Артиллерийский бронебойный снаряд стреловидной формы Российский патент 2023 года по МПК F42B14/06 

Изобретение относится к артиллерийским боеприпасам, а более конкретно, к стреловидным бронебойным снарядам с центральным сердечником (стержнем) из тяжелого сплава, на котором жестко закреплены баллистический обтекатель и лопастной стабилизатор на хвостовике, помещенным внутри коаксиального калиберного корпуса, продольно состыкованного из сегментов.

Уровень данной области техники характеризует стреловидный бронебойный подкалиберный снаряд, описанный в патенте № US 4187783 A, F42B 14/06, 12.02.1980 г., который содержит центральный тяжелосплавный сердечник, оснащенный баллистическим обтекателем и лопастным стабилизатором на трубчатом хвостовике.

Бронебойный сердечник посредством кольцевых рифлей геометрически замкнут с несущим корпусом в функциональное единство взаимосвязанных соответственно с рядом кольцевых адекватных канавок. Таким образом, крутящий момент на корпусе, возникающий при выстреле, практически не передается на сердечник.

Несущий корпус составлен из продольно состыкованных сегментов, зафиксированных по концам бандажами.

Корпус имеет форму катушки, в головном утолщении имеющей глухую аэродинамическую воронку, на торце которой жестко винтами закреплен опорный поясок, выполняющий функции бандажа.

На донном утолщении корпуса в кольцевой канавке смонтирован ведущий поясок для базирования снаряда в канале ствола.

Стык кормовой части корпуса с сердечником перекрыт эластичным обтюратором, который монолитно связан с обтюрирующими кольцами наружной поверхности корпуса, между которыми выполнена опорная площадка в канавке под размещение полимерного ведущего пояска (плавающего типа).

Базирующий поясок расположен с возможностью проскальзывания, передавая на корпус при выстреле только часть крутящего момента.

К недостаткам известного снаряда следует отнести сложность конструкции совмещенного литьевого средства обтюрации и нетехнологичность многопозиционного винтового крепления опорного кольца на торце аэродинамической воронки.

Этот снаряд имеет ограниченное использование только в гладкоствольных артиллерийских системах.

Кроме того, отсутствие средства визуализации траектории полета снаряда к цели, особенно в темное время суток, не позволяет корректировать точность стрельбы.

Отмеченные недостатки устранены в артиллерийском бронебойном снаряде стреловидной формы «Свинец» 3БМ60 (https://pikabu.ru/story/proizvodstvo_podkaliberov_dlya_tankov_6569981), выполненном по конструктивной схеме вышеописанного аналога, при этом он дополнительно оснащен двумя рядами пилонов, в торце каждого из которых установлен подпружиненный опорный шарик для центрирования снаряда в канале ствола орудия.

На донном утолщении сборного из продольно примыкающих сегментов корпуса закреплен в кольцевой профилированной канавке ведущий поясок из литьевой пластмассы.

Бандажи крепления сегментов по концам корпуса имеют ослабленные поперечные сечения, по которым происходит их разрушение от давления в аэродинамической воронке, обеспечив тем самым радиальное отделение набегающим потоком воздуха за дульным срезом ствола, освобождая при этом бронебойный сердечник для автономного полета к цели.

Стыки сегментов на запоясковой части корпуса скреплены между собой посредством клеящего герметика, обеспечивая изолирование сердечника.

Ведущий полимерный поясок дополнительно выполняет функцию скрепления сегментов корпуса в монолит в служебном обращении снаряда и при функционировании в канале ствола при выстреле.

Обтюрация ведущего пояска осуществляется с помощью резинового диска, приклеенного к его заднему торцу. На открытом торце дискового обтюратора имеется ресиверная канавка, давлением пороховых газов метательного заряда в которой прижимается обтюратор к каналу ствола при выстреле.

В трубчатом хвостовике закреплена пиротехническая шашка торцевого горения, воспламеняемая энергией пороховых газов. Форс пламени сгорающей шашки визуализирует траекторию движения бронебойного сердечника, что позволяет корректировать стрельбу, а также использовать снаряд для обучения личного состава.

Известный снаряд возможно использовать в гладкоствольных, так и нарезных артиллерийских системах.

Наряду с отмеченными достоинствами известный снаряд характеризуется присущими недостатками.

Неудовлетворительная центрация снаряда в канале ствола при выстреле из-за осевых биений, неизбежно возникающих при базировании посредством распределенных по периметру точечных опор, выполненных в форме подпружиненных шариков, смонтированных на торцах специальных консольных пилонов.

В известном снаряде указанных базирующих опор две, с обеих сторон от базирующего (ведущего) пояска, что усложняет конструкцию снаряда и требует прецизионной настройки для достижения центрации снаряда в статике.

Кроме того, базирование снаряда по трем разнесенным поясам в принципе геометрически невозможно - одна из них является лишней, что определяет нерегулируемое угловое отклонение оси снаряда и, следовательно, его траектории от линии прицела.

В результате повышается аэродинамическое торможение на внутренней и внешней балистике, сокращается дальность стрельбы и повышается разброс снаряда на дистанции, предназначенного для контактного воздействия на цель.

Возможность повышения могущества снаряда по прототипу ограничена невысокой жесткостью крепления ведущего пояска в кольцевой канавке корпуса, что снижает прицельную дальность стрельбы и определяет функциональную ненадежность, так как возможные срезания и срывы пояска недопустимы.

Технической задачей, на решение которой направлено настоящее изобретение, является усовершенствование конструкции бронебойного снаряда для повышения функциональной надежности и показателей назначения.

Поставленная техническая задача решается тем, что в известном артиллерийском бронебойном снаряде стреловидной формы, содержащем центральный сердечник из тяжелого сплава, оснащенный баллистическим наконечником и лопастным стабилизатором хвостовика, где расположен трассер, и который посредством ряда кольцевых рифлей геометрически замкнут с конформными канавками несущего корпуса, составленного из продольно состыкованных сегментов, скрепленных по концам бандажами, при этом в головном утолщении корпуса, снабженного калиберной опорой, выполнена глухая аэродинамическая воронка, а на донном утолщении корпуса в зоне центра масс закреплен ведущий поясок из антифрикционного литьевого полимера, преимущественно полиамида, причем к его корме торцом приклеен резиновый обтюратор с открытой форкамерой, а поверхность сужающейся книзу запоясковой части корпуса покрыта слоем отверждающегося герметика, согласно изобретению калиберная опора выполнена в виде пластичного полимерного кольца, смонтированного на головном утолщении, ведущий поясок закреплен в канавке корпуса посредством равнораспределенных радиально направленных монолитных стержней, диаметр которых составляет 0,3-0,6 ширины пояска, а минимальное расстояние между их вершинами ограничено половиной диаметра стержней.

Другими особенностями является то, что ведущий поясок состыкован из автономно изготовленных его структурных частей во взаимосвязи с сегментами корпуса, а корпус между утолщениями имеет распределенные по периметру ребра жесткости.

Отличительные признаки предложенного технического решения повысили функциональную надежность снаряда более простой конструкции и расширяют технологические возможности по изготовлению в серийном производстве.

При этом обеспечивается снижение вдвое среднеквадратичного отклонения снаряда на увеличенной дистанции стрельбы от точки прицеливания, сравнительно с прототипом, на 16%, что позволяет рекомендовать промышленное использование изобретения.

Выполнение калиберной опоры на головном утолщении корпуса в виде пластичного полимерного кольца обеспечивает осевую центрацию снаряда в стволе при выстреле, которая происходит автоматически при безударной самоустановке, являясь второй, трибодинамической базой для балансировки.

Крепление ведущего пояска или его структурных частей в кольцевой канавке корпуса посредством радиально направленных монолитных стержней является надежным, конструктивно простым и технологичным устройством, достаточно мощным против среза и растяжения.

Соседние стержни пояска от усилий выдергивания заклинивают в распор на уширении материала корпуса между ними, исключая их выделение.

Геометрия стержней была рассчитана по математической модели планирования эксперимента как многопараметральная функция обеспечения надежной стрельбы в напряженных термодинамических режимах, которая была проверена на функциональность опытными стрельбами пробных образцов снарядов по изобретению.

Нижний предел оптимизированного диапазона диаметра стержней 0,3 ширины несущего их пояска следует из условий гарантированного качества промышленного изготовления монолитным литьем, а максимальный диаметр стержней 0,6 ширины пояска ограничен конструкционной прочностью на изгиб сегментов корпуса при осевой динамической нагрузке выстрела.

Минимальное расстояние между вершинами стержней выбрано не менее половины их диаметра, чтобы гарантированно обеспечить несущую прочность продольно состыкованных сегментов корпуса, сохраняя целостность формы несущего корпуса в стволе орудия при выстреле, то есть его функциональность.

Крепление структурных частей ведущего пояска автономно на сегментах корпуса стало возможным осуществлять автоматически вне сборки изделия, производительно и технологично. При сборке корпуса из продольно стыкуемых сегментов, оснащенных полимерной литьевой вставкой на стержнях, формообразуется функциональный ведущий поясок, квазимонолитный после бандажирования концов корпуса.

Снабжение корпуса ребрами жесткости между его утолщениями направлено на уменьшение балластной массы без заметного снижения продольной жесткости несущего корпуса от осевой нагрузки выстрела при соответствующем увеличении полезной массы бронебойного сердечника.

Повышение прочности и осевой жесткости снаряда позволяет использовать более мощный метательный заряд для увеличения дальности стрельбы, при повышении показателей назначения.

Следовательно, каждый существенный признак необходим, а их совокупность в устойчивой взаимосвязи являются достаточными для достижения новизны качества, неприсущей признакам в разобщенности, то есть поставленная в изобретении техническая задача решена не суммой эффектов, а новым синергетическим эффектом суммы признаков.

Сущность изобретения поясняется чертежом, который имеет чисто иллюстративное назначение и не ограничивает объема притязаний совокупности признаков формулы.

На чертеже изображены:

на фиг. 1 - общий вид снаряда с разрезом по А-А на фиг. 2;

на фиг. 2 - поперечный разрез по Б-Б на фиг. 1;

на фиг. 3 - разрез по В-В на фиг. 2.

Артиллерийский бронебойный подкалиберный снаряд (фиг. 1) включает центральный сердечник 1, выполненный из тяжелого сплава типа ВНЖ, оснащенный баллистическим наконечником 2 и лопастным стабилизатором 3 трубчатого хвостовика 4.

На сердечнике 1 выполнен ряд кольцевых рифлей 5, которыми он геометрически замкнут посредством адекватных канавок 6 с несущим корпусом 7, состыкованным из продольно примыкающих (в частности, четырех) подобных сегментов 8 (фиг. 2 и 3).

Корпус 7 имеет два утолщения головное 9 и донное 10, которые соединены ребрами жесткости 11, распределенно закрепленными по периметру.

В головном утолщении 9 выполнена глухая аэродинамическая воронка 12, а на его калиберной части закреплен опорный поясок 13 из пластичного полимерного материала, например, литьевого полиэтилена высокого давления.

В кольцевой канавке 14 смонтирован ведущий поясок 15 из литьевого полиамида, который посредством распределенных монолитных стержней 16, имеющих радиальное направление, жестко укоренен в сегментах 8, скрепляя воедино несущий корпус 7.

Альтернативно поясок 15 может быть изготовлен вне сборки, отдельными частями непосредственно на сегментах 8, что технологически проще и дешевле.

На торце кормы донного утолщения 10 (фиг. 1) приклеен резиновый обтюратор 17 в форме диска, на открытой поверхности которого имеется кольцевая полость ресивера 18.

Сегменты 8 на запоясковой, сужающейся книзу, части корпуса 7 между собой в примыкании связаны посредством слоя герметика 19.

На обоих концах корпуса 7 установлены бандажные стяжки, верхняя 20 и нижняя 21 соответственно, на которых выполнены поперечные рифления 22, формирующие ослабляющие их сечения, по которым происходят разрушения при радиальной нагрузке изнутри.

Двухстороннее жесткое крепление сегментов 8 посредством бандажей 20, 21 формирует конструктивно монолитный корпус 7 и в геометрическом зацеплении с центральным сердечником - их функциональное единство в служебном обращении и в канале ствола при выстреле.

Внутри трубчатого хвостовика 4 закреплена пиротехническая шашка 23 торцевого горения красным огнем, образуя сноп искр раскаленных частиц структурного горючего металла.

Функционирует снаряд по настоящему изобретению следующим образом.

При заряжании снаряд в канале ствола ориентируется в примыкании опорного пояска 13 с базированием на ведущий поясок 15, центрируясь в стволе.

При выстреле давлением пороховых газов метательного заряда на торец обтюратора 17 снаряд получает линейное ускорение, а поясок 15 врезается в спиральные каналы ствола орудия, вращение корпуса 7, полученное при этом, лишь незначительно передается на центральный стержень 1, так как кольцевые канавки 6 корпуса 7 практически свободно проворачиваются относительно рифлей 5 стержня 1.

От повышения давления в ресиверной канавке 18 материал обтюратора 17 придавливается к поверхности канала ствола, надежно обтюрируя прорыв пороховых газов к пояскам 13 и 15.

На выходе из ствола давлением набегающего потока воздуха внутри глухой воронки 12 разрываются по ослабленному сечению бандаж 20 и поясок 13, в результате чего сегменты 8 получают угловое смещение от центрального сердечника 1.

За дульным срезом радиальным смещением сегментов 8 (функционирующих в качестве рычагов) разрушается нижний бандаж 21, полностью освобождая сердечник 1.

Энергией пороховых газов контактно воспламеняется с торца и горит пиротехническая шашка 23, яркий светящийся форс огня которой хорошо виден и различим с позиции стрельбы на всей траектории полета снаряда, в том числе в темное время суток.

Проведенный сопоставительный анализ предложенного технического решения с выявленными аналогами уровня техники, из которого изобретение явным образом не следует для специалиста по артиллерийским бронебойным боеприпасам, показал, что оно неизвестно, а с учетом возможности промышленного серийного изготовления снарядов по изобретению на действующем производстве, можно сделать вывод о соответствии условиям патентоспособности.

Артиллерийский бронебойный снаряд стреловидной формы содержит центральный сердечник из тяжелого сплава, оснащенный баллистическим наконечником и лопастным стабилизатором хвостовика, где расположен трассер. Сердечник посредством ряда кольцевых рифлей геометрически замкнут с конформными канавками несущего корпуса, составленного из продольно состыкованных сегментов, скрепленных по концам сегментов бандажами. В головном утолщении корпуса, снабженного калиберной опорой, выполнена аэродинамическая глухая воронка. На донном утолщении корпуса в зоне центра масс закреплен ведущий поясок из антифрикционного литьевого полимера - полиамида. К торцу кормы донного утолщения приклеен резиновый обтюратор с открытой форкамерой. Поверхность сужающейся книзу запоясковой части корпуса покрыта слоем отверждающегося герметика. Калиберная опора выполнена в виде пластичного полимерного кольца, смонтированного на головном утолщении. Ведущий поясок закреплен в канавке корпуса посредством равнораспределенных радиально направленных монолитных стержней, диаметр которых составляет 0,3-0,6 ширины пояска, а минимальное расстояние между их вершинами ограничено половиной диаметра стержней. Обеспечивается более высокая центрация снаряда в канале ствола и более высокая жесткость крепления ведущего пояска в кольцевой канавке корпуса, что повышает прицельную дальность стрельбы, функциональную надежность и, как следствие, повышает могущество снаряда. 2 з.п. ф-лы, 3 ил.

1. Артиллерийский бронебойный снаряд стреловидной формы, содержащий центральный сердечник из тяжелого сплава, оснащенный баллистическим наконечником и лопастным стабилизатором хвостовика, где расположен трассер, сердечник посредством ряда кольцевых рифлей геометрически замкнут с конформными канавками несущего корпуса, составленного из продольно состыкованных сегментов, скрепленных по концам бандажами, при этом в головном утолщении корпуса, снабженного калиберной опорой, выполнена аэродинамическая глухая воронка, а на донном утолщении корпуса в зоне центра масс закреплен ведущий поясок из антифрикционного литьевого полимера полиамида, причем к торцу кормы донного утолщения приклеен резиновый обтюратор с открытой форкамерой, а поверхность сужающейся книзу запоясковой части корпуса покрыта слоем герметика, отличающийся тем, что калиберная опора выполнена в виде пластичного полимерного кольца, смонтированного на головном утолщении, ведущий поясок закреплен в канавке корпуса посредством равнораспределенных радиально направленных монолитных стержней, диаметр которых составляет 0,3-0,6 ширины пояска, а минимальное расстояние между их вершинами ограничено половиной диаметра стержней.

2. Снаряд по п. 1, отличающийся тем, что ведущий поясок состыкован из автономно изготовленных его структурных частей во взаимосвязи с сегментами корпуса.

3. Снаряд по пп. 1 и 2, отличающийся тем, что корпус между утолщениями имеет распределенные по периметру ребра жесткости.