МЕТАТЕЛЬНЫЙ ЗАРЯД АРТИЛЛЕРИЙСКОГО ВЫСТРЕЛА РАЗДЕЛЬНОГО ЗАРЯЖАНИЯ Российский патент 2014 года по МПК F42B5/38 

Предлагаемое изобретение относится к конструкциям артиллерийских выстрелов, а именно к конструкциям одной из их основных составных частей - артиллерийским метательным зарядам (МЗ), преимущественно к метательным зарядам выстрелов раздельного картузного заряжания. Предлагаемая конструкция метательного заряда может быть использована в составе современных артиллерийских выстрелов, в том числе с управляемыми снарядами.

Известен «Комбинированный артиллерийский метательный заряд» (патент РФ №2074375, МПК F42B5/16, заявка №94010941 от 29.03.1994 г.). Комбинированный МЗ содержит инициатор, воспламенитель и заряд, состоящий из пороховых элементов двух видов: пороховые элементы первого вида имеют поверхность горения нейтральной формы и выполнены в форме пластинок, у которых торцевые поверхности забронированы, а пороховые элементы второго вида выполнены в виде микрозарядов, имеющих последовательно размещенные участки нейтрального и прогрессивного горения, все внешние поверхности микрозарядов бронированы, за исключением боковой входной полосы участка нейтрального горения, а участок прогрессивного горения микрозарядов выполнен в виде двух цилиндрических секторов, связанных в области своих вершин и одной из боковых поверхностей с участком нейтрального горения.

В данном комбинированном МЗ за счет применения двух видов пороховых элементов вышеописанного конструктивного исполнения достигается повышение баллистической эффективности артиллерийского выстрела за счет увеличения коэффициента заполнения площади индикаторной диаграммы давления в заснарядном пространстве ствола орудия, т.е. скорости снаряда. Это обеспечивается путем временного программирования интенсивности газоприхода в заснарядное пространство. Однако технологические сложности изготовления мелкозернистых пороховых элементов, связанные с необходимостью их бронирования по определенным поверхностям, существенно ограничивают использование МЗ данного конструктивного исполнения, о чем свидетельствует и досрочное прекращение действия патента.

Известен также «Выстрел раздельного заряжания для пушек среднего и большого калибров» (патент РФ №2320951,МПК F42B5/38, заявка №2006103577 от 07.02.2006 г.), метательный заряд которого взят заявителем и авторами за прототип. Выстрел раздельного заряжания включает снаряд, гильзу и метательный заряд, содержащий навеску трубчатого баллиститного пороха в герметичной сгорающей оболочке. По периферии навески баллиститного пороха размещена навеска трубчатого пироксилинового пороха, причем масса пироксилинового пороха составляет 8-20% от массы баллиститного пороха, а сила баллиститного пороха составляет 1,1-1,3 силы пироксилинового пороха. В частных случаях исполнения МЗ навеска баллиститного пороха может быть выполнена из трубчатых элементов с разрезом и с соотношением диаметра канала трубки к толщине горящего свода трубки 0,25-0,8. При таком конструктивном исполнении трубчатых элементов баллиститного пороха в метательном заряде может размещаться навеска трубчатого пироксилинового пороха коаксиально навеске баллиститного пороха, при этом масса пироксилинового пороха составляет 5,5-20% массы баллиститного пороха. Кроме того, МЗ может содержать дополнительный заряд, расположенный на запоясковой части снаряда в герметичной сгорающей оболочке, причем масса дополнительного заряда составляет 0,4-1,0 от массы основного заряда. Как следует из графических материалов (рисунка), поясняющих описание изобретения, воспламенитель МЗ выполнен разнесенным по длине заряда и состоит из нижнего и верхнего воспламенителей, размещенных на нижнем и верхнем торцах заряда соответственно.

Использование в данном МЗ высокоэнергетического баллиститного пороха направлено на увеличение могущества артиллерийского выстрела. Однако использование в составе МЗ высокоэнергетических баллиститных порохов существенно ограничивается их низкой механической прочностью, которая недостаточна для сохранения целостности пороховых элементов при воздействии на них эксплуатационных нагрузок и газодинамических нагрузок в процессе их воспламенения и последующего горения без выполнения определенных конструктивных мероприятий. Так, в МЗ вышерассмотренного выстрела, взятого за прототип, помимо трубчатых элементов из баллиститного высокоэнергетического пороха дополнительно используются трубчатые элементы более прочного пироксилинового пороха, которые выполняют роль поддерживающего бандажа и силового стержня для менее прочных трубчатых элементов баллиститного пороха.

Использование в данном МЗ двух разновидностей трубчатых порохов, различающихся по своему химическому составу и не являющихся химически инертными по отношению друг к другу, требует применения герметичной сгорающей оболочки, в которой размещается навеска трубчатого баллиститного пороха, что усложняет конструкцию МЗ (обеспечить герметичность оболочки и ее сгораемости без остатков, препятствующих последующей стрельбе, за короткое время выстрела достаточно сложно конструктивно выполнить в условиях серийного и массового производства). Использование одноканальных трубок относительно большого удлинения в качестве пороховых элементов также не всегда оправдано. Во-первых, при использовании в МЗ для орудий с удлиненными каморами сгорания пороховых одноканальных трубок относительно большого удлинения в момент воспламенения и начального горения в канале трубки развивается эффект так называемого эрозионного горения, приводящий к резкому росту давления в канале трубки, которое может привести к ее разрушению. При этом возрастает давление в каморе сгорания, что негативно сказывается на прочности орудия и может привести к выходу его из строя. Для исключения эрозионного эффекта необходимо увеличивать диаметр канала пороховой трубки, что снижает плотность заряжания и тем самым ограничивает массу, а следовательно, уменьшает мощность и эффективность МЗ.

В частном случае выполнения вышерассмотренного МЗ, по-видимому, также для исключения эрозионного горения, в баллиститных трубках выполняют продольный паз. Но при этом также снижается плотность заряжания и уменьшается прочность и устойчивость и без того непрочных баллиститных трубок.

Во-вторых, вышерассмотренный МЗ (как видно из описания) предназначен для комплектации танковых выстрелов, где в отличие от артиллерийских выстрелов не требуется выполнять заряд переменной массы для обеспечения стрельбы в широком диапазоне дальностей, так как стрельба в основном осуществляется по настильной траектории прямой наводкой. Т.е. использование данного МЗ применительно к артиллерии возможно, но для узкого диапазона дальностей боевого применения, которые изменяются в зависимости от угла возвышения орудия и при этом не обеспечивается возможность варьирования дальности в широких пределах.

Задачей, на решение которой направлено предполагаемое изобретение, является повышение эффективности и расширение функциональных возможностей предлагаемого метательного заряда при упрощении его конструкции.

Решение поставленной задачи достигается тем, что в известном метательном заряде артиллерийского выстрела раздельного заряжания, включающем трубчатые пороховые элементы двух видов и воспламенитель, размещенные в сгораемых оболочках, при этом воспламенитель выполнен разнесенным по длине заряда, пороховые элементы выполнены в виде семиканальных и одноканальных пироксилиновых трубок одинаковой длины, массы которых равномерно распределены по нескольким пучкам и их объему и находятся в соотношении m₇/m₁=18-21, где: m₇ - масса семиканальных пироксилиновых трубок; m₁ - масса одноканальных пироксилиновых трубок, каждый пучок сформирован с образованием центрального канала и помещен в сгораемый картуз, снабженный элементами для последовательного соосного объединения с картузами других пучков, при этом в центральном канале каждого пучка размещен воспламенитель, а пироксилиновый порох одноканальных трубок содержит в своем составе пламегасящие добавки.

В частных случаях исполнения метательный заряд может выполняться с переменным количеством пучков, а элементы для последовательного соосного объединения картузов пучков могут быть выполнены в виде продольных тесемок, расположенных равномерно по окружности на наружной поверхности картузов, скрепленных с нижним картузом в нижней его части, пропущенных через петли, выполненные на наружной поверхности каждого картуза напротив продольных тесемок, и скрепленных между собой на торце верхнего пучка разъемным соединением, при этом на картузах пучков выполнена маркировка номера метательного заряда.

Кроме того, в метательном заряде воспламенитель каждого пучка может быть выполнен составным и состоящим из навески мелкозернистого пироксилинового пороха, размещенной между двух одинаковых навесок дымного ружейного пороха, которые при объединении картузов пучков располагаются напротив соответствующих навесок дымного ружейного пороха смежных пучков. При этом масса навески мелкозернистого пироксилинового пороха воспламенителя относится к массе двух навесок дымного ружейного пороха воспламенителя как: m_пп/m_дрп=2-3, а суммарная масса семиканальных и одноканальных пироксилиновых трубок в пучке относится к массе воспламенителя пучка как: m₇+m₁/m_пп+m_дрп=42-46.

Использование в предлагаемом МЗ трубчатых пороховых элементов двух видов на основе пироксилина не требует герметичного разделения их друг от друга и позволяет разместить их в едином картузе, тем самым упрощается конструкция МЗ. Так как наибольшую часть массы МЗ составляют семиканальные трубки, имеющие большую плотность заряжания и прогрессивную с течением времени поверхность горения, то диаграмма внутрибаллистического давления в стволе орудия в процессе движения по нему снаряда является более наполненной, т.е. при прочих равных условиях повышается скорость снаряда, а следовательно, повышается эффективность МЗ. Применение в МЗ дополнительно к семиканальным одноканальных пироксилиновых трубок позволяет через их каналы выравнивать давление по длине заряда в процессе его воспламенения (особенно для МЗ, используемых в орудиях с удлиненными каморами сгорания) и тем самым избегать волновых процессов в каморе сгорания, отрицательно сказывающихся на прочности снаряда и орудия.

Выполнение МЗ составным из нескольких равнозначных пучков, количество которых может изменяться, расширяет функциональные возможности МЗ за счет обеспечения возможности изменения дальности стрельбы в широких пределах. Кроме того, составление МЗ из нескольких равнозначных пучков, длина пороховых трубок в которых существенно меньше длины каморы сгорания орудия, позволяет исключить эффект эрозионного горения при повышении плотности заряжания МЗ, а следовательно, повысить мощность и эффективность МЗ.

Размещение в центральном канале каждого пучка воспламенителя и обеспечение при последовательном объединении пучков совмещения их центральных каналов, а следовательно, и воспламенителей позволяет повысить стабильность внутрибаллистических характеристик заряда за счет одновременности воспламенения через совмещенные центральные каналы всех пучков.

Предлагаемое изобретение поясняется графическими материалами. На Фиг.1 схематично показан предлагаемый МЗ. На Фиг.2 показан вид на МЗ по стрелке Б. На Фиг.3 схематично показано поперечное сечение одного из пучков МЗ. На Фиг.4 схематично показано объемное изображение одного из пучков в картузе.

Предлагаемый МЗ 1 включает трубчатые пороховые элементы двух видов, которые выполнены в виде семиканальных 2 и одноканальных 3 пироксилиновых трубок и массы которых равномерно распределены по нескольким пучкам 4 и их объему. При этом масса семиканальных трубок превышает массу одноканальных трубок в 18-21 раз. Каждый пучок 4 сформирован с образованием центрального канала 5 и помещен в сгораемый картуз 6, выполненный в виде тора. В центральном канале 5 каждого пучка 4 размещен воспламенитель 7. Пучки 4, помещенные в картузы 6, имеют элементы для последовательного их объединения, выполненные, например, в виде продольных тесемок 8, расположенных равномерно по окружности на наружной поверхности картузов 6, скрепленных (пришитых или приклеенных) с нижним картузом в нижней его части 9 и пропущенных через петли 10, выполненные на наружной поверхности каждого картуза напротив продольных тесемок 8. На торце 11 верхнего пучка продольные тесемки 8 скреплены между собой разъемным соединением, например легкоразвязывающимся узлом (узлами) 12. В качестве разъемного соединения продольных тесемок 8 могут использоваться застежки типа «липучка». Воспламенитель 7, размещенный в центральном канале 5, может быть выполнен в виде навески воспламенительного состава, засыпанной в сгораемый картуз. В частном случае исполнения воспламенитель 7 выполнен составным и состоящим из навески 13 мелкозернистого пироксилинового пороха, размещенной между двух одинаковых навесок 14 дымного ружейного пороха (ДРП), которые при объединении картузов 6 пучков 4 располагаются напротив соответствующих навесок 14 дымного ружейного пороха смежных пучков. Картуз составного воспламенителя 7 помещается в центральный канал 5 и пришивается к картузу 6 соответствующего пучка 4. Позицией 15 обозначена маркировка номера метательного заряда.

Работа и функционирование предлагаемого МЗ осуществляется следующим образом. Артиллерийский снаряд и предлагаемый МЗ соответствующего номера с количеством пучков, выбранным исходя из поставленной боевой задачи по дальности стрельбы, последовательно досылают в ствол орудия, закрывают затвор и производят срабатывание инициатора, например запальной трубки. Форс пламени от инициатора воспламеняет навеску ДРП 14, расположенную напротив него, которая в свою очередь воспламеняет последовательно расположенные навески 13 и 14 соответствующих пучков. При этом навески ДРП 14 смежных пучков, расположенные напротив друг друга, надежно и без задержек передают воспламенительный импульс по всей длине МЗ. Наличие в составе воспламенителя ДРП и равномерное его разнесение по длине МЗ позволяет равномерно по всей длине заряда создать множество очагов воспламенения пироксилиновых трубок, так как в составе продуктов сгорания ДРП содержится до 50% твердых раскаленных частиц. Присутствие в составе воспламенителя помимо ДРП мелкозернистого пироксилинового пороха (навески 13) обеспечивает при его сгорании создание в каморе орудия давления, при котором происходит надежное воспламенение и устойчивое горение пироксилиновых трубок. Предложенные конструктивное исполнение составного воспламенителя, его равномерное размещение в центральном канале 5 по всей длине МЗ, соотношение масс мелкозернистого пироксилинового пороха и ДРП воспламенителя, а также соотношение масс пироксилиновых трубок (одноканальных + семиканальных) и воспламенителя обеспечивают надежное, равномерное и стабильное воспламенение семиканальных и одноканальных трубок. При этом через каналы одноканальных трубок происходит выравнивание давления по длине заряда. В процессе горения пироксилиновых трубок МЗ давление в каморе орудия повышается, и артиллерийский снаряд, ускоряясь, движется по каналу ствола и покидает его. Учитывая, что основную массу МЗ составляют семиканальные трубки, имеющие по сравнению с одноканальными большую плотность заряжания и прогрессивную с течением времени поверхность горения, то при прочих равных условиях повышается скорость снаряда, а следовательно, и эффективность МЗ. Пламегасящие добавки, присутствующие в пироксилиновом порохе одноканальных трубок, уменьшают пламя на дульном срезе ствола орудия после вылета из него снаряда и тем самым снижают демаскирующий фактор выстрела.

В зависимости от выполняемой боевой задачи и необходимости изменения при этом дальности стрельбы развязывается узел 12 тесемок 8 и после снятия необходимого количества картузов 6 с пучками 4 тесемки 8 вновь завязываются в узел 12.

Таким образом, предложенный метательный заряд, по сравнению с прототипом, позволяет повысить эффективность и расширить функциональные возможности МЗ при упрощении его конструкции.

Метательный заряд артиллерийского выстрела раздельного заряжания включает трубчатые пороховые элементы двух видов и воспламенитель, размещенные в сгораемых оболочках. Воспламенитель выполнен разнесенным по длине заряда. Пороховые элементы выполнены в виде семиканальных и одноканальных пироксилиновых трубок одинаковой длины, массы которых равномерно распределены по нескольким пучкам и их объему и находятся в соотношении m₇/m₁=18…21. Каждый пучок сформирован с образованием центрального канала и помещен в сгораемый картуз, снабженный элементами для последовательного соосного объединения с картузами других пучков. В центральном канале каждого пучка размещен воспламенитель. Пироксилиновый порох одноканальных трубок содержит в своем составе пламегасящие добавки. Повышается эффективность заряда, упрощается его конструкция. 3 з.п. ф-лы, 4 ил.

1. Метательный заряд артиллерийского выстрела раздельного заряжания, включающий трубчатые пороховые элементы двух видов и воспламенитель, размещенные в сгораемых оболочках, при этом воспламенитель выполнен разнесенным по длине заряда, отличающийся тем, что пороховые элементы выполнены в виде семиканальных и одноканальных пироксилиновых трубок одинаковой длины, массы которых равномерно распределены по нескольким пучкам и их объему и находятся в соотношении m₇/m₁=18…21, где: m₇ - масса семиканальных пироксилиновых трубок; m₁ - масса одноканальных пироксилиновых трубок, каждый пучок сформирован с образованием центрального канала и помещен в сгораемый картуз, снабженный элементами для последовательного соосного объединения с картузами других пучков, при этом в центральном канале каждого пучка размещен воспламенитель, а пироксилиновый порох одноканальных трубок содержит в своем составе пламегасящие добавки.

2. Метательный заряд по п.1, отличающийся тем, что количество пучков метательного заряда является переменным, а элементы для последовательного соосного объединения картузов пучков выполнены в виде продольных тесемок, расположенных равномерно по окружности на наружной поверхности картузов, скрепленных с нижним картузом в нижней его части, пропущенных через петли, выполненные на наружной поверхности каждого картуза напротив продольных тесемок и скрепленных между собой на торце верхнего пучка разъемным соединением, при этом на картузах пучков выполнена маркировка номера метательного заряда.

3. Метательный заряд по п.1 или 2, отличающийся тем, что воспламенитель каждого пучка выполнен состоящим из навески мелкозернистого пироксилинового пороха, размещенной между двух одинаковых навесок дымного ружейного пороха, которые при объединении картузов пучков располагаются напротив соответствующих навесок дымного ружейного пороха смежных пучков.

4. Метательный заряд по п.3, отличающийся тем, что масса навески мелкозернистого пироксилинового пороха воспламенителя относится к массе двух навесок дымного пороха воспламенителя как: m_пп/m_дрп=2…3, а суммарная масса семиканальных и одноканальных пироксилиновых трубок в пучке относится к массе воспламенителя пучка как: (m₇+m₁)/(m_пп+m_дрп)=42…46.