд с одной или несколькими шашками на его задней части до определенной скорости. В нужном месте ствола от датчика любого типа А, Б, В срабатывает устройство воспламенения шашки 3 и ее газы разгоняют снаряд далее. Если шашек несколько, по вариантам 3, 4 срабатывает третья и последующие шашки.

Изобретение относится к артиллерийским орудиям. Упрощенное дальнобойное орудие содержит ствол, электронную схему, устройства для воспламенения, лазер. Ствол содержит запираемый поперечный канал с кумулятивным микрозарядом. В стенке ствола содержится байпас, диэлектрическая поперечная вставка с проводом, прозрачная вставка, фотодатчик огня, оптическая пара в виде светодиода и фотодатчика. Снаряд для упрощенного дальнобойного орудия содержит на задней поверхности одну или несколько монолитных шашек из пороха или другого метательного взрывчатого вещества (МВВ), выступы в виде шурупов, пустое или заполненное полностью или частично МВВ, или другим пиросоставом отверстие для соединения боковой поверхности снаряда с его задней поверхностью. К выступам крепятся армирующие волокна. Изобретение позволяет упростить получение умеренных стартовых скоростей снаряда при выстреле. 2 н. и 10 з.п. ф-лы, 1 ил.

1. Упрощенное дальнобойное орудие, на стволе которого имеется устройство/устройства для воспламенения в нужный момент шашки/шашек, закрепленных на задней части снаряда.

2. Орудие по п.1, отличающееся тем, что в стенке ствола имеется байпас.

3. Орудие по п.1, отличающееся тем, что в стенке ствола имеется диэлектрическая поперечная вставка с проводом внутри, а в снаряде имеется канал от боковой поверхности к задней, в котором имеется изолированный провод, оканчивающийся искровым промежутком с выступом на задней поверхности снаряда, а также на орудии имеется электронная схема, подающая в нужный момент на вставку высокое электрическое напряжение.

4. Орудие по п.1, отличающееся тем, что ствол имеет запираемый поперечный канал, в котором расположен бронированный кумулятивный микрозаряд, воспламеняемый электронной схемой.

5. Орудие по п.1, отличающееся тем, что в стенке ствола имеется прозрачная вставка с выпуклым внутренним концом, во вставку направлен лазер, а также на орудии имеется электронная схема, подающая в нужный момент на лазер электрическое напряжение.

6. Орудие по п.5, отличающееся тем, что электронная схема имеет датчик срабатывания в виде расположенной в стенке ствола диэлектрической вставки с проводом внутри или нескольких таких вставок, лежащих в одной поперечной плоскости, и электронная схема срабатывает от замыкания изолированного провода на «массу» или на другие вставки.

7. Орудие по п.5, отличающееся тем, что электронная схема имеет датчик срабатывания в виде расположенного в стенке ствола фотодатчика огня, срабатывающего от появления в поле его обзора пламени горящего порохового заряда.

8. Орудие по п.5, отличающееся тем, что электронная схема имеет датчик срабатывания в виде расположенной в стенке ствола оптической пары в виде светодиода и фотодатчика.

9. Снаряд, отличающийся тем, что имеет на задней поверхности прикрепленные одну или несколько монолитных шашек из пороха или другого метательного взрывчатого вещества, покрытых бронирующим слоем.

10. Снаряд по п.9, отличающийся тем, что шашки имеют строение композитного материала, то есть имеют внутри армирующие высокомодульные высокопрочные волокна, находящиеся в объеме шашки в рубленом виде и/или ориентированные в плоскости, перпендикулярной оси снаряда, и/или цилиндрическими или конусными слоями и кольцами.

11. Снаряд по п.9, отличающийся тем, что на снаряде сзади имеются выступы в виде шурупов, на которые наформовывается шашка, и к которым крепятся армирующие волокна, направленные назад.

12. Снаряд по п.9, отличающийся тем, что в задней части снаряда имеется отверстие, соединяющее боковую поверхность снаряда с его задней поверхностью, причем отверстие пустое или заполнено полностью или частично метательным взрывчатым веществом или другим пиросоставом.