Способ метания и конструкция стержневой мины Российский патент 2021 года по МПК F41F1/00 

Важным элементом системы оружия является огнестрельное оружие пониженной баллистики, обеспечивающее поражение целей на дальности около 1000 метров при существенном снижении сопутствующих выстрелу негативных факторов: воздействия на расчет избыточного давления пороховых газов, пламени, звука, теплового эффекта, загазованности и запыления огневой позиции.

Функционирование такого оружия основано на способе метания, заключающемся в организации горения метательного заряда в увеличивающейся вследствие движения мины ее внутренней полости, и запирания полости после схода мины с направляющего стержня.

Известна конструкция миномета (82-мм миномет 2Б25), содержащая (фиг. 1) трубу 1, лафет-двуногу 2, опорную плиту 3. В трубе 1 размещается мина 4. Труба 1 содержит (фиг. 2) корпус 5 с казенником 6 и направляющим стержнем 7. В направляющем стержне размещен соосно с ним ударник 8 с пружиной ударника 9. Мина 4 размещена на направляющем стержне 7.

Известна конструкция стержневой мины (3BO35E), содержащая (фиг. 3) головную часть 10 с боевым зарядом 11 и взрывателем 12, направляющий корпус 13 с оперением 14, поршень 15, метательный заряд 16. При заряжании мина 4 устанавливается соосно с направляющим стержнем 7 до упора его верхней торцевой гранью в поршень 15 мины 4.

Недостатком реализуемого в стержневых минометах способа метания является ограниченность скорости мины при выстреле вследствие ограничения на максимальное давление пороховых газов при сжигании метательного заряда.

Целью изобретения является увеличение скорости мины при выстреле с учетом ограничения на максимальное давление пороховых газов.

Предлагаемый способ обеспечивает достижение цели за счет изменения структуры силового действия пороховых газов на мину 4 (фиг. 1) в процессе ее движения по направляющему стержню 7 (фиг. 2) и на начальном участке траектории полета.

Реализация способа обеспечивается операциями формирования движения мины:

- операцией стабилизации объема полости горения заряда до момента достижения заданного давления форсирования. В теле поршня 15 в верхней части выполнен фланец 17 (фиг. 4), наружный диаметр d_n которого больше диаметра его цилиндрической части d_c. На верхней поверхности (фиг. 4) фланца 17 выполнена треугольная в плане кольцевая канавка 18, обеспечивающая срыв фланца по контуру канавки при достижении заданного давления форсирования в процессе горения метательного заряда. При установке в мину 4 поршня 15 верхняя и нижняя поверхности фланца 17 фиксируется торцевыми поверхностями направляющего корпуса 13 и телом головной части 10 при ее навинчивании на направляющий корпус 13 (фиг. 5);

- операцией ограничения полноты сгорания метательного заряда при движении мины 4 по направляющему стержню 7 миномета (фиг. 2). Параметры заряжания подбираются таким образом, что бы обеспечить частичное сгорание метательного заряда за время движения мины по направляющему стержню при наибольшем давлении газов не превышающем заданного значения. Доля сгорающего метательного заряда на этом временном участке не должна превышать 30% массы всего метательного заряда;

- операцией обеспечения полноты догорания метательного заряда на начальном участке траектории полета. При сходе мины 4 с направляющего стержня 7 миномета (фиг. 6) поршень 15 стопорится конусной частью 19 внутренней поверхности направляющего корпуса 13 мины 4, образуя замкнутую полость для догорания оставшейся части метательного заряда. Догорание происходит при заданном ограничении на наибольшее давление пороховых газов для этого временного участка, не превышающего 90% предела прочности (по текучести) материала направляющего корпуса 13 мины 4.

- операцией обеспечения истечения пороховых газов и создания реактивной составляющей силы, движущей мину. На наружной поверхности направляющего корпуса 13 за оперением 14 выполнена треугольная в плане кольцевая канавка 20 (фиг. 6) для понижения прочности направляющего корпуса 13 и его отделения по контуру канавки вместе с поршнем 15 после окончательного сгорания метательного заряда и создания давления газов, превышающего 90% предела прочности (по текучести) материала направляющего корпуса 13 мины 4.

Работа гранаты. При инициации метательного заряда 16 (фиг. 3) начинается его горение в замкнутом объеме, ограниченном (фиг. 5) поршнем 15 и корпусом 10 головной части мины.

При достижении пороховыми газами расчетного давления форсирования, равного пределу текучести материала поршня 15 (фиг. 5) в районе кольцевой канавки 18, происходит срезание фланца 17 по дну кольцевой канавки 18 (фиг. 6).

Под действием давления газов мина 4 начинает перемещаться по направляющему стержню 7 миномета. Вследствие притока газов и малого изменения объема полости горения давление газов и скорость движения мины возрастают. Далее увеличение объема полости горения начинает преобладать над притоком газов, давление газов уменьшается. При сходе мины 4 с направляющего стержня 7 миномета поршень 15 стопорится конусной частью 19 (фиг. 6) внутренней поверхности направляющего корпуса 13 мины 4. До момента стопорения поршня сгорает до 30% массы метательного заряда.

Мина теряет контакт с направляющим стержнем 7 миномета, перемещаясь по траектории полета. В замкнутой внутренней полости направляющего корпуса 13 мины 4 после стопорения поршня 15 конусной частью 19 направляющего корпуса 13 происходит догорание метательного заряда, давление пороховых газов существенно возрастает.

При достижении давления газов 90% предела текучести материала направляющего корпуса 13 мины 4 происходит разрушение направляющего корпуса 13 по контуру кольцевой канавки 20. Истекающие из открывшейся полости пороховые газы создают реактивную силу, приводящую к увеличению скорости мины. Отделившаяся часть направляющего корпуса 13 и зафиксированные с ним поршень 15 переходят в режим самостоятельного движения под действие сил инерции и истекающих из полости направляющего корпуса 13 пороховых газов.

Исследование функциональности предлагаемого изобретения проведено моделированием внутрибаллистического процесса на основе термодинамической модели [1, 2] с целью получения максимальной скорости схода мины 4, а также моделированием движения мины 4 по направляющему стержню 7 миномета и на траектории полета.

По результатам моделирования получены параметры заряжания, обеспечивающие достижения максимальной скорости схода при заданной длине направляющего стержня миномета. Характеристики мины, интервалы варьирования параметров заряжания и результаты синтеза параметров заряжания приведены на фиг. 7. Функции силы давления по времени процесса показаны на фиг. 8.

Функции сил давления использованы для оценки свойств движения мины 4 по направляющему стержню 7 и для периода истечения газов после отделения задней части направляющего корпуса 13 мины 4 на траектории полета. Функция изменения скорости мины приведена на фиг. 9 для ограниченного интервала времени, соответствующего приросту скорости мины.

Анализ результатов моделирования позволяет заключить, что декларированные в описании цели достигаются использованием предлагаемого способа увеличения скорости мины и реализующей его конструкцией мины. Скорость мины в момент схода с направляющего стержня, равная 106 м\с, возрастает после отделения части корпуса мины вместе с поршнем и создания реактивной силы истекающих пороховых газов до 137 м\с (прирост скорости составляет 29%). При этом габариты предлагаемой мины находятся практически в рамках мины-прототипа.

Список использованных источников

1. Серебряков М.Е. Внутренняя баллистика ствольных систем и пороховых ракет. М: Оборонгиз, 1962. - 703 с.

2. Чурбанов Е.В. Внутренняя баллистика. - Л.: Изд. ВАОЛКА им. М.И. Калинина, 1975. - 244 с.

Способ метания стержневой мины, при котором процесс формирования силового действия пороховых газов на мину организуют как следующие одна за другой операции: сжигание части метательного заряда без движения мины до достижения давления форсирования и разделения ограничивающего полость горения элемента, горение части метательного заряда при увеличивающемся объеме полости горения вследствие движения мины, замыкание полости горения при потере сопряжения мины с направляющим стержнем, догорание части метательного заряда в замкнутой полости мины, отделение части корпуса мины с замыкающим элементом и реактивное истечение пороховых газов. Стержневая мина содержит направляющий корпус с оперением и конусной частью на внутренней поверхности задней части корпуса, головную часть мины с корпусом, боевым зарядом и взрывателем, метательный заряд со средством инициации, поршень, которые размещены соосно. Тело поршня содержит фланец в его верхней части с кольцевой канавкой треугольного профиля, верхняя и нижняя поверхность фланца сопряжены с торцами направляющего стержня и корпусом головной части. Направляющий корпус на наружной поверхности в задней части за оперением содержит кольцевую канавку треугольной формы. Технический результат - увеличение скорости мины при выстреле с учетом ограничения на максимальное давление пороховых газов. 2 н.п. ф-лы, 9 ил.

1. Способ метания стержневой мины, содержащий процесс сжигания метательного заряда и движения мины по направляющему стержню до момента потери сопряжения мины и замыкания полости горения заряда, отличающийся тем, что процесс формирования силового действия пороховых газов на мину организуют как следующие одна за другой операции: операция сжигания части метательного заряда без движения мины до достижения давления форсирования и разделения ограничивающего полость горения элемента на подвижную и неподвижную части, операция горения части метательного заряда при увеличивающемся объеме полости горения вследствие движения мины, операция замыкания полости горения при потере сопряжения мины с направляющим стержнем, операция догорания части метательного заряда в замкнутой полости мины, операция отделения части корпуса мины с замыкающим элементом и организации реактивного истечения пороховых газов.

2. Стержневая мина, содержащая направляющий корпус с оперением и конусной частью на внутренней поверхности задней части корпуса, головную часть мины с корпусом, боевым зарядом и взрывателем, метательный заряд со средством инициации, поршень, размещенные соосно, отличающаяся тем, что тело поршня содержит фланец в его верхней части с угловой в плане канавкой, верхняя и нижняя поверхность фланца сопряжены с торцами направляющего стержня и корпусом головной части, направляющий корпус на наружной поверхности в задней части за оперением содержит угловую в плане канавку, глубина канавки на фланце равна 0.1 общей высоты фланца, глубина канавки на направляющем корпусе мины равна 0.1 толщины корпуса в его центральной части.