Автоматическая пушка с управляемым ударником поршневого затвора Российский патент 2024 года по МПК F41F1/00 

Область техники

Изобретение относится к области военной техники к вооружению, в частности к нарезному автоматическому стрелково-пушечному оружию и работе его автоматики для запирания канала ствола артиллерийского орудия, конструкции затворов в части спуска ударного механизма, в основном среднего и крупного калибра.

Уровень техники

Для запирания канала ствола артиллерийского орудия и обеспечения производства выстрела после проведения операций заряжания казнозарядных артиллерийских орудий применяются затворы различных конструкций.

Известно техническое решение, где описывается усовершенствование двухтактного поршневого затвора путём введения внешнего гидравлически управляемого привода (пат. US №2996957, F41A 5/32 от 05.03.1959). Здесь ось рамы затвора расположена перпендикулярно оси канала ствола. Для открывания и закрывания затвора требуется подвод энергии от внешнего источника, а кинетическая энергия движения откатных частей, возникающая при выстреле, для открывания и закрывания затвора не используется.

Известно также техническое решение, которое направлено на усовершенствование поршневого затвора по конструкции аналогичного вышеописанному (пат. US №8813629, F41A 3/06 от 12.07. 2012). Использование изменений в конструкции, предложенных здесь, позволяют надежно фиксировать поршень в открытом положении под заданным углом.

В то же время имеются артиллерийские орудия среднего и большого калибра использующие для запирания канала ствола орудия двухтактные поршневые полуавтоматические затворы. Известна гаубица М284 (TM 9-2350-311-10. OPERATOR’S MANUAL FOR HOWITZER, MEDIUM, SELF-PROPELLED, 155MM M109A2 (2350-01-031-0586)(EIC:3EZ),M109A3 (2350-01-031-8851)(EIC:3E2), M109A4 (2350-01-277-5770)(EIC: 3E8), M109A5 (2350-01-281-1719) (EIC:3E7).HEADQUARTERS,DEPARTMENT OF THE ARMY.NOVEMBER 1994, интернет URL: www.nsncenter.com/Library/TM/TM-9-2350-311-10, дата обращения 16.08.18) c двухтактным поршневым полуавтоматическим затвором.

Здесь ось вращения рамы затвора перпендикулярна оси канала ствола. На не откатных частях орудия имеется подпружиненный копир, взаимодействующий при накате с расположенным на откатных частях кривошипом, вращение которого преобразуется в поворот поршня «на открывание» с последующим открыванием рамы затвора путём разворота рамы затвора относительно оси рамы. При этом для открывания затвора при ведении стрельбы используется кинетическая энергия откатных частей.

Недостатком указанного устройства является необходимость выполнения нетехнологичных выборок в поршневом гнезде. В случае применения обтюратора де Банжа возникает необходимость использовать обтюратор конической формы, что увеличивает габариты и массу поршня, усложняет компоновку орудия, особенно при жестких массогабаритных ограничениях. При эксплуатации орудия также может снижаться скорострельность.

В конструкции 57-мм автоматической пушки высокой баллистики используется поступательно движущийся поршневой затвор, одно из главных преимуществ которого заключается в том, что направление движения затвора совпадает с направлением отката-наката ствола, что упрощает механизмы автоматики. Также благодаря этому получилось помимо его основных функций запирания канала ствола и производства выстрела, возложить на него также досылку выстрела в камору и экстракцию стреляной гильзы.

Однако, в большом для автоматической пушки калибре, таком как 57 мм, это достоинство поступательно движущийся затвора превращается в недостаток. Несмотря на то, что к затвору предъявляются требования по обеспечению минимально возможных размеров и, соответственно, массы, в данной пушке затвор является весьма массивным звеном. Пушка построена по схеме с длинным откатом, поэтому тяжёлый остов с поршнем перемещается на расстояние больше длины патрона, (порядка 650 мм) с относительно большими скоростями (около 4 м/с). При этом, в цикле работы автоматики присутствуют резкие остановки, сопровождаемые сильными ударами [с. 110-111, Артиллерийское вооружение. Основы устройства и конструирование. Учебник для вузов. Под ред. док-ра техн. наук, проф. И.И. Жукова, М. «Машиностроение», 1975, 420 с.].

Эта особенность конструктивной схемы, с одной стороны, в значительной степени ограничивает темп стрельбы, с другой стороны влияет на кучность стрельбы. Это происходит потому, что при остановке затвора в переднем положении и запирании канала ствола вследствие удара возникают колебания ствола, которые не успевают затухнуть до того, как произойдёт выстрел, так как срабатывание ударника и инициация выстрела происходят в чётко зафиксированный момент после запирания.

Для воспламенения боеприпаса в ствольном оружии часто применяют ударники с механическим приводом. Такие ударники взводят спусковой пружиной, разблокируют для производства выстрела, причем ударник проникает в зарядную камору ствольного оружия. Передаваемая на находящийся в каморе боеприпас кинетическая энергия ударника воспламеняет капсюль-детонатор боеприпаса. Затем возвратная пружина снова ставит ударник на предохранительный взвод.

Оружие с механическим инициированием воспламенения включает, как правило, предохранительный механизм, который механически ставит на предохранительный взвод последний исполнительный механизм (т.е. ударник).

Вопрос кучности стрельбы для 57-мм автоматической пушки высокой баллистики является весьма важным, так как характер её применения аналогичен танковым пушкам. Стрельба также ведётся прямой наводкой по наблюдаемым целям, в том числе небольших размеров, неподвижным и подвижным. Очень важно поразить обнаруженную цель как можно быстрее, до открытия ответного огня, затратив при этом минимальное количество боеприпасов. Поэтому чтобы такая стрельба была наиболее эффективной, проведение вышеупомянутого мероприятия по повышению кучности является актуальной мерой, так как в этом случае меньше снарядов в очереди пройдут мимо цели и увеличится вероятность попадания.

В качестве прототипа выбрана 57-мм автоматическая зенитная пушка АЗП-57 (С-60). Автоматическая зенитная пушка С-60 предназначена для стрельбы по воздушным целям и в случае необходимости может быть использовано для борьбы с бронированными наземными целями [57-мм Автоматическая зенитная пушка С-60. Руководство службы (издание третье, исправленное и дополненное). Министерство обороны СССР, М. «Военное издательство министерства обороны СССР», 1974, 574 с.].

Операции, необходимые для перезаряжания орудия и производства выстрела, выполняются автоматически за счет энергии перемещающегося в откате и накате ствола. Устройство орудия позволяет вести автоматический огонь короткими и длинными очередями и одиночными выстрелами.

Автомат, являясь частью артиллерийского орудия С-60, представляет собой самостоятельное функциональное устройство, обеспечивающее автоматическую стрельбу и использующее для работы механизмов автоматики кинетическую энергию откатных частей, непосредственно воспринимающих силу давления пороховых газов. В автомате используется схема с коротким откатом ствола. Здесь расцепление ствола с затвором происходит задолго до прихода ствола в крайнее заднее положение. Длина же отката ствола в этой схеме меньше длины патрона, отсюда и название отката - «короткий».

Необходимое для осуществления подачи патрона расстояние между стволом и продольно скользящим поршневым затвором во взведенном положении обеспечивается тем, что путь отката затвора превышает длину патрона. Это достигается введением в общую схему автомата «ускорительного» механизма затвора. Ускорительный механизм обеспечивает кинетическую связь ствола с затвором таким образом, что при откате затвор движется значительно быстрее, чем ствол. Ускорение затвора осуществляется за счет отбора части энергии от движущегося ствола. В автоматах с продольно скользящим затвором необходимость ускорительного механизма объясняется ещё и тем, что при совместном движении массивного ствола и затвора они имеют небольшую скорость, недостаточную для прихода затвора в крайнее заднее положение.

Автомат С-60 построен по схеме с последовательным накатом ствола и затвора. После расцепления ствола с затвором и работы ускорительного механизма, ствол и затвор откатываются независимо друг от друга, но затвор в крайнем заднем положении останавливается и удерживается до окончания наката ствола. После этого происходит накат затвора и досылка очередного патрона.

В автомате применена обойменная подача, при которой патроны до начала стрельбы размещаются в металлических жестких обоймах емкостью на 4 патрона каждая. Особенностью автомата является также наличие механизма взаимной замкнутости, при помощи которого стрельба автоматически прекращается, если в магазине остается один патрон. При подаче очередной обоймы с патронами стрельба возобновляется без производства ручного перезаряжания.

Затвор автоматической зенитной пушки С-60 - поршневой, продольно-скользящий, предназначен для запирания канала ствола, производства выстрела, извлечения стрелянной гильзы из каморы ствола, отсекания очередного патрона на линию досылки при подаче и для удержания патрона при его досылке в камору ствола.

Все циклы работы затвора при стрельбе совершаются автоматически.

В нем расположены запирающий, отсекающий и фиксирующий механизм, экстрактирующее и натяжное устройство, а также ударный, противоотскокный и ускорительный механизм.

Запирающий механизм состоит из поршня, пальца и двух роликов. Поршень на поверхности имеет четыре ряда секторных выступов, которые при повороте поршня сцепляются с секторными выступами ствола, и при выстреле принимают на себя силу давления пороховых газов. В стенках поршня имеются два сквозных копирных паза, при помощи которых производится разворот поршня роликами пальца, перемещающегося вместе с остовом затвора относительно поршня во время отпирания и запирания канала ствола.

Экстрактирующий механизм состоит из двух одинаковых захватов, неподвижно укрепленных спереди поршня винтами. Захваты имеют цилиндрические выступы, которые удерживают их в гнезде поршня от продольного смещения. Захваты служат для извлечения стреляной гильзы из каморы ствола, а также для удержания патрона при досылании его в канал ствола. Выбрасывание гильзы производится при подаче очередного патрона, который после выталкивания гильзы в боковом направлении удерживается на линии досылки захватами и стопором отсекающего механизма.

Отсекающий механизм располагается в передней части поршня и удерживает патрон при его подаче на линию досылки от проскока за неё. Он состоит из стопора, взвода стопора и серег. В полость стопора вставлена пружина. Перед началом подачи патрона на линию досылки стопор находится в утопленном положении и не препятствует перемещению гильзы в сторону, а передняя серьга, жестко связанная со взводом стопора, выступает своим зубом за зеркало поршня. При подаче очередного патрона на линию досылки выталкиваемая гильза давит на выступающий зуб передней серьги и поворачивает вместе с ней взвод стопора. В результате этого стопор под действием пружины перемещается вперед и тем самый отсекает патрон от гильзы, удерживая его на линии досылки.

Утапливание стопора и поворот передней серьги в исходное положение происходит при закрывании затвора, в конце поступательного движения остова затвора при воздействии торца остова на заднюю серьгу, связанную с передней серьгой и взводом стопора.

Фиксирующий механизм удерживает поршень от поворота и осевого смещения относительно остова во время досылки патрона и отката затвора. Механизм расположен в поршне и состоит из двух одинаковых устройств, каждое из которых имеет стопор поршня, сидящий на оси, и пружину.

После расцепления поршня со стволом и выхода из казенника стопоры под действием пружин западают в пазы на остове затвора. В конце досылки стопоры своими наружными концами набегают на скосы казенника ствола и, поворачиваясь, отсоединяют поршень от остова. Повороту поршня относительно остова до прихода его в переднее положение препятствует и выступ поршня, входящий в паз направляющего цилиндра и кронштейна ускорительного механизма после открывания.

Казалось бы, наличие этого выступа исключает надобность в фиксирующем механизме. При его отсутствии ведение поршня в переднее положение осуществляется остовом через палец и криволинейный паз на поршне. В результате поршень стремится развернуться вокруг своей оси, и между выступом и кронштейном ускорительного механизма могут возникнуть значительные силы трения, нарушающие нормальное движение затвора вперед.

Досылающий механизм состоит из остова затвора, поршня, двух досылающих пружин и цилиндра. Остов затвора перемещается по полозкам люльки. Спереди остов затвора имеет цилиндрический стебель, в гнезде которого укреплен боек, а в поперечной отверстии заделан палец с роликами, осуществляющий при движении остова в период запирания и отпирания ствола поворот поршня. Во внутреннюю цилиндрическую полость остова вставлены передняя досылающая пружина и направляющий цилиндр. На правой передней лапе остова имеется сквозное отверстие для крепления противоотскокной защелки. На левых лапах крепится рейка для ручного взведения затвора. С правой стороны на вертикальной стенке остова выполнена опорная площадка, по которой скользит кривошип ускорительного механизма.

После выстрела затвор, откатываясь назад, сжимает досылающие пружины. Во взведенном положении затвор удерживается автоматическим шепталом. Спусковое шептало выключено. После подачи очередного патрона на линию досылки автоматическое шептало через систему рычагов выключается кареткой механизма подачи, и затвор с патроном под действием досылающих пружин перемещается вперед по направляющим полозкам люльки.

Ударное устройство предназначено для производства накола капсюльной втулки патрона и состоит из ударника и цилиндрического штифта. Ударник состоит из цилиндрического корпуса и конического бойка. Цилиндрическим корпусом ударник вставлен в гнездо внутри стебля остова затвора и закреплен цилиндрическим штифтом. В конце хода остова затвора при полностью запертом канале ствола боек ударника выходит за зеркало поршня и накалывает капсюльную втулку.

Противоотскокный механизм состоит из противоотскокной защелки с пружиной. Противоотскокная защелка имеет вид двуплечего рычага с отверстием посредине, в которое вставляется ось. Пружина фиксирует защелку во включенном положении.

Механизм устраняет возможность отскока остова затвора в момент его удара о поршень, исключая самопроизвольное открывание затвора. Механизм также исключает преждевременное его открывание в случае прорыва газов через капсюльную втулку. В крайнем переднем положении остова защелка под действием пружины западает в паз на кронштейне ускорительного механизма и упирается во вкладыш, не допуская перемещения остова затвора относительно ствола назад. В начале отката противоотскокная защелка своим наружным концом набегает на упор люльки и, разворачиваясь, освобождает затвор.

Натяжной механизм состоит из направляющего цилиндра, прикрепленного к кронштейну ускорительного механизма, ползуна, стержня и пружины. Цилиндр имеет вид трубчатого штока с прорезанным на всю длину пазом, куда входит выступ поршня. Когда затвор находится на автошептале, подпружиненный ползун натяжного механизма давит на выступ поршня, демпфируя его колебания и выбирая зазоры. В результате поршень устанавливается в строго заданном положении.

Ускорительный механизм рычажно-копирного типа состоит из кривошипа с роликом, пружины, размещаемых на кронштейне, который связан со ствольной обоймой, копира, прикрепленного к люльке.

Во время отката после выключения противоотскокной защелки кривошип набегает роликом на копир люльки. Скользя по его профилю, кривошип поворачивается и своим большим плечом действует на опорную плоскость остова затвора и сообщает ему перемещение относительно ствола, в результате чего увеличивается скорость остова затвора и осуществляется поворот поршня при открывании затвора. В исходное положение кривошип возвращается при помощи пружины.

Механизмы подачи включают в себя механизм ручного и автоматического взведения подающей каретки и механизм отсечки патронов. Все они смонтированы в магазине, который имеет также и механизм взаимной замкнутости, автоматически прекращающий стрельбу, если в магазине остался только один патрон.

Техническая проблема: В конструкции 57-мм автоматических пушек (АЗП С-60, 2А90, ДУБМ-57) используется поступательно движущийся двухтактный поршневой затвор, одним из главных преимуществ которого является то, что направление движения затвора совпадает с направлением движения откатных частей, что в свою очередь упрощает механизмы автоматики и позволяет объединить решение задач досылки выстрела, запирание канала ствола, производство выстрела и удаление стреляной гильзы в одном механизме.

Тяжёлый остов с поршнем перемещается с относительно большими скоростями (около 4 м/с). При этом в цикле работы автоматики автомата присутствуют резкие остановки, сопровождаемые сильными ударами. Эта особенность конструктивной схемы негативно влияет на кучность и точность стрельбы. Это происходит потому, что при остановке затвора в казённой части ствола и запирании канала ствола, вследствие удара, возникают колебания по всей длине ствола, которые в свою очередь оказывают влияние на снаряд, двигающийся по каналу ствола.

Указанные колебания не успевают затухать до того, как произойдёт выстрел, так как срабатывание ударника и инициация выстрела происходят в строго определённый интервал времени после запирания канала ствола.

Недостатком обойменного питания так же является возможность стрельбы только короткими очередями, что не обеспечивает высокой практической скорострельности.

Раскрытие изобретения

Задачей, на решение которой направлено предлагаемое изобретение является уменьшение ошибок стрельбы из автоматического одноствольного нарезного стрелково-пушечного оружия, обусловленных фактором, влияния колебаний ствола оружия от удара затвора о казенную часть ствола, введением временной задержки производства выстрела, в стреляющем механизме пушки, при сохранении темпа стрельбы.

Техническим результатом, при осуществлении заявляемого изобретения, является повышение кучности стрельбы, за счёт введения в конструкцию стрелково-пушечного оружия механизма управляемого спуска и производства выстрела с временной задержкой, достаточной для затухания колебаний ствола от удара затвора о казенную часть ствола автоматического стрелково-пушечного оружия при сохранении темпа стрельбы в пределах заданной скорострельности.

Для достижения технического результата в автоматической пушке, в которой все операции для производства выстрела производятся автоматически за счет энергии отдачи, в конструкции поршневого затвора автоматической пушки, ударник выполнен дистанционно управляемым, с электромеханическим приводом исполнительного механизма управляемого спуска и производства выстрела, по сигналу от внешнего задатчика темпа стрельбы, например, системы управления огнем боевой машины, обеспечивающей автоматический, расчет и введение временных установок управляемого спуска ударника для каждого выстрела в очереди в заданном диапазоне скорострельности посредством передачи сигнала по кабелю соединяющего систему управления огнем и электромеханический привод исполнительного механизма управляемого спуска, для реализации механизма управляемого спуска и производства выстрела, позволяющего контролировать момент срабатывания ударника и инициировать выстрел после затухания колебаний от удара остова затвора о казенную часть ствола автоматической пушки с сохранением темпа стрельбы в заданном диапазоне скорострельности, в составе:

- тяги, конец которой жестко закреплен в стебле остова затвора, параллельной оси поршневого затвора, в средней части которой находится скользящий рычаг на подпружиненной тяге, располагающийся в фигурном вырезе в стебле остова затвора с возможностью перемещения и прижатый к фигурном пазу на внутренней поверхности поршня затвора с помощью бонома с пружиной, размещенного в фигурном вырезе стебля остова затвора, с возможностью взаимодействия с поршнем затвора и перемещения в фигурном пазу на внутренней поверхности поршня затвора, с другой стороны на резьбовом конце тяги законтрена гайка фигурная, упирающаяся в серьгу ударника и находящаяся в зазоре между внутренней поверхностью стебля остова затвора и ударником, которая при перемещении и вращении поршня затвора, сжимает возвратную пружину тяги утолщением в средней части и тянет ударник для взведения боевой пружины;

- г-образного рычага, продольный стержень которого установлен в отверстии стебля остова затвора, с возможностью вращения, с фигурной защелкой, посаженной на шлицы на другом конце продольного стержня г-образного рычага, и которая находиться в пазу на внутренней поверхности стебля остова затвора и в пазу на ударнике, при закрытом положении, для его удержания и блокирования, в зависимости от положения ударника внутри стебля остова затвора, при этом на подпружиненную г- образную часть рычага воздействует толкатель с приводом для освобождения ударника и производства выстрела;

- толкателя, установленного в кронштейне на задней части остова затвора, удерживаемого пружиной, находящегося в контакте с подпружиненным концом г-образного рычага, при этом для производства выстрела электромеханический привод исполнительного механизма перемещает толкатель, который поворачивает конец г-образного рычага, при этом язычок защелки выходит из паза на ударнике, высвобождая его;

- электромеханического привода исполнительного механизма для перемещения толкателя, воздействующего на конец г-образного рычага, который может быть выполнен электрическим, гидравлическим, пневматическим, механическим, получающим сигнал управления по кабелю от внешнего задатчика темпа стрельбы;

- боевой пружины, с одной стороны упирающейся в палец остова затвора, с другой стороны подпирающий ударник, которая сжимается при фиксации ударника через серьгу скользящим рычагом на подпружиненной тяге с фигурной гайкой, при заходе поршня затвора в казенную часть ствола.

На внутренней цилиндрической поверхности поршня затвора выполнен паз для взаимодействия со скользящим рычагом со свободной посадкой на тяге и его перемещения при продольно-вращательном движении поршня затвора в момент захода поршня затвора в казенную часть ствола для взведения боевой пружины.

Стебель остова затвора выполнен с отверстиями для размещения тяги и г-образного рычага и пазами для размещения фигурной защелки на конце г-образного рычага, рычага со свободной посадкой на тяге, размещения бонома с пружиной для удержания рычага со свободной посадкой.

Ударник выполнен с пазом для фигурной защелки на внешней цилиндрической поверхности и с серьгой для упора фигурной гайки на подпружиненной тяге, препятствующей развороту ударника вокруг своей продольной оси внутри стебля остова затвора.

В предложенной конструкции управляемого ударника реализован механизм управляемого спуска, с размещением его в уже имеющейся конструкции затвора, и имеющего минимально-возможные массогабаритные характеристики.

В изобретении применен механизм управляемого спуска, основанный на электромеханической схеме действия стреляющего приспособления пушки. Эта схема подразумевает наличие механического ударного механизма в сочетании с электромеханическим приводом исполнительного механизма, который будет приводить ударник в действие в определенный момент времени с помощью, например, электромагнита исполнительного механизма, при подаче по кабелю сигнала от системы управления огнем пушки или боевой машины.

Система управления огнем обеспечивает: обнаружение, распознавание и автоматическое сопровождение целей, автоматический выбор типа снаряда из боеукладки и длины очереди в зависимости от типа цели, расчет и введение временных установок управляемого спуска ударника для каждого выстрела в очереди с сохранением темпа стрельбы в заданном диапазоне скорострельности.

Система управления огнем имеет в наличии кнопку «огонь». Для выполнения выстрела оператор нажимает на кнопку «огонь», после чего в механизме осуществления выстрела шток стрельбового магнита воздействует на рычаг шептального блока спуска каретки поперечной подачи и она, через систему рычагов, воздействует на шептала поршневого затвора, освобождая его, после чего поршневой затвор под воздействием досылающих пружин начинает движение вперёд до упора в казённую часть ствола.

В момент захода поршня затвора в казённую часть ствола, стопора на поршне отжимаются, освобождая поршень, и он начинает продольно-радиальное движение вдоль оси ствола пушки для запирания, одновременно, внутри поршня, происходит сжимание боевой пружины и взведение ударника.

После взведения ударника остов затвора полностью закрывает поршень со взведенным ударником в казённой части ствола.

Далее система стреляющего механизма пушки находится в состоянии ожидания затухания колебаний ствола и частей пушки на короткий промежуток времени, (время затухания вычисляется расчётным методом для каждой конструкции автоматической пушки отдельно и вводиться как задержка на срабатывание привода исполнительного механизма). После чего от системы управления огнем подаётся команда на срабатывание электромагнита привода исполнительного механизма.

Исполнительный механизм взаимодействует с механизмом управляемого спуска, происходит освобождение ударника и под воздействием боевой пружины ударник перемещается вперед, воздействует на капсюль унитарного патрона в стволе пушки, производя инициацию выстрела.

При выполнении очереди выстрелов сохраняется темп стрельбы в заданном диапазоне скорострельности.

Введение временной задержки производства выстрела, достаточной для затухания колебаний ствола от удара затвора о казенную часть ствола автоматической пушки ведет к уменьшению ошибок стрельбы из автоматического одноствольного нарезного стрелково-пушечного оружия и повышает кучность стрельбы.

Предложенная конструкция механизма управляемого ударника обладает достаточной простотой и надёжностью при минимально-необходимом количестве деталей, обеспечивающая достаточную живучесть, что обеспечивает работу в разных режимах стрельбы (одиночный, очередь), обеспечить инициирование выстрела при недопустимости сквозного пробития средства воспламенения.

Конструкция управляемого ударника проста в сборке и разборке для ремонта и замены деталей, например, бойка ударника, который подлежит регламентной замене.

Краткое описание чертежей

Устройство и работа заявляемой автоматической пушки с управляемым ударником, именуемой дальше «автоматическая пушка», объяснены ниже со ссылкой на приложенные чертежи. На примере одного из вариантов выполнения конструкции автоматической пушки более подробно рассмотрена конструкция управляемого ударника поршневого затвора с привлечением чертежей, на которых изображено:

фиг. 1 - Исходное положение «Затвор открыт»;

фиг. 2 - Положение «Ударник взведен»;

фиг. 3 - Положение «Поршень закрыт»;

фиг. 4 - Положение «Выстрел»;

фиг. 5 - Исходное положение «Затвор открыт» по сечению Б-Б;

фиг. 6 - Положение механизма после взведения ударника при обратном ходе поршня по сечению Б-Б;

фиг. 7 - Положение «Ударник взведен» по сечению В-В;

фиг. 8 - Исходное положение «Затвор открыт» или «Выстрел» по сечению В-В;

фиг. 9 - Вид сзади на остов затвора в положении «Ударник взведен»;

фиг. 10 - Вид сзади на остов затвора в положении «Выстрел»;

фиг. 11 - Паз для скользящего рычага на стебле;

фиг. 12 - Общий вид ударника;

фиг. 13 - Пазы на поверхности поршня;

фиг. 14 - Общий вид в исходном положении «Затвор открыт»;

фиг. 15 - Общий вид в положении «Ударник взведен».

Конструктивно автоматическая пушка с управляемым ударником поршневого затвора на фиг. 1-5 содержит основные сборочные единицы:

1 - остов затвора;

2 - упор натяжного устройства;

3 - поршень;

4 - стопор;

5 - ударник;

6 - торцевая гайка;

7 - боевая пружина;

8 - Г-образный рычаг;

9 - фигурная защелка;

10 - крышка остова затвора;

11 - гайка фигурная;

12 - тяга;

13 - пружина;

14 - скользящий рычаг;

15 - пружина упора;

16 - толкатель;

17 - кронштейн;

18 - пружина;

19 - боном;

20 - цилиндр натяжного устройства;

21- привод исполнительного механизма;

22 - внешний задатчик;

23 - казенная часть ствола;

24 - палец;

25 - винт;

26 - винт;

27 - досылающая пружина;

28 - стебель;

29 - серьга;

30 - шептала затвора;

31- паз;

32 - отверстие;

33 - кабель;

34 - унитарный патрон.

А - ось канала ствола;

Г - паз в стебле затвора для фигурной защёлки;

Д - паз в стебле затвора для скользящего рычага;

Е - паз на ударнике для стопорения фигурной защёлкой;

Ж- направление движения;

И - паз на поршне для взведения ударника;

К - сквозной криволинейный паз;

Л - направление вращения;

М - паз в ударнике для пальца;

Т - секторные зубцы на поршне.

Осуществление изобретения

Осуществление изобретения описано с отражением взаимного расположения частей и сборочных единиц автоматической пушки в определенных положениях с описанием процесса взаимодействия частей при функционировании и перемещении в другое положение.

Фиг. 1, 5, 8, 14 отражает исходное положение частей автоматической пушки и механизма управляемого спуска, после выполнения операции взведения затвора.

Ручное открывание затвора осуществляется с помощью механизма ручного взведения затвора, расположенного на люльке автоматической пушки или для первичного взведения используется гидравлическая система (условно не показана), приводящая в действие гидроцилиндры противооткатных устройств, выполняющие постановку затвора в положение «Затвор открыт» на шептальные рычаги.

По команде от оператора «Готовность боевая» - части автоматической пушки находятся в положении «Затвор открыт». В этом положении остов затвора 1 удерживается в исходном положении шепталами затвора 30. При этом затворные пружины 27 сжаты, а поршень затвора 3 смещён относительно остова 1 упором 2 натяжного устройства и зафиксирован стопорами 4 в ожидании прихода выстрела (унитарного патрона), который уже находиться в рычагах каретки поперечной подачи (условно не показана), на линии досылки.

Остов затвора 1 имеет стебель 28, по наружной поверхности которого скользит поршень 3.

На наружной поверхности поршня 3 (см. фиг. 13) имеются четыре ряда секторных зубцов Т, которые при повороте поршня 3 в направлении вращения Л (фиг. 5, 6) сцепляются с секторными зубцами в казенной части 23 ствола и при выстреле принимают на себя давление пороховых газов.

Так же на наружной поверхности поршня расположены подпружиненные стопора 4 предназначенные для стопорения поршня 3 на остове затвора 1 в целях предотвращения перемещения его по стеблю 28 остова затвора при досылке унитарного патрона.

В задней части поршень имеет два паза 31 для упора натяжного устройства 2, закрепленного на цилиндре натяжного устройства 20, расположенного внутри стебля 28.

В стенках поршня 3 имеются два сквозных криволинейных паза К, в которых движется палец 24 и с помощью которых производится поворот поршня 3 на стебле 28 остова затвора 1 в направлении вращения Л.

Палец 24 вставлен в отверстие 32 стебля 28 остова затвора 1 и соединяет через ролики на пальце 24, поршень 3 с остовом затвора 1. На торцах палец 24 имеет по две выемки для роликов и стопорных колец (условно не показаны). Ролики, надетые на концы пальца 24, служат для уменьшения трения при движении пальца 24 по поверхности сквозного криволинейного паза К на поршне 3.

В передней стенке поршня 3 (на зеркале) имеется сквозное конусное отверстие для выхода бойка ударника 5 и скос для облегчения захода патрона в захваты экстракторов (условно не показаны) при подаче на линию досылки.

В торце стебля 28 имеется резьбовое гнездо, в которое вставлена и застопорена торцевая гайка 6, с центральным фигурным отверстием для ударника 5. Ударное устройство с ударником 5 предназначено для производства накола капсюльной втулки унитарного патрона.

Ударник 5 (см. фиг. 12) состоит из цилиндрического корпуса и конического бойка на переднем торце. На цилиндрической части ударника 5 располагается серьга 29, паз Е для стопорения фигурной защелкой 9 и продольный паз М для пальца 24. Внутри цилиндрического корпуса ударника 5 расположено глухое отверстие, в котором располагается боевая пружина 7. Цилиндрическим корпусом ударник 5 вставлен в гнездо стебля 28 и поджат к торцевой гайке 6 стебля 28 остова затвора 1 под действием боевой пружины 7 упирающейся в палец 24. В конце хода остова затвора 1 при полностью запертом канале ствола боек ударника 5 выходит за зеркало поршня и накалывает капсюльную втулку унитарного патрона 34.

В теле стенки стебля 28 выполнено отверстие, параллельное оси ствола пушки, в котором располагается Г-образный рычаг 8, механизма управляемого спуска, который на шлицевом конце продольного вала имеет фигурную защёлку 9. Фигурная защелка 9 входит в паз Р на внутренней поверхности стебля 28 и поджата пружиной 15, упирающейся в конец г-образного рычага 8.

Для взведения ударника 5 внутри стебля 28 располагается тяга 12. Тяга 12 имеет утолщение в средней части, которое свободно расположено параллельно оси ствола пушки в отверстии стебля 28. На резьбовом конце тяги 12 в радиальном зазоре между внешней поверхностью ударника 5 и внутренней поверхностью стебля 28 установлена и застопорена гайка фигурная 11. Гайка фигурная 11 соприкасается с серьгой 29 ударника 5 и расположена между серьгой и торцевой гайкой 6. Тяга 12 поджимается пружиной 13 один конец которой упирается в утолщение в средней части тяги 12, а другой конец упирается в крышку остова затвора 10, которая закреплена винтами 25 на остове затвора 1.

Между фигурной гайкой 11 и утолщением на тяге 12 расположен скользящий рычаг 14. Скользящий рычаг 14 находится в пазу И поршня 3 и поджат пружиной 18 через боном 19 к пазу Д стебля 28.

На чертежах фиг. 2, 7, 9, 15 изображено взаимное расположение частей автоматической пушки в положении - «Ударник взведен». Приведение в это положение из положения «Затвор открыт» происходит при нажатии оператором кнопки «Огонь» во внешнем задатчике 22, например, в системе управления огнем боевой машины, после чего стрельбовый магнит (условно не показан) воздействует на рычаг шептального блока спуска каретки поперечной подачи (условно не показано), и она под воздействием пружин (условно не показано) перемещает выстрел на линию досылки, одновременно с этим, своим корпусом, через систему рычагов (условно не показано), снимает шептала затвора 30 освобождая его и остов затвора 1 под воздействием досылающих пружин 27 начинает движение вперёд до упора в казённую часть ствола 23.

Фиксирующий механизм предназначен для стопорения поршня 3 на остове затвора 1 в целях предотвращения перемещения его по стеблю 28 остова затвора 1 при досылке унитарного патрона 34. Фиксирующий механизм состоит из двух одинаковых устройств, каждое из которых состоит из подпружиненного стопора 4. Стопор 4 поршня 3 поворачивается в пазу поршня 3 на своей оси. Задний (дугообразный) конец стопора 4 в рабочем положении упирается во вкладыш, закрепленный на остове затвора 1, а передний заостренный конец служит для выключения стопора 4 перед поворотом поршня 3 для сцепления с казенной частью ствола 23. На заднем конце стопор 4 имеет выступ, а для ограничения поворота стопора, когда поршень 3 снят с остова затвора 1. Пружина предназначена для отжатия стопора 4 в рабочее положение. После расцепления поршня 3 со стволом, когда поршень 3 находится на остове затвора 1 в крайнем переднем положении, задние концы стопоров 4 поршня 3 западают под действием пружин в пазы на стебле 28 остова затвора 1 и остаются в таком положении на всем пути взведения остова затвора 1. При досылке патрона 34 задние концы стопоров 4 поршня 3 упираются во вкладыши, удерживая этим поршень 3 на остове затвора 1 в крайнем переднем положении. В конце досылки патрона 34 в камору стопоры 4 своими передними концами набегают на скосы ствола, поворачиваются на осях, отсоединяя поршень 3 от остова затвора 1. После этого остов затвора 1 получает возможность продолжать движение вперед относительно поршня 3, поворачивает поршень 3 в направлении вращения Л. Конструкция стопора 4 и его работа для выключения стопора 4 перед поворотом поршня 3 для сцепления с казенной частью ствола 23 описаны в информационных источниках [57-мм Автоматическая зенитная пушка С-60. Руководство службы (издание третье, исправленное и дополненное). Министерство обороны СССР, М. «Военное издательство министерства обороны СССР», 1974, 574 с.].

В момент захода поршня затвора 3 в казённую часть ствола 23, стопора 4 отжимаются и освобождают поршень 3, после чего поршень начинает продольно-радиальное движение вдоль оси канала ствола А. При этом палец 24 с роликами движется по стенкам сквозного криволинейного паза К, с помощью которых производится поворот поршня 3 в направлении вращения Л на стебле 28. При повороте поршня 3 в момент захода в казенную часть ствола 23, паз И на внутренней поверхности поршня 3, нажимает на рычаг 14, который в свою очередь, взаимодействует с тягой 12, перемещая её вдоль оси канала ствола А и сжимая пружину 13.

В этот момент гайка 11, установленная на тяге 12, упирается в серьгу 29 и перемещает ударник 5, сжимая боевую пружину 7. Рычаг 14, в конце рабочего хода тяги 12, выходит из зацепления с пазом И, возвращается в исходное положение под воздействием пружины 13. Одновременно с этим фигурная защёлка 9, под воздействием пружины 15, западает в паз Е, на поверхности ударника 5, и блокирует его перемещение в осевом направлении.

После взведения ударника 5, остов затвора 1 полностью закрывает поршень 3 в казённой части ствола 23. Данное положение частей автоматической пушки - «Поршень закрыт» и оно приведено на фиг. 3.

Далее автоматическая пушка с внешним задатчиком 22 находится в состоянии ожидания затухания колебаний на короткий промежуток времени, (время затухания вычисляется расчётным методом для каждой конструкции автоматической пушки отдельно и вводиться во внешний задатчик 22, например, систему управления огнем боевой машины, как задержка на срабатывание привода исполнительного механизма 21).

После чего от внешнего задатчика 22 по кабелю 33 подаётся команда на срабатывание привода исполнительного механизма 21. Привод исполнительного механизма 21 устанавливается на люльке в районе обоймы и когда затвор закрывается он располагается в зоне воздействия исполнительного механизма для воздействия на подпружиненный толкатель 16, расположенный в кронштейне 17 на задней части остова затвора 1. Кронштейн 17 крепится винтами 26 и имеет направляющее отверстие для подпружиненного толкателя 16. После получения сигнала от внешнего задатчика 22, привод исполнительного механизма 21 взаимодействует с толкателем 16, который нажимает на конец Г-образного рычага 8, и выводит из зацепления с ударником 5 фигурную защёлку 9, после чего ударник 5 под воздействием боевой пружины 7 перемещается вперед и воздействует на капсюль унитарного патрона в стволе автоматической пушки, производя инициацию выстрела, в положение «Выстрел».

На фиг. 4, 10 отображено положение «Выстрел».

Открывание затвора производится во время отката.

Ручное открывание (взведение) затвора осуществляется с помощью механизма ручного взведения, расположенного на люльке автоматической пушки.

При взведении затвора (ручном и автоматическом) остов затвора 1 перемещается относительно поршня 3 и действует через палец 24 с роликами на стенки криволинейных пазов К поршня 3, поворачивает поршень 3 и расцепляет его с казенной частью ствола 23. При дальнейшем движении остова затвора 1 ролики пальца 24 упираются в задние части стенки сквозного криволинейного паза К и поршень 3 начинает перемещаться вместе с остовом затвора 1 в положение «Затвор открыт» (см. Фиг. 1, 5, 8).

В предложенной конструкции автоматической пушки реализован механизм дистанционно управляемого спуска основанный на электромеханической схеме действия стреляющего приспособления пушки. Эта схема подразумевает наличие механического ударного механизма в сочетании с внешним задатчиком, соединенным кабелем с электрическим приводом исполнительного механизма, например, с электромагнитом, который приводит ударник в действие.

Появляется возможность контролировать момент срабатывания ударника, добиваясь инициирования выстрела в условиях затухания колебаний ствола автоматической пушки от удара при резкой остановке затвора при запирании.

Механизм дистанционного управляемого ударника размещен в уже имеющейся конструкции затвора уже существующей конструкции автоматической пушки, имеет минимально возможные массогабаритные характеристики.

Простота и надёжность конструкции при минимальном количестве деталей, обеспечивает достаточную живучесть. Простая сборка и разборка для ремонта и замены деталей.

Предложенное изобретение автоматической пушки с управляемым ударником позволило повысить кучность в разных режимах стрельбы (одиночный, очередь) с сохранением темпа стрельбы в заданном диапазоне скорострельности.

Автоматическая пушка с использованием энергии отдачи содержит ствол, выполненный в виде трубы-моноблока за одно целое с казенной частью, накатник, затвор и ствольную обойму, магазин с патронами, люльку с механизмами, гидравлический буфер, досылающий механизм и тормоз отката, станок с платформой, механизмами наведения, автоматический прицел, электрический следящий привод, продольно-скользящий поршневой затвор. В поршневом затворе автоматической пушки ударник выполнен дистанционно управляемым, с электромеханическим приводом исполнительного механизма управляемого спуска и производства выстрела. Управление производится по сигналу от внешнего задатчика темпа стрельбы, например, системы управления огнем боевой машины, которая обеспечивает автоматический расчет и введение временных установок управляемого спуска ударника для каждого выстрела в очереди в заданном диапазоне скорострельности. Сигнал передается по кабелю для реализации механизма управляемого спуска и производства выстрела, при этом контролируется момент срабатывания ударника и инициирование выстрела после затухания колебаний от удара остова затвора о казенную часть ствола автоматической пушки с сохранением темпа стрельбы. Технический результат - повышение кучности стрельбы при сохранении темпа стрельбы в пределах заданной скорострельности. 3 з.п. ф-лы, 15 ил.

1. Автоматическая пушка, в которой все операции для производства выстрела производятся автоматически за счет энергии отдачи, в составе: ствола, выполненного в виде трубы-моноблока за одно целое с казенной частью, накатника, затвора и ствольной обоймы, магазина с патронами, люльки с механизмами, гидравлического буфера, досылающего механизма и тормоза отката, станка с платформой, механизма наведения, автоматического прицела, электрического следящего привода, с продольно-скользящим поршневым затвором, отличающаяся тем, что в конструкции поршневого затвора автоматической пушки ударник выполнен дистанционно управляемым, с электромеханическим приводом исполнительного механизма управляемого спуска и производства выстрела, по сигналу от внешнего задатчика темпа стрельбы, например, системы управления огнем боевой машины, обеспечивающей автоматический расчет и введение временных установок управляемого спуска ударника для каждого выстрела в очереди, в заданном диапазоне скорострельности посредством передачи сигнала по кабелю, соединяющему систему управления огнем и электромеханический привод исполнительного механизма управляемого спуска, для реализации механизма управляемого спуска и производства выстрела, позволяющего контролировать момент срабатывания ударника и инициировать выстрел после затухания колебаний от удара остова затвора о казенную часть ствола автоматической пушки с сохранением темпа стрельбы, в составе:

- тяги, конец которой жестко закреплен в стебле остова затвора, параллельной оси поршневого затвора, в средней части которой находится скользящий рычаг на подпружиненной тяге, располагающийся в фигурном вырезе в стебле остова затвора с возможностью перемещения и прижатый к фигурном пазу на внутренней поверхности поршня затвора с помощью бонома с пружиной, размещенного в фигурном вырезе стебля остова затвора, с возможностью взаимодействия с поршнем затвора и перемещения в фигурном пазу на внутренней поверхности поршня затвора, с другой стороны на резьбовом конце тяги законтрена гайка фигурная, упирающаяся в серьгу ударника и находящаяся в зазоре между внутренней поверхностью стебля остова затвора и ударником, которая при сжатии пружины на тяге, при перемещении и вращении поршня затвора тянет ударник для взведения боевой пружины;

- г-образного рычага, продольный стержень которого установлен в отверстии стебля остова затвора, с возможностью вращения, с фигурной защелкой, посаженной на шлицы на другом конце продольного стержня г-образного рычага, и которая находится в пазу на внутренней поверхности стебля остова затвора и в пазу на ударнике, при закрытом положении, для его удержания и блокирования, в зависимости от положения ударника внутри стебля остова затвора, при этом на подпружиненную г-образную часть рычага воздействует толкатель с приводом для освобождения ударника и производства выстрела;

- толкателя, установленного в кронштейне на задней части остова затвора, удерживаемого пружиной, находящегося в контакте с подпружиненным концом г-образного рычага, при этом для производства выстрела электромеханический привод исполнительного механизма перемещает толкатель, который поворачивает конец г-образного рычага, при этом язычок защелки выходит из паза на ударнике, высвобождая его;

- электромеханического привода исполнительного механизма для перемещения толкателя, воздействующего на конец г-образного рычага, который может быть выполнен электрическим, гидравлическим, пневматическим, механическим, получающим сигнал управления по кабелю от внешнего задатчика темпа стрельбы;

- боевой пружины, с одной стороны упирающейся в палец остова затвора, с другой стороны подпирающей ударник, которая сжимается при фиксации ударника через серьгу скользящим рычагом на подпружиненной тяге с фигурной гайкой, при заходе поршня затвора в казенную часть ствола.

2. Автоматическая пушка по п. 1, отличающаяся тем, что на внутренней цилиндрической поверхности поршня затвора выполнен паз для взаимодействия со скользящим рычагом со свободной посадкой на тяге и его перемещения при продольно-вращательном движении поршня затвора в момент захода поршня затвора в казенную часть ствола для взведения боевой пружины.

3. Автоматическая пушка по п. 1, отличающаяся тем, что стебель остова затвора выполнен с отверстиями для размещения тяги и г-образного рычага и пазами для размещения фигурной защелки на конце г-образного рычага, скользящего рычага со свободной посадкой на тяге, размещения бонома с пружиной для удержания рычага со свободной посадкой.

4. Автоматическая пушка по п. 1, отличающаяся тем, что ударник выполнен с пазом для фигурной защелки на внешней цилиндрической поверхности и с серьгой для упора фигурной гайки на подпружиненной тяге, препятствующей развороту ударника вокруг своей продольной оси внутри стебля остова затвора.