СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ КОРПУСА ОСКОЛОЧНО-ФУГАСНОГО ЗАРЯДА Российский патент 2023 года по МПК F42B12/22 B21K21/06 

Предлагаемое изобретение относится к осколочным боеприпасам с системой поражающих элементов на внутренней поверхности корпуса заряда,

Технической проблемой, решаемой изобретением, является необходимость создания на внутренней поверхности такой системы осколочных элементов, которая, с одной стороны могла бы обеспечить высокую эффективность поражающего действия заряда и синхронность срабатывания при задействовании, а, с другой стороны, была бы безопасной в процессе центрирования КОФЗ при снаряжении заряда.

Из уровня техники известен способ изготовления корпуса осколочно-фугасного заряда (КОФЗ) (патент РФ №2409803, МПК F42B 12/22, публ. 20.01.2011 г.), согласно которому на внутренней поверхности КОФЗ выполняют осколочную сетку из спиральных и встречно-направленных рифлей, образующих полуготовые осколки по форме усеченных пирамид, сопряженных своими ромбовидными основаниями. Осколки ориентированы большой диагональю своих оснований под заданным относительно образующей оболочки. Известный способ позволяет получить изделия повышенной эффективности осколочного действия снаряда.

К недостаткам известного аналога относится наличие острых кромок полуготовых осколков выполненных по форме усеченных пирамид, из-за чего формируемый профиль осколочных элементов оболочки (корпуса) при последующем снаряжении заряда в процессе центрирования может быть небезопасен из-за риска биения поверхности заряда острыми кромками сформированных осколочных элементов оболочки.

Задачей авторов изобретения является разработка конструкции системы осколочных элементов оптимального профиля и способа ее изготовления.

Новый технический результат, обеспечиваемый предлагаемым изобретением, заключается в повышении безопасности и процесса изготовления КОФЗ с системой осколочных элементов и в повышении точности изготовления: заданного профиля осколочных элементов.

Указанные задача и новый технический результат обеспечиваются тем, что, в отличие от известного способа изготовления корпуса осколочно-фугасного заряда (КОФЗ), включающего формирование системы осколочных элементов ромбического профиля на внутренней поверхности корпуса заряда упорядоченно располагаемых по поверхности КОФЗ, согласно изобретению, КОФЗ выполнен составным из трех частей - центральной обечайки переменного внутреннего диаметра, фланца и шпангоута, осколочные элементы ромбического профиля расположены только в двух противоположно расположенных зонах внутренней поверхности центральной обечайки КОФЗ, ограниченных поверхностями с увеличением внутреннего диаметра обечайки на величину большую, чем глубина канавок, ограничивающих осколочные элементы, осколочные элементы формируют последовательным строганием токарным резцом многозаходных спиральных канавок с определенным шагом (правых и левых) до необходимой глубины в заданных зонах внутренней поверхности при одновременном запрограммированном вращении трубной заготовки и осевом перемещении токарного резца, установленного в инструментальную оправку, формируют внутренние поверхности без осколочных элементов строганием токарным резцом при запрограммированном перемещении токарного резца установленного в инструментальную оправку по двум осям и последовательным вращением трубной заготовки, после чего к обечайке с двух сторон приваривают фланец и шпангоут на установке методом электронно-лучевой сварки в вакууме.

Заявляемый способ изготовления корпуса осколочно-фугасного заряда поясняется следующим образом.

На фиг. 1 представлен общий вид корпуса осколочно-фугасного заряда, где 1 - шпангоут, являющийся горловиной для заполнения корпуса осколочно-фугасного заряда взрывчатым веществом и местом крепления исполнительного механизма. 2 - центральная обечайка с поражающими элементами, 3 - фланец с ориентированной группой крепежных элементов для крепления системы датчиков на торце корпуса осколочно-фугасного заряда в составе боевой части.

На фиг. 2 показана обечайка со сформированными на ее внутренней поверхности в двух противоположных зонах осколочными профильными элементами.

Первоначально для изготовления КОФЗ формируют систему упорядочении располагаемых осколочных элементов (СОЭ) ромбического профиля на внутренней поверхности корпуса заряда. КОФЗ выполняют составным из трех частей - центральной обечайки переменного внутреннего диаметра, фланца и шпангоута. Осколочные элементы ромбического профиля располагают только в двух противоположно расположенных зонах внутренней поверхности центральной обечайки КОФЗ. Эти зоны ограничены поверхностями с увеличением внутреннего диаметра обечайки КОФЗ на величину большую, чем глубина канавок, ограничивающих осколочные элементы. Осколочные элементы формируют последовательным строганием токарным резцом многозаходных спиральных канавок с определенным шагом (правых и левых) до необходимой глубины в заданных зонах внутренней поверхности при одновременном запрограммированном вращении трубной заготовки и осевом перемещении токарного резца, установленного в инструментальную оправку. Далее формируют внутренние поверхности без осколочных элементов строганием токарным резцом при запрограммированном перемещении токарного резца установленного в инструментальную оправку по двум осям и последовательным вращением трубной заготовки. Затем методом электронно-лучевой сварки в вакууме к обечайке с двух сторон приваривают фланец и шпангоут.

После завершения процесса механической обработки извлекают обечайку из технологической оправки и подвергают ее внутреннюю поверхность очистке в моющем растворе, затем сушат обдувкой сжатым воздухом. Окончательно изготовленную обечайку подвергают контрольным испытаниям, результаты которых подтвердили соответствие подученных изделий требованиям ТЗ.

Таким образом, при использовании предлагаемого способа обеспечены повышение безопасности процесса изготовления КОФЗ с системой осколочных элементов и повышение точности изготовления заданного профиля осколочных элементов.

Возможность промышленной реализации изобретения подтверждается следующим примером конкретного выполнения.

Пример 1.

Предлагаемый способ выполнения системы осколочных поражающих элементов на центральной обечайке корпуса осколочно-фугасного заряда реализован в лабораторных условиях на опытном образце исходной заготовки в виде полой цилиндрической детали.

Первоначально полую цилиндрическую заготовку корпуса из стали 30ХГСА подвергают механической обработке до заданных размеров на универсальном токарном станке по внутренней и наружной стороне цилиндрической заготовки корпуса, термообрабатывают до получения твердости 27…35 HRC. Затем к планшайбе токарного станка с ЧПУ крепят цилиндрическую технологическую оправку с многочисленными винтовыми прижимами через «тело» оправки, с помощью которых внутри оправки выставляют заготовку корпуса с минимальным радиальным биением внутренней поверхности заготовки корпуса относительно оси привода станка (контролируют с помощью индикаторных часов). В револьверную головку токарного с ганка с ЧПУ устанавливают 3 инструментальные оправки (борштанги) длиной, необходимой для обработки внутренней поверхности заготовки корпуса на всю глубину. К борштангам крепят токарные резцы: к борштанге №1 резец, задающий профиль «правых» канавок, к борштанге №2 резец, задающий профиль «левых» канавок, к борштанге №3 резец для формирования зон, свободных от винтовых канавок с увеличением внутреннего диаметра заготовки корпуса, при этом выставляют пространственное положение инструмента и фиксируют в «памяти» системы управления станка. По разработанной управляющей программе, установленной в «памяти» системы управления станка после ввода команды оператора автоматически борштанга №1 перемещается внутрь заготовки корпуса для подведения режущей части токарного резца в зону обработки, затем происходит строгание (одновременное вращение заготовки корпуса с заданной скоростью и перемещение токарного резца вдоль оси заготовки корпуса с заглублением в тело заготовки и повторением данных циклов с шагом 0,6 мм до обеспечения необходимой глубины канавки) «правых» многозаходных спиральных канавок с заданным шагом. После этого автоматически борштанга п.1 отводится в сторону, а борштанга п.2 перемещается внутрь заготовки корпуса и происходит строгание «левых» многозаходных спиральных канавок с заданным шагом по тому же принципу, что и «правых». Затем борштанга п.2 отводится в сторону, а борштанга п.3 перемещается внутрь заготовки корпуса и происходит строгание зон, свободных от винтовых канавок (перемещение токарного резца вдоль оси заготовки корпуса с заглублением в тело заготовки на всю глубину с припуском 0,05 мм и повторением данного цикла с последовательным вращением заготовки с шагом 0,1 мм до обработки всех заданных зон). Далее проводится чистовая обработка зон, свободных от винтовых канавок по тому же алгоритму, но без припуска.

После завершения процесса механической обработки извлекают обечайку из технологической оправки и подвергают ее внутреннюю поверхность очистке в моющем растворе, затем сушат обдувкой сжатым воздухом. Окончательно изготовленную обечайку подвергают контрольным проверкам с использованием контрольно-измерительной машины на соответствие требованиям КД по овальности и параметрам профиля сформированных канавок.

Пример 2

Предлагаемый способ изготовления корпуса осколочно-фугасного заряда с использованием технологии электронно-лучевой сварки был реализован в лабораторных условиях следующим образом.

Предварительно методом механической обработки с использованием токарного и фрезерного станков с ЧПУ изготавливаются фланец, шпангоут и центральная обечайка с системой осколочных поражающих элементов. На торцах деталей при обработке наносятся технологические риски, совмещение которых при сборке обеспечит в дальнейшем заданное по КД расположение поражающих элементов в составе ракеты.

В технологической оправке собирается корпус осколочно-фугасного заряда с совмещением технологических рисок и устанавливается внутрь камеры установки электронно-лучевой сварки. Из камеры откачивается воздух до давления остаточных газов порядка 10^-4 мм рт.ст. После этого выполняется электронно-лучевая сварка двух стыков деталей: обечайки с фланцем, обечайки со шпангоутом на следующих предварительно отработанных режимах сварки:

- скорость вращения корпуса осколочно-фугасного заряда внутри камеры - Т=70 с/об.

- ускоряющее напряжение - U=40kV

- сварочный ток - I_св=25 mA

- фокусное расстояние Н_ф=100 мм.

Указанные режимы сварки обеспечивают глубину проплавления 4,7-5,3 мм. отношение твердости материала сварного шва к твердости основного материала деталей корпуса К=1,51. Для снижения твердости сварного шва. производится отжиг места сварки расфокусированным электронным лучом, при этом снижается отношение твердости материала сварного шва к твердости основного материала деталей корпуса до К=1,26.

На этапе отработки проведены механические испытания сваренных образцов на разрыв и изгиб, металлографические исследования сварного шва. Разрушение образцов на разрыв произошло по основному металлу, разрушение образцов на изгиб произошло по металлу околошовной зоны, ширина сварного шва 3-4 мм, глубина проплавления 4,7-5,3 мм, пор, раковин, трещин, свищей в сварном шве не обнаружено.

Данный вид сварки обеспечивает сконцентрированность термического воздействия электронного луча на свариваемые детали, высокую скорость сварки, отсутствие присадочного материала и флюсов, неизменность поддержания технологических режимов сварки, подобранных на этапе отработки, возможность сварки термообработанных деталей и, как следствие, отсутствие коробления.

Далее производится окончательная механическая обработка корпуса осколочно-фугасного заряда на универсальном токарном станке по наружной поверхности до заданного по КД диаметра, а на токарном станке с ЧПУ с торцов корпуса выполняются группы взаимосвязанных переходных отверстий и других конструктивных элементов для крепления и ориентации поражающих элементов в составе ракеты. Также для повышения стойкости к несанкционированному срабатыванию при снаряжении ОФЗ канавки, формирующие систему осколочных поражающих элементов на центральной обечайке корпуса, заполняются герметиком, и вся внутренняя поверхность корпуса осколочно-фугасного заряда покрывается лаком.

Заявлен способ изготовления корпуса осколочно-фугасного заряда. Техническим результатом является повышение безопасности и процесса изготовления корпуса осколочно-фугасного заряда с системой осколочных элементов, повышение точности изготовления: заданного профиля осколочных элементов. Способ включает формирование системы осколочных элементов ромбического профиля на внутренней поверхности корпуса заряда. Корпус состоит из трех частей, центральной обечайки, фланца и шпангоута. Осколочные элементы ромбического профиля расположены только в двух противоположно расположенных зонах внутренней поверхности центральной обечайки, ограниченных поверхностями с увеличением внутреннего диаметра обечайки на величину, большую, чем глубина канавок, формирующих осколочные элементы. Осколочные элементы ромбического профиля формируют последовательным строганием токарным резцом многозаходных спиральных канавок с определенным шагом, правых и левых, до необходимой глубины в заданных зонах внутренней поверхности при одновременном запрограммированном вращении трубной заготовки и осевом перемещении токарного резца, установленного в инструментальную оправку. Затем формируют внутренние поверхности без осколочных элементов строганием токарным резцом при запрограммированном перемещении токарного резца, установленного в инструментальную оправку по двум осям, и последовательным вращением трубной заготовки. После чего к обечайке с двух сторон приваривают фланец и шпангоут на установке электронно-лучевой сварки в вакууме, после чего выполняют окончательную обработку наружного диаметра корпуса и формируют группы взаимосвязанных переходных отверстий и элементов крепления и ориентации поражающих элементов во фланце и шпангоуте в составе ракеты. 2 ил.

Способ изготовления корпуса осколочно-фугасного заряда, включающий формирование системы осколочных элементов ромбического профиля на внутренней поверхности корпуса заряда, отличающийся тем, что корпус состоит из трех частей, центральной обечайки, фланца и шпангоута, при этом осколочные элементы ромбического профиля расположены только в двух противоположно расположенных зонах внутренней поверхности центральной обечайки, ограниченных поверхностями с увеличением внутреннего диаметра обечайки на величину, большую, чем глубина канавок, формирующих осколочные элементы, осколочные элементы ромбического профиля формируют последовательным строганием токарным резцом многозаходных спиральных канавок с определенным шагом, правых и левых, до необходимой глубины в заданных зонах внутренней поверхности при одновременном запрограммированном вращении трубной заготовки и осевом перемещении токарного резца, установленного в инструментальную оправку, затем формируют внутренние поверхности без осколочных элементов строганием токарным резцом при запрограммированном перемещении токарного резца, установленного в инструментальную оправку по двум осям, и последовательным вращением трубной заготовки, после чего к обечайке с двух сторон приваривают фланец и шпангоут на установке электронно-лучевой сварки в вакууме, после чего выполняют окончательную обработку наружного диаметра корпуса и формируют группы взаимосвязанных переходных отверстий и элементов крепления и ориентации поражающих элементов во фланце и шпангоуте в составе ракеты.