СЕРДЕЧНИК ИЗ ТВЕРДОГО СПЛАВА ДЛЯ ОСНАЩЕНИЯ ПАТРОНОВ СТРЕЛКОВОГО ОРУЖИЯ Российский патент 2024 года по МПК F42B5/02 F42B12/06 F42B30/02 

Изобретение относится к боеприпасам, конкретно к твердосплавным сердечникам бронебойных пуль для патронов стрелкового оружия.

Известно, что пробивное действие по твердым преградам осуществляется пулями с твердосплавными сердечниками. Первым, важным фактором, определяющим поражающего действия сердечника, является кинетическая энергия сердечника, полностью зависит от массы сердечника и скорости соударения с преградой. При пробитии преграды, существенное значение имеет, доля кинетической энергии, которая будет затрачена на прохождение преграды при пробитии преграды и доля кинетической энергии, которая останется на затразапреградное (полезное) действие, а также какая доля кинетической энергия тратится на смятие головной части пульной оболочки, чем больше пустотное расстояние, тем больше энергии расходуется и разрушение оболочки.

Вторым, не менее важным фактором, определяющим поражающее действие сердечника, при пробитии твердых преград, является геометрическая форма сердечника. Здесь важен каждый элемент головной части сердечника, длина (высота) головной части, форма вершины головной части, угол конуса головной части, соотношение длины конусной головной части и хвостовой части, геометрические параметры хвостовой части.

Третьим важным фактором, определяющим поражающее действие сердечника, при пробитии твердых преград, является свойства материала, из которого изготовлен сердечник, в частности, твердого сплава, его физико-механические свойства, микроструктура, а также свойства поверхностного слоя сердечника.

Чем меньше кинетической энергии затрачено на первый фактор, тем больше запреградное (полезное) действие. Испытаниями установлено, что у сердечников с притупленной головной частью до 20% энергии пули тратится на разрушение оболочки, а это резко снижает КПД пули при пробитии. Сердечник с остроконечной головной частью разрушает оболочку с меньшей потери энергии и, следовательно, увеличивает пробивное действие пули. Оптимального сочетания всех параметров сердечника и свойств твердого сплава, позволяют добиваться максимального поражающего действия сердечника.

Известны сердечники из твердого сплава для патронов стрелкового оружия (Патенты RU №2034231, RU №2150077).

В данных изобретениях отсутствуют, какие-либо решения по оптимизации геометрических параметров формы головной части твердосплавных сердечников.

Известны сердечники из твердого сплава для патронов стрелкового оружия (Патенты RU №37411, RU №126817, RU №130687), остроконечная часть конуса сердечника, в данных технических решениях, имеет контактную площадку, диаметр которой равен 2,0 мм и (0,018-0,25)d, что соответствует (0,098-1,3) мм, где d – калибр пули равен 5,45 мм.

Наличие контактной площадки снижает пробивную способность сердечника. Часть кинетической энергии сердечника, с таким конструктивным решением головной части сердечника, идет на разрушение головной части оболочки пули, при этом разрушение брони идет по наиболее энергоемкому механизму.

Известен сердечник из твердого сплава для патронов стрелкового оружия (Патент RU №97514) « … головной части, имеет оживальную форму в виде конуса, и хвостовую часть, имеющей форму соединенных между собой цилиндра и усеченного конуса, меньший диаметр конуса равен 0,80-0,98 диаметра большего диаметра конуса хвостовика, который равен диаметру цилиндра и диаметру головной части сердечника, а длина цилиндрической части составляет 0,01-100 длины усеченного конуса хвостовика, поверхность сердечника полностью или частично имеет шероховатость не выше Ra 0,8 отличающийся тем, что конус головной части сердечника выполнен остроконечным с углом при вершине от 10 до 38°».

Данная форма геометрии сердечника имеет лучшие результаты при пробитии твердых преград в сравнении с сердечниками, имеющими притупление головной части сердечника в виде площадки.

Недостаток данного технического решения заключается в том, что производство данного сердечника технологически сложно, начиная с операции прессования заготовки головной части, а также последующих операций обработки поверхностей и заканчивая операцией снаряжения сердечника в пулю.

Известен сердечник из твердого сплава для патронов стрелкового оружия (Патент RU № 94329) имеющий форму оптимальную головной части «…вершина головной части выполнена округленной радиусом 0,2-0,6 мм, вершина имеет размер высотой менее 1,0 мм».

Недостаток данного технического решения заключается в сложности производства данного сердечника. Сердечник имеет сложную геометрическую форму и технологию изготовления. «Головная часть имеет оживальную форму с углом при вершине головной части от 90 до 120°, вершина равна 0,25-0,60 длины сердечника, имеет форму объемного тела, возникающего при вращении прямолинейных и (или) плоских криволинейных отрезков относительно оси сердечника, лежащих в одной плоскости с осью сердечника, при вращении прямолинейных отрезков первый отрезок формирует тыльный объем головной части в виде усеченного конуса высотой, равной 0,2-0,8 высоты головной части, образует угол 10-40° с осью сердечника, а второй отрезок формирует фронтовой объем головной части в виде конуса, отходит от первого отрезка и образует угол 25-60° с осью сердечника, хвостовик сердечника имеет форму соединенных между собой цилиндра и (или) усеченного конуса, меньший диаметр конуса равен 0,80-0,98 диаметра большего диаметра конуса хвостовика, который равен диаметру цилиндра и головной части сердечника, а длина цилиндрической части составляет 0,01-100 длины усеченного конуса хвостовика, на поверхность сердечника дополнительно нанесено покрытие из карбида, и/или карбонитрида, и/или нитрида металла, входящего в группы 1VB, VB, V1В Периодической таблицы элементов, при этом толщина покрытия вершины головной части составляет 5,0-20,0 мкм, толщина покрытия фронтового участка конуса головной части 2,0-6,0 мкм, толщина покрытия тыльного участка конуса головной части 1,0-1,5 мкм, а толщина покрытия на поверхности хвостовика не более 1,0 мкм».

Известен сердечник из твердого сплава для патронов стрелкового оружия (Патент RU № 170524) имеющий оптимальную форму округления головной части «...вершина головной части выполнена округленной радиусом 0,2-0,6). Сердечник выполнен из твердого сплава с пределом прочности на сжатие более 4000 МПа, твердостью HRA не ниже 88,5 единиц, коэффициентом интенсивности напряжений K_1c не ниже 8 МПам^1/2, имеет форму тела вращения в виде соединенных между собой головной части в виде конуса и хвостовой части в виде цилиндра, головная часть выполнена остроконечной, остроконечная часть имеет скругление острия конуса, длина головной части составляет (0,7-2,1)d, длина сердечника составляет (1,95-5,55)d, хвостовая часть имеет фаску или радиус скругления, где d – диаметр сердечника пули, равен (0,6-0,95)d, где d – калибр пули, поверхность сердечника частично имеет шероховатость не хуже Ra 1,6, материал сердечника содержит от 6 до 9 мас.% кобальта и/или никеля, остальное карбид вольфрама, при этом количество зерен основной фракции карбида вольфрама с размером 1-2 мкм составляет не менее 60%, размер отдельных крупных зерен карбида вольфрама с размером зерен более 4-кратного превышения среднего размера зерна не допускается, отличающийся тем, что сплав имеет предел прочности на изгиб не менее 2400 МПа, головная остроконечная часть имеет скругление острия конуса радиусом до 0,53 мм, хвостовая часть, по торцу, имеет фаску или радиус скругления (0,025-0,045)d, поверхность цилиндра хвостовой части обработана до шероховатости не хуже Ra 0,8, а поверхность головной части в виде конуса сердечника не обработана, причем острие конуса и фаска по торцу получены прессовым инструментом».

Недостаток данного технического решения заключается в технологической неопределенности и сложности получения «поверхности сердечника частично имеющей шероховатость не хуже Ra 1,6, а поверхность цилиндра хвостовой части обработана до шероховатости не хуже Ra 0,8, не оптимизированы параметры головной и хвостовой части сердечника по длине.

Известен сердечник из твердого сплава для патронов стрелкового оружия (Патент RU №199760, RU №199550) «…поверхности сердечника получены прессованием, спеканием и галтовкой, головная часть конуса имеет вершину в виде полусферы диаметром не более 0,9 мм, цилиндрическая часть хвостовой части имеет механическую обработку поверхности в пределах (0,1-99)%».

Недостаток данных технических решений заключается в отсутствии требований по шероховатости поверхности, полученной операцией «галтовка», а также не указана механическая операция, которая используется для частичной обработки поверхности хвостовой части.

Форма вершины головной части конуса твердосплавного сердечника, является важным, но не единственная, конструктивным элементом сердечника, определяющим пробивную способность. Важными элементами является угол конуса головной части, который напрямую связан с высотой конуса, а также форма геометрии хвостовой части поверхности.

О влиянии угла конуса головной части конуса головной части уже было отмечено в указанных выше патентах. Здесь значения имеют большой разброс, от 38°до 120° (Патент № 97514 и RU № 2254551).

Известен сердечник из твердого сплава для патронов стрелкового оружия (Патент № 2254551). Сердечник выполнен из твердосплавного материала имеющего предел прочности на сжатие более 4000 МПа, состоит из хвостовой и головной частей. Головная часть имеет оживальную форму с углом при вершине головной части (90-120)°, а вершина головной части имеет радиус округления (0,2-0,6) мм.

Из многочисленных литературных источников известно, что зависимость предела прочности на сжатие σ_сж от содержания кобальта в твердом сплаве проходит через максимум, при содержании кобальта (4-6) мас.%. С увеличением среднего размера зерна карбидных зерен в сплаве предел прочности монотонно уменьшается, но для всех сплавов, с различной зернистостью, наблюдается максимум в интервале (6-8)% мас. кобальта. Наиболее высокий уровень предела прочности на σ_сж наблюдается у мелкозернистых сплавов при содержании кобальта (4-8)% мас. кобальта. Предел прочности на сжатие твердых сплавов, имеющих значение более 4000 МПа, однозначно является хорошим физическим параметром, определяющим пробивную способность твердосплавных сердечников, при этом сердечник имеет оптимальную вершину головной части, радиус округления (0,2-0,6) мм.

Тем не менее, данное техническое решение имеет недостаточную пробивную способность сердечника. Недостаток обусловлен тем, что сердечник имеет не удовлетворительные параметры геометрической формы сердечника. Головная часть сердечника имеет оживальную форму с большим углом при вершине головной части равным (90-120)°. Наличие ступени на границе соединения головной и хвостовой частей является концентратором напряжений на границе, что приводит к разрушению сердечника при соударении с броней. При такой геометрии сердечника, большой угол при вершине, реализуется наиболее энергоемкий механизм пробития преграды.

Геометрическая форма хвостовой части твердосплавного сердечника, определяющая пробивную способность сердечника, характеризуется диаметром сердечника и наличием или отсутствием обратной конусности хвостовой части. Диаметр сердечника в целом, определяется калибром пули. Важно иметь минимальный допустимый разброс по длине хвостовой части сердечника и его диаметру. Минимальный разброс по данным параметрам, в большой степени, определяет кучность боя при стрельбе.

Известны сердечники, хвостовая часть которых выполнена в виде цилиндра. Патент RU № 193316 «…головная часть выполнена конусообразной формы, диаметр основания конуса головной части равен (0,72-0,86)d, поверхность хвостовой части сердечника выполнена с шероховатостью не выше Ra 1,6, по торцу имеет фаску, соосность головной и хвостовой части не более (0,02-0,03) мм, номинальная масса сердечника равна (34÷62)% массы пули, хвостовая часть сердечника имеет форму цилиндра, диаметр которого равен диаметру основания конуса, по торцу хвостовой части сердечника равна (0,15÷0,40) мм». Патент RU №128310 «… сердечник с заостренной головной частью, имеющим цилиндрическую хвостовую часть, цилиндрическая часть сердечника размещена в свинцовой рубашке, стаканчика с трассирующим составом…».

Выполнение сердечника цилиндрической формы снижает пробивную способность сердечника при пробитии стальной брони, но практически не влияет на пробитие бронежилетов, оснащенных керамическими плитами защиты. Цилиндрическая форма сердечника менее трудоемки в изготовлении при прессовании заготовок сердечника из твердого сплава.

Известен сердечник, хвостовая часть которого выполнена с конусностью. Патент RU №218864. «…имеет головную и хвостовую части, длина сердечника равна (2,7÷2,8)d головная часть сердечника выполнена в виде конуса, диаметр основания конуса головной части равен (0,7÷0,74)d, хвостовая часть сердечника имеет форму усеченного конуса, больший диаметр которого равен диаметру основания конуса головной части, меньший диаметр равен (0,7÷0,73)d, где d калибр пули…».

Недостатком данного технического решения является не технологичность изготовления конусности хвостовой части сердечника. Заявленные параметры допускают обратную и прямую конусность сердечника. Такое исполнение значительно усложняет изготовление сердечника. Прямой конус снижает пробивную способность при пробитии стальных преград. Сердечник не может пройти через пробитое отверстие головной частью, так как диаметр сердечника хвостовика больше диаметра головной части. Заданы технологические операции «все поверхности сердечника получены прессованием, спеканием и галтовкой», не относящиеся к признаку устройство. Галтовкой возможно получение поверхностей с различной шероховатостью, которая влияет на пробивную способность твердой преграды, а также технологию сборки. Поверхности сердечника, доведенные до гладкой полированной поверхности голтовкой, плохо поддаются снаряжению в пулю.

Известен сердечник, хвостовая часть которых выполнена с обратной конусностью Патент RU №202778 «… длина сердечника равна (2,21÷3,48)d, выполнена конусообразной формы, имеет вершину в виде полусферы диаметром не более 0,9 мм, диаметр основания конуса головной части равен (0,72-0,86)d, длина (высота) равна (0,58÷1,65)d, хвостовая часть сердечника имеет форму усеченного конуса, больший диаметр которого равен диаметру основания конуса головной части, меньший диаметр равен (0,68-0,86)d, где d – калибр пули, имеет фаску по торцу хвостовой части, равную (0,15÷0,40) мм, номинальная масса сердечника равна (34÷62)% массы пули, все поверхности сердечника получены прессованием, спеканием и галтовкой, твердый сплав сердечника содержит карбид вольфрама по массе (88-98)%, остальное – кобальт и имеет предел прочности на изгиб не менее 1475 МПа…».

Недостатком данного технического решения является отсутствие параметров обработки сердечника, не оптимизированы параметры сердечника по геометрическим параметрам, физическим свойствам твердосплавного материала. Заданы технологические операции «все поверхности сердечника получены прессованием, спеканием и галтовкой», не относящиеся к признаку устройство. «Галтовка (реже галтование) – технологический процесс механической обработки деталей при перемешивании с наполнителем, который может содержать абразив. Применяется для обработки от шлифовки до финишной полировки поверхности деталей из различных материалов, металлов, сплавов чёрных, цветных и драгоценных, полимеров, стекла, керамики, минералов, дерева и других. В некоторых случаях приводит к деформационному упрочнению поверхностного слоя». (Галтовка – статья из Большой советской энциклопедии). Галтовкой возможно получение поверхностей сердечника из твердого сплава с различной шероховатостью. Авторами данного технического решения проведены исследования о влиянии на пробивную способность шероховатости поверхностей твердосплавных сердечников, а также на технологию сборки. Поверхности сердечника, доведенные до гладкой полированной поверхности, создают затруднения при снаряжении сердечника в пулю.

Данное техническое решение, по совокупности признаков: по геометрической форме вершины головной части, форме головной и хвостовой частей сердечника, конструктивным размерам сердечника, свойству материала из твердого сплава, качества обработки контактных поверхностей сердечника, принято в качестве прототипа.

Задачей изобретения является создание патрона для стрелкового оружия с использованием в пуле твердосплавного сердечника, обладающего высокой надежностью и поражением живой силы, оснащенной средствами индивидуальной бронезащиты, уничтожением небронированных и легкобронированных объектов техники.

Технический результат, достигаемый в процессе решения поставленной задачи, заключается увеличение стойкости и пробивного действия твердосплавного сердечник при пробитии брони и кучности боя при стрельбе.

Кроме этого достигается снижение затрат на окончательные финишные операции формообразования поверхностей твердосплавного сердечника, как следствие снижение себестоимости изготовления сердечника и пули для патрона.

Технический результат достигается сердечником из твердого сплава для оснащения патронов стрелкового оружия, содержащим хвостовую часть в форме усеченного конуса, больший диаметр которого равен диаметру основания конуса головной части, имеет фаску по торцу хвостовой части, равную 0,15÷0,40 мм, и головную коническую часть, с заостренной вершиной, твердый сплав сердечника содержит карбид вольфрама по массе 88÷98%, остальное – кобальт, и имеет предел прочности на изгиб не менее 1475 МПа, отличающийся тем, что длина сердечника равна 2,70÷2,79 d, где d – калибр пули, головная часть имеет конусность С = 0,523÷0,785 при высоте конуса (0,94÷1,37)d, заостренная вершина имеет сопряжение с поверхностью конуса, округлением радиусом R не более 0,6 мм, со срезом вершины S не более 1,1 мм, большой диаметр D усеченного конуса равен (0,732÷0,734)d, меньший диаметр D₁ хвостовой части меньше большего диаметра на 0,15÷0,36 мм, масса сердечника ровна 2,15÷2,35 г, твердосплавной сплав сердечника имеет твердость в пределах 86÷93 HRA, прочность на сжатие в пределах 2000÷4500 МПа, коэффициент интенсивности напряжений K_1c = 6÷12 МПа⋅м^1/2, , поверхности сердечника имеют шероховатость в пределах Ra = 0,6÷1,6÷мкм, шероховатость получена вибрационной галтовкой.

Увеличение стойкости твердосплавного сердечника, при пробитии брони, и кучности боя при стрельбе, достигается за счет заявленных в данном изобретении параметров сердечника.

Технический результат, заключающийся в повышении кучности боя при стрельбе достигается за счет минимального изменения массы пули, которая достигается за счет минимально допуска на разброс по массе сердечника: 2,15÷2,35 г, тогда как масса сердечника в прототипе задана в больших пределах 34÷62% массы пули. Изменение массы сердечника происходит за счет заданных допусков на размеры сердечника. Такой контроль массы сердечника позволяет получить сердечник в заявляемом допуске, это позволяет минимизировать разброс по массе пули, что приводит повышению кучности боя. Другие параметры: длина сердечника равна 2,70÷2,79 d, конусность С = 0,523÷0,785 при высоте конуса (0,94÷1,37)d, большой диаметр D усеченного конуса равен (0,732-0,734)d, меньший диаметр d хвостовой части меньше большего диаметра на 0,15÷0,36 мм, определяющие в конечном счете массу сердечника, определены из расчета данной массы сердечника, она должна находится в заданных параметрах, при этом должны также учитываться значения удельного веса твердого сплава, в зависимости от количества карбида вольфрама в сплаве.

Технический результат, заключающийся в увеличении стойкости и пробивного действия твердосплавного сердечника при пробитии брони достигается за счет твердости в пределах 86÷93 HRA, прочности на сжатие 2000÷4500 МПа, коэффициента интенсивности напряжений K1c = 6÷12 МПа⋅м^1/2, массы сердечника равной 2,15÷2,35 г, шероховатости поверхности сердечника, в пределах Ra = 0,6÷1,6 мкм, формы остроконечной части сердечника, сопряженной с поверхностью конуса, имеющее округление радиусом R не более 0,6 мм, со срезом вершины S не более 1,1 мм.

Кинетическая энергия сердечника, идущая на пробитие брони определяется массой сердечника и скоростью соударения с преградой. Заданная масса 2,15÷2,35 г является максимальной для пули имеющей массу 4,2 г. (https://bigenc.ru/c/5-45-mm-avtomatnye-patrony-5-45x39-d925), обеспечивающая требование по сопряжению траекторий с автоматными 5,45-мм патронами. Уменьшение массы сердечника снижает его пробивное действие, из-за уменьшения удельного давления на преграду.

Многочисленные исследования, проведенные авторами показали, что важным фактором, определяющим пробитие твердых преград, является геометрическая форма головной части сердечника и параметры ее вершины. Заданные параметры головной части: конусность С = 0,523÷0,785 при высоте конуса (0,94÷1,37)d, заостренная вершина имеет сопряжение с поверхностью конуса, округлением радиусом R не более 0,6 мм, со срезом вершины S не более 1,1 мм, позволяют реализовать менее энергоемкий механизм разрушения твердой преграды. Вершина конусной части, выполненная округленной радиусом R не более 0,6 мм, со срезом вершины S не более 1,1 мм, позволяет в начальный момент соударения, более равномерно распределить возникающие давление сжатия на тело сердечника. Это снижает вероятность хрупкого разрушения сердечника. Сопряжение округлой вершины с поверхностью конуса позволяет исключить появление концентратов напряжения, приводящих к хрупкому разрушению, а при внедрении сердечника в твердое тело уменьшить «расход» кинетической энергии необходимой для пробития преграды. В момент соударения сердечника с металлической преградой происходит, практически мгновенное, деформирование металла, что приводит к локализованному нагреву зоны контакта и образования жидкой фазы, и выбросу ее из зоны контакта. При дальнейшем внедрении, когда конусная часть сердечника, полностью внедрится в твердое тело, резко увеличивается сопротивление внедрению сердечника в тело преграды, из-за увеличивающегося количества жидкой фазы. Наличие у сердечника обратной конусности позволяет снизить данное явление, за счет выхода жидкой фазы по конусному пространству, тем самым уменьшить потери кинетической энергии, необходимой для запреградного поражения.

Твердый сплав, из которого изготовлен сердечник, должен обладать рядом физико-механических свойств, как свойств объема, так и поверхностного слоя, которые смогут сохранить целостность сердечника, испытывающего, при пробитии преграды, высокую температуру нагрева поверхностного слоя, напряжения сжатия и мгновенные их изменения по величине. В начальный момент соударения сердечника с преградой, сердечник испытывает высокие значения сжатия, которые зависят от скорости соударения. При начальной скорости до 840 м/с, как показывают расчеты по методике, представленные в работе (https://naukovedenie.ru/PDF/110tvn513.pdf) при снижении скорости соударения пули с преградой от 600 м/с до 300 м/с, дальность полета пули соответственно изменяется 300 м до 1000 м, (https://otvet.mail.ru/question/55443361), напряжения сжатия при упругой деформации сердечника изменяются от 4500 МПа до 2000 МПа, что соответствует заявляемым параметрам. Повышение предела прочности при сжатии выше 4500 МПа потребует дорогостоящих технологий получения твердосплавного материала, что экономически нецелесообразно.

Кроме параметра, прочность на сжатие 2000÷4500 МПа, твердый сплав должен обладать высокой трещиностойкостью K_1c = 6÷12 МПа⋅м^1/2. Для оценки сопротивления структуры материала инициированию (страгиванию) трещины и ее последующему развитию, параметр трещиностойкости K_1c, наиболее информативен, как характеристика разрушения, и как наиболее простой метод, в получении данных параметров при исследовании и контроле.

Значение параметра K_1c = 6÷12 МПа⋅м^1/2 соответствует критической величине внешней нагрузки при которой происходит появление трещин в теле. Чем выше значение параметра К_1с, тем при большей нагрузке Р_с ,и соответственно, интенсивности напряжений, происходит появление трещин. Указанные параметр K_1c = 6÷12 МПа⋅м^1/2 позволяют косвенно оценить структуру твердого сплава, имеющую высокую сопротивляемость разрушению. Данные значения получены экспериментально, сплавы с такими параметрами 6÷12 МПа⋅м^1/2 показывают наиболее высокую пробиваемость твердых преград.

Шероховатость поверхности сердечника из твердого сплава имеют большое значение на стойкость при пробитии твердых преград. Твердый сплав получают жидкофазным спеканием при высоких температурах. После спекания поверхность сердечника имеет высокую шероховатость с множеством выступов и впадин с острыми углами. Такая поверхность склонна к зарождению и развитию микротрещин в тело сердечника. После спекания сердечник подвергается механической обработке, это возможно шлифование или галтовка. Для массового производства твердосплавных сердечников, наиболее подходит вибрационная галтовка. Авторы предлагают проводить вибрационную галтовку до получения шероховатости поверхности в пределах Ra = 0,6÷1,6 мкм. Шероховатость Ra ниже 0,6, на поверхности убираются все острые вершины и впадины за счет наклепа, который препятствует зарождению микротрещин, и способствует увеличению пробитию твердых преград, но при этом возрастают трудности сборки сердечника в патрон. При шероховатости Ra выше 1,6, сохраняются остроконечные шероховатости, поверхность склонна к зарождению и развитию микротрещин в тело сердечника. Наклеп поверхности незначителен.

На фиг. 1 представлен сердечник из твердого сплава, состоящий из головной части 1 в форме конуса и хвостовой части 2 в форме усеченного конуса, длина сердечника равна 2,70÷2,79 d, где d – калибр пули. Головная часть 1.1 имеет конусность С = 0,523÷0,785 при высоте конуса (0,94÷1,37)d, заостренная вершина имеет сопряжение с поверхностью конуса, округлением радиусом R не более 0,6 мм, со срезом вершины S не более 1,1 мм, большой диаметр D усеченного конуса равен (0,732÷0,734), меньший диаметр D₁ хвостовой части меньше большего диаметра на 0,15÷0,36 мм.

Проводились сравнительные испытания сердечников изготовленных по прототипу и предлагаемому техническому решению.

Твердосплавные сердечники изготавливали из вольфрамокобальтовых порошков с содержанием карбида вольфрама 92% и 98% по массе и содержанием кобальта 8% и 3% соответственно. Спекание проводили в две стадии: предварительное - с целью удаления пластификатора в водородной атмосфере и окончательное - вакуумно-компрессионное в печи VKPgr 50/90/50 фирмы Degussa. Плотность сердечников после спекания равнялась 14,8 г/см² и 15,2 г/см² у сердечника с содержанием кобальта 8% и 3% соответственно.

Проведено определение пробивной способности пуль снаряженных сердечниками изготовленных по прототипу и предлагаемому техническому решению при стрельбе из пулемета РПК74 по ОСТ В3-300-75, по броне марки 2П толщиной 10 мм, установленной вертикально под углом 90° к направлению стрельбы на дистанции 300 м. Процент пробития пули с сердечником, имеющим параметры прототипа составил 93%. Процент пробития пули с сердечником, имеющим параметры предлагаемого технического решения составил 100%. Кучность боя повысилась на 10 процентов. Оптимизация операции вибрационной галтовки до получения шероховатости поверхности сердечника в пределах Ra (0,6-1,6) мкм позволили снизить затраты на его изготовление до 5%, и повысить качество сборки пули.

Для подтверждения высокого поражающего действия сердечника проводили следующие исследования.

Определение пробивной способности проводили в сравнении с пулями, используемыми в настоящее время вооруженными силами РФ, а именно пулями с твердосплавным сердечником 7Н24 и пулями снаряженных сердечниками изготовленных по прототипу и предлагаемому техническому решению при стрельбе из пулемета РПК74. В качестве пробиваемого материала использовался бронежилет 6Б12 и бронеплита из Ст.3 ГОСТ 14637-89 толщиной 10 мм на удалении 150 метров. Кучность оценивали по методу измерения расстояния между отверстиями от пуль на мишени по трем выстрелам. Считалось среднее значение. Чем меньше среднее расстояние между отверстиями пуль, тем выше кучность боя.

Результаты сравнительных испытаний представлены в табл. 1.

Таблица 1

№ п/п Состав твердого сплава Твердость, HRA K_1c МПа⋅м^1/2 Предел прочности на сжатие, кгс/мм² Кучность боя, мм Процент пробития брони, % Процент пробития
бронежилета % 1 7Н24(ВК8) - - 200 93 94 2 Прототип, ВК8 89 14 3000 210 96 97 3 ВК3 90,5 6 4500 110 100 100 4 ВК8 88,5 12 3500 100 100 100

Результаты испытаний подтвердили высокую пробивную способность и кучность боя предлагаемого сердечника и снижение затрат на изготовление по сравнению с прототипом.

Таким образам, при реализации заявленных параметров твердосплавного сердечника, реализуется менее энергоемкий механизм пробития, не происходит хрупкого разрушения сердечника при предельных нагрузках, сердечник сохраняет свою форму, сохраняя кинетическую энергию, а следовательно запреградное поражающее действие.

Изобретение относится к боеприпасам, конкретно к твердосплавным сердечникам бронебойных пуль для патронов стрелкового оружия. Сердечник из твердого сплава для оснащения патронов стрелкового оружия содержит хвостовую часть в форме усеченного конуса, больший диаметр которого равен диаметру основания конуса головной части, имеет фаску по торцу хвостовой части, равную 0,15÷0,40 мм, и головную коническую часть с заостренной вершиной, твердый сплав сердечника содержит карбид вольфрама по массе 88÷98%, остальное – кобальт, и имеет предел прочности на изгиб не менее 1475 МПа. Длина сердечника равна 2,70÷2,79 d, где d – калибр пули, головная часть имеет конусность С = 0,523÷0,785 при высоте конуса (0,94÷1,37)d, заостренная вершина имеет сопряжение с поверхностью конуса, округлением радиусом R не более 0,6 мм, со срезом вершины S не более 1,1 мм, больший диаметр D усеченного конуса равен (0,732÷0,734)d, меньший диаметр D₁ хвостовой части меньше большего диаметра на 0,15÷0,36 мм. Масса сердечника равна 2,15÷2,35 г, твердосплавный сплав сердечника имеет твердость в пределах 86÷93 HRA, прочность на сжатие в пределах 2000÷4500 МПа, коэффициент интенсивности напряжений K_1c = 6÷12 МПа⋅м^1/2. Поверхности сердечника имеют шероховатость в пределах Ra = 0,6÷1,6 мкм, шероховатость получена вибрационной галтовкой. Технический результат заключается в увеличении стойкости и пробивного действия твердосплавного сердечника при пробитии брони и кучности боя при стрельбе. 1 ил., 1 табл.

Сердечник из твердого сплава для оснащения патронов стрелкового оружия, содержащий хвостовую часть в форме усеченного конуса, больший диаметр которого равен диаметру основания конуса головной части, имеет фаску по торцу хвостовой части, равную 0,15÷0,40 мм, и головную коническую часть с заостренной вершиной, твердый сплав сердечника содержит карбид вольфрама по массе 88÷98%, остальное – кобальт, и имеет предел прочности на изгиб не менее 1475 МПа, отличающийся тем, что длина сердечника равна 2,70÷2,79 d, где d – калибр пули, головная часть имеет конусность С = 0,523÷0,785 при высоте конуса (0,94÷1,37)d, заостренная вершина имеет сопряжение с поверхностью конуса, округлением радиусом R не более 0,6 мм, со срезом вершины S не более 1,1 мм, больший диаметр D усеченного конуса равен (0,732÷0,734)d, меньший диаметр D₁ хвостовой части меньше большего диаметра на 0,15÷0,36 мм, масса сердечника равна 2,15÷2,35 г, твердосплавный сплав сердечника имеет твердость в пределах 86÷93 HRA, прочность на сжатие в пределах 2000÷4500 МПа, коэффициент интенсивности напряжений K_1c = 6÷12 МПа⋅м^1/2, поверхности сердечника имеют шероховатость в пределах Ra = 0,6÷1,6 мкм, шероховатость получена вибрационной галтовкой.