МЕТАТЕЛЬНОЕ УСТРОЙСТВО АРТИЛЛЕРИЙСКОГО ВЫСТРЕЛА Российский патент 2015 года по МПК F42B5/02 

Предлагаемое изобретение относится к конструкциям артиллерийских выстрелов, а конкретно к конструкциям метательных (зарядных) устройств и метательных зарядов (МЗ) артиллерийских выстрелов раздельно-гильзового и унитарного заряжания. Предлагаемая конструкция метательного устройства (МУ) может быть использована в составе современных артиллерийских выстрелов, в том числе с управляемыми снарядами. МУ может также использоваться в стендовых баллистических установках для испытаний изделий.

Известен метательный заряд (Серебряков М.Е. Внутренняя баллистика ствольных систем и пороховых ракет. Оборонгиз, 1962 г., с. 122, 5 абзац сверху), включающий пороховую навеску заряда и воспламенитель, выполненный в виде плоского мешочка, заполненного дымным ружейным порохом и расположенного в основании заряда (на дне гильзы), т.е. непосредственно над средством инициирования (капсюльной втулкой).

Как правило, с таким конструктивным исполнением выполняются МЗ, имеющие небольшие веса пороховых навесок и сравнительно малую длину. Такое конструктивное исполнение и расположение воспламенителя относительно пороховой навески заряда непригодно для МЗ большого удлинения и веса, особенно если пороховая навеска выполнена из зерненых порохов. Хаотичное, но в то же время компактное расположение пороховых элементов (зерен) в таких МЗ затрудняет распространение продуктов сгорания воспламенителя по всему объему заряда, что приводит к затяжному выстрелу. Кроме того, срабатывание воспламенителя у дна гильзы приводит к тому, что основная масса пороховой навески заряда под действием давления газов от сгорания воспламенителя и примыкающих к нему слоев пороховой навески, как поршень, устремляется в направлении дна снаряда и ударяет по нему. При этом снаряд испытывает значительные ударные нагрузки, под действием которых могут выходить из строя узлы и элементы снаряда, особенно узлы и элементы точной механики, оптики и электроники, наличие которых в большом количестве характерно для управляемых артиллерийских снарядов. Ударяясь о дно снаряда, пороховые элементы могут разрушаться, особенно при отрицательных температурах, что приводит к нестабильности внутрибаллистических характеристик (ВБХ), возможным забросам давления в каморе орудия, повышенным нагрузкам, воздействущим на гильзу, снаряд и узлы орудия.

Известен также заряд к артиллерийскому орудию (патент РФ №2100754, заявка №96110931 от 30.05.1996 г., МПК⁶ F42B 5/02), содержащий гильзу, стержневую перфорированную трубку с воспламенительным составом, скрепленную с дном гильзы, и навеску пороха метательного заряда, размещенную вокруг трубки. При этом стержневая трубка выполнена длиной, равной 0,62…0,76 длины гильзы. В частном исполнении отверстия трубки могут быть выполнены с одинаковым диаметром, равным 0,23…0,28 внутреннего диаметра трубки.

Конструкция данного заряда со стержневой перфорированной трубкой, по сравнению с вышерассмотренной, более равномерно по объему воспламеняет пороховую навеску метательного заряда. Однако газодинамическое воздействие продуктов сгорания воспламенителя через перфорированные отверстия трубки на пороховые элементы заряда может приводить к их неконтролируемому разрушению (пороховые элементы в виде зерен или трубок как бы разрезаются или разбиваются газовыми резаками радиальных струй, истекающих из отверстий перфорации), особенно при отрицательных температурах заряда, когда его пороховые элементы становятся хрупкими. Это приводит к существенным разбросам ВБХ выстрела (давление в каморе сгорания, скорость снаряда) с такой конструкцией МЗ.

Неконтролируемо возникающие забросы (выскоки) давления в каморе сгорания отрицательно сказываются на прочности гильзы, снаряда (особенно управляемого) и орудия. Кроме того, интенсивное воспламенение пороховых элементов метательного заряда с возможностью их разрушения через перфорацию трубки приводит к резкому градиенту нарастания давления, способствующему образованию волновых процессов в каморе сгорания, что также отрицательно сказывается на прочностных характеристиках гильзы, снаряда, орудия. Волновые процессы в каморе орудия приводят к распространению по снаряду продольных волн сжатия и растяжения (виброколебаний), которые также отрицательно сказываются на прочности снаряда и его элементов. Для обеспечения прочности гильзы, снаряда и орудия при возможных выскоках (забросах) давления необходимо либо наращивать толщину их стенок, либо уменьшать массу навески МЗ, что снижает эффективность выстрела и утяжеляет орудие.

Задачей, на решение которой направлено предлагаемое изобретение, является повышение эффективности артиллерийского выстрела с данным метательным устройством за счет поднятия стабильности внутрибаллистических характеристик, а также исключения образования волновых процессов и забросов давления в каморе сгорания орудия при срабатывании метательного устройства.

Решение поставленной задачи достигается тем, что в известном метательном устройстве артиллерийского выстрела, содержащем гильзу, стержневую трубку с воспламенительным составом, скрепленную с дном гильзы и полость которой газодинамически связана с полостью гильзы, навеску пороха метательного заряда, размещенную в полости гильзы вокруг стержневой трубки, в котором газодинамическая связь полости трубки с полостью гильзы выполнена через отверстие на торце трубки, противоположном дну гильзы, напротив которого расположен отражатель, обеспечивающий направление продуктов сгорания воспламенительного состава на метательный заряд со стороны дульца гильзы, при этом стержневая трубка выполнена длиной не менее длины метательного заряда. Отражатель, обеспечивающий направление продуктов сгорания воспламенительного состава на метательный заряд, может быть закреплен на стержневой трубке и может быть выполнен в виде стакана, закрытого крышкой и в дне которого выполнены центральное и радиально и симметрично разнесенные относительно него отверстия, при этом дно снабжено элементом крепления на стержневой трубке, выполненным в виде полого цилиндрического резьбового хвостовика, соосного центральному отверстию. Дно стакана может быть выполнено коническим, выступающим наружу. Кроме того, отражатель продуктов сгорания воспламенительного состава может быть закреплен на дне снаряда.

Предлагаемое изобретение поясняется графическими материалами. На Фиг. 1 схематично изображено МУ, выполненное в соответствии с п. 2 формулы изобретения.

На Фиг. 2 схематично изображено МУ, выполненное в соответствии п. 3 формулы изобретения.

На Фиг. 3 схематично изображено МУ, выполненное в соответствии с п. 4 формулы изобретения.

На Фиг. 4 схематично изображено МУ, выполненное в соответствии с п. 5 формулы изобретения.

Метательное устройство артиллерийского выстрела, схематично изображенное на Фиг. 1, включает гильзу 1, стержневую трубку 2 с воспламенительным составом 3, скрепленную с дном 4 гильзы 1 с помощью, например, резьбовой втулки 5. Навеска пороха метательного заряда 6 размещена в полости гильзы 1 вокруг стержневой трубки 2 (навеска пороха МЗ 6 может быть размещена в картузе либо непосредственно в гильзе - для выстрелов унитарного заряжания). Длина стержневой трубки выполнена не менее длины метательного заряда. Трубка 2 выполнена сплошной, без перфорации. Газодинамическая связь полости трубки с полостью гильзы выполнена через выходное отверстие 7 на торце трубки, противоположном дну 4 гильзы, напротив которого расположен отражатель 8, направляющий продукты сгорания воспламенительного состава на метательный заряд 6 со стороны дульца 9 гильзы 1. Признак «отражатель» представлен как функциональный, т.к. важно не его конструктивное исполнение, а выполняемая им функция - направление продуктов сгорания воспламенительного состава на метательный заряд со стороны дульца гильзы. В рассматриваемом случае отражатель 8 прикреплен (приварен) к пилонам 10 резьбовой втулки 11, с помощью которой закреплен на трубке 2. Диаметр и конфигурация отражателя 8 конструктивно выбираются так, чтобы надежно воспламенить МЗ 6 со стороны дульца 9 и в то же время обеспечить при этом прочность отражателя 8, трубки 2, мест их крепления и выход продуктов сгорания метательного заряда через кольцевое сечение между отражателем 8 и гильзой 1.

Отражатель, направляющий продукты сгорания воспламенительного состава на МЗ 6, в соответствии с Фиг. 2 и п. 3 формулы изобретения может быть выполнен в виде стакана 12, закрытого крышкой 13. В дне 14 стакана 12 выполнены центральное отверстие 15 и радиально разнесенные относительно него отверстия 16, равномерно и симметрично относительно продольной оси стакана распределенные по дну 14. Крышка 13 для более плавного разворота продуктов сгорания воспламенительного состава и направления их на МЗ 6 может иметь рассекатель 17 профилированной формы. Дно 14 снабжено полым, цилиндрическим, резьбовым хвостовиком 18 для закрепления отражателя на стержневой трубке.

В соответствии с Фиг. 3 и п. 4 формулы изобретения дно 14 стакана 12 может быть выполнено коническим, выступающим наружу. Выполнение дна 14 коническим и выступающим наружу улучшает обтекание отражателя продуктами сгорания МЗ 6 и тем самым снижает их газодинамическое воздействие на отражатель.

Капсюльная втулка (инициатор) обозначена позицией 19, сгораемый пыж, выполненный, например, из нитропленки, обозначен позицией 20. Для герметизации метательного устройства служит крышка 21, снимаемая перед выстрелом. Крышка 21 используется в выстрелах раздельно-гильзового заряжания и не используется в унитарных выстрелах.

Снаряд 22, на дне которого в соответствии с п. 5 формулы может быть закреплен отражатель 8, показан на Фиг. 4.

Работа метательного устройства осуществляется следующим образом. Перед заряжанием МУ снимается крышка 21, МУ досылается в камору ствола 23, закрывается затвор орудия и производится срабатывание ударно-спускового механизма. Под действием удара бойка срабатывает капсюльная втулка 19, от форса которой инициируется воспламенительный состав 3. Продукты сгорания воспламенительного состава разрушают (прожигают) сгораемый пыж 20 и через выходное отверстие 7 попадают на отражатель 8, с помощью которого разворачиваются и направляются на торец метательного заряда 6 со стороны дульца 9 гильзы 1. При этом продукты сгорания воспламенительного состава, попадая на отражатель 8, разворачиваясь и отражаясь от него, теряют часть кинетической энергии и воздействуют ослабленным потоком па заряд 6 без разрушения его элементов. Под действием продуктов сгорания воспламенительного состава воспламеняются первые (верхние) слои МЗ 6, от которых воспламенение поочередно передается следующим слоям в глубину заряда до дна гильзы. Давлением продуктов сгорания воспламенительного состава и первых слоев МЗ 6 последующие слои навески, выполненной, например, из мелкозернистых порохов, уплотняются, прижимаются к дну гильзы, и по мере роста давления интенсивность воспламенения последующих слоев возрастает. Воспламенение пороховой навески происходит послойно, плавно в начальный момент, но в то же время с возрастающей интенсивностью. Такое воспламенение снижает градиент нарастания давления и исключает образование волновых процессов в каморе орудия и продольных виброколебаний в снаряде. После превышения давлением в каморе орудия давления форсирования, снаряд 22 начинает ускоряться по стволу 23. При этом воспламенение и сгорание пороховых элементов в основном происходит в объеме гильзы 1, без их разрушения и разброса по объему каморы орудия. Тем самым повышается стабильность ВБХ выстрела с данным МУ.

Работа метательных устройств другого конструктивного исполнения, схематично изображенных на Фиг. 2, Фиг. 3, Фиг. 4, осуществляется аналогичным образом.

Таким образом, предложенное метательное устройство артиллерийского выстрела позволяет повысить эффективность артиллерийского выстрела за счет поднятия стабильности внутрибаллистических характеристик, а также исключения образования волновых процессов и забросов давления в каморе орудия.

Изобретение относится к конструкциям артиллерийских выстрелов, а конкретно к конструкциям метательных устройств и метательных зарядов артиллерийских выстрелов раздельно-гильзового и унитарного заряжания. Метательное устройство артиллерийского выстрела содержит гильзу, стержневую трубку с воспламенительным составом, навеску пороха метательного заряда. Стержневая трубка скреплена с дном гильзы, и ее полость газодинамически связана с полостью гильзы. Навеска пороха метательного заряда размещена в полости гильзы вокруг стержневой трубки. Газодинамическая связь полости трубки с полостью гильзы выполнена через отверстие на торце трубки, противоположном дну гильзы, напротив которого расположен отражатель. Отражатель обеспечивает направление продуктов сгорания воспламенительного состава на метательный заряд со стороны дульца гильзы. Стержневая трубка выполнена длиной не менее длины метательного заряда. Достигается повышение эффективности выстрела. 4 з.п. ф-лы, 4 ил.

1. Метательное устройство артиллерийского выстрела, содержащее гильзу, стержневую трубку с воспламенительным составом, скрепленную с дном гильзы и полость которой газодинамически связана с полостью гильзы, навеску пороха метательного заряда, размещенную в полости гильзы вокруг стержневой трубки, отличающееся тем, что газодинамическая связь полости трубки с полостью гильзы выполнена через отверстие на торце трубки, противоположном дну гильзы, напротив которого расположен отражатель, обеспечивающий направление продуктов сгорания воспламенительного состава на метательный заряд со стороны дульца гильзы, при этом стержневая трубка выполнена длиной не менее длины метательного заряда.

2. Метательное устройство по п. 1, отличающееся тем, что отражатель закреплен на стержневой трубке.

3. Метательное устройство по п. 2, отличающееся тем, что отражатель выполнен в виде стакана, закрытого крышкой и в дне которого выполнены центральное и радиально и симметрично разнесенные относительно него отверстия, при этом дно снабжено элементом крепления на стержневой трубке, выполненным в виде полого цилиндрического резьбового хвостовика, соосного центральному отверстию.

4. Метательное устройство по п. 3, отличающееся тем, что дно стакана выполнено коническим, выступающим наружу.

5. Метательное устройство по п. 1, отличающееся тем, что отражатель закреплен на дне снаряда.