Модульный метательный заряд Российский патент 2025 года по МПК F42B5/38 

Изобретение относится к области артиллерийской техники и касается разработки жесткого сгорающего картуза (ЖСК) модульного метательного заряда (ММЗ) к выстрелам полевой артиллерии.

Современные разработки метательных зарядов (МЗ) для выстрелов полевой артиллерии идут в направлении создания сгорающих изделий, в которых размещается пороховой заряд.

Первоначально в качестве картузов использовались шелковые сгорающие «мешки» (М3А1 «зеленая сумка», М4А2 «белая сумка», М119А2 «красная сумка») [Зубов В. Зарубежные модульные заряды // Зарубежное военное обозрение. 2011. №1. С. 44-56.], каждый из которых имел свой номер (фиг.1). Несколько картузов, связанных вместе, образуют метательный заряд.

Фиг. 1. Метательные заряды: 1 - М3А1 («зеленая сумка»), 2 - М4А2 («белая сумка»).

При стрельбе на уменьшенные дальности выстрела, заряд, находящийся в мешках, приходилось уменьшать вручную, а неиспользованный порох сжигать.

Переход на жесткие ММЗ (сгорающие картузы) позволяет полностью автоматизировать процесс заряжания, добиться большей скорострельности, варьировать количеством модулей зарядов при стрельбе на различные дальности. ММЗ сгорают полностью, не оставляя несгоревших остатков, которые могут уменьшить темп стрельбы.

Конструктивно МЗ представляет собой картуз (фиг. 2) на нитратцеллюлозной основе, закрывающийся крышкой. В ЖСК вставляется трубка с боковыми отверстиями, также выполненная из сгорающего материала. Внутренняя полость ЖСК заполняется пороховыми элементами. В зависимости от дальности полета боеприпаса ММЗ может состоять от 1 и более единичных модулей.

Фиг. 2. Схематическое устройство модульного метательного заряда (в разрезе и внешний вид).

В качестве пороховых зарядов в ЖСК могут использоваться пироксилиновые и баллиститные пороха (зерненые или трубчатые). Повышение могущности артиллерийского вооружения приводит к необходимости применения высокоэнергетических порохов (ВЭП) баллиститного типа. Однако, такие компоненты ВЭП как нитроэфиры (ЛД-70, нитроглицерин-НГЦ) в процессе хранения зарядов мигрируют из пороха в материал ЖСК (фиг.3), что приводит к пластификации нитратов целлюлозы, входящих в состав сгорающего материала (СМ). В результате ухудшается прочность изделия, изменяются условия сгорания СМ в каморе орудия за счет уменьшения массовой скорости горения и дробимости ЖСК при выстреле.

Фиг.3. Кинетика диффузии НГЦ в штатный ЖСК: обр. 1а - без покрытия; обр. 2а - внутренняя стенка ЖСК покрыта лаком ЭП-5123.

Таким образом, в результате миграции нитроэфира в СМ увеличивается время сгорания при выстреле за счет роста индукционного периода воспламенения и снижения массовой скорости горения. Это приводит к появлению несгораемых остатков ММЗ при выстреле. В связи с этим стоит задача по разработке средств защиты ЖСК от непосредственного контакта СМ с порохом баллиститного типа. Внутренняя лакировка поверхности ЖСК снижает, но не исключает полностью миграцию пластификатора (фиг.3).

В настоящее время это негативное явление предлагается корректировать разными способами.

В частности, авторами патента США [US №4712481] в качестве изолирующей манжеты предлагается льняная ткань с покрытием (смесь воска и оксида титана (TiO₂)), полиэтиленовый лист и вискоза. Недостаток многослойной присадочной манжеты - наличие несгоревших остатков, т.к. на внешней поверхности манжеты не достигается температура, достаточная для ее воспламенения, из-за поглощения и рассеивания тепла.

Согласно патенту США [US №5,052,304] предложена конструкция 155-мм ММЗ с использованием покрытия, нанесенного непосредственно на внутреннюю поверхность корпуса МЗ. Покрытие состоит из смеси воска и диоксида титана (TiO₂). Воск служит в качестве скользящего агента во время воспламенения ММЗ и при относительном перемещении МЗ. Диоксид титана снижает пик температуры горения пороха, уменьшая разгарно - эрозионное действие. Состав из воска и TiO₂ покрыт тонкой металлической фольгой толщиной около 0,05 мм для исключения контакта покрытия с порохом (фиг.4).

Фиг. 4. Внешний вид тройного покрытия: 3 - корпус ЖСК; 4 - внутренняя сторона стенки корпуса; 5 - металлическая фольга; 6 - покрытие воск + TiO₂.

Недостатком данной конструкции является трудоемкий процесс изготовления, включающий нанесение защитного покрытия на внутреннюю стенку сгораемого корпуса и установку металлической фольги, которая может приводить к появлению несгоревших остатков.

Известна серия изобретений, в которых наружная сгорающая оболочка и внутренний сгорающий корпус (или антиизностная накладка), с размещенным внутри пороховым зарядом, разделены воздушной прослойкой.

В патенте [US №4,922,823] представлен единичный модуль ММЗ (фиг.5), который представляет собой ЖСК, в котором располагаются воспламенительная трубка и пороховой заряд. Заряд состоит из высокоэнергетического пороха, полученного из смеси нитратов целлюлозы с 20-50 мас. % нитроглицерина. На фиг.5 (а), (б) порох представлен только в небольшой части модуля МЗ, чтобы показать внутреннюю структуру изделия.

Фиг. 5. Единичный модуль МЗ в разрезе: 7 - жесткий сгорающий корпус; 8 - пороховой заряд; 9 - антиизносная накладка на порох; 10 - воздушный зазор.

Интерес представляет общая конструкция модуля, конкретно, возможный контакт материала модуля и порохового заряда. Как видно из фиг.5 (вид сверху), между внутренней поверхностью ЖСК и антиизносной накладкой предусмотрена воздушная защита СМ от миграции нитроэфиров.

Известна конструкция ЖСК, представленного на фиг.6 [Патент RU 2521464 С1]. Цилиндрическая наружная оболочка выполнена из жесткого сгораемого материала. Оболочка дополнительно содержит заглушку и компенсатор давления воздуха из эластичного сгораемого материала. Компенсатор скреплен с нижним торцом картуза клеевым соединением. Достигается сохранение исходных геометрических размеров картуза при перепаде давления между окружающей средой и давлением внутри картуза.

Фиг.6. Конструкция ЖСК: 11 - жесткий сгорающий картуз; 12 - цилиндрическая наружная оболочка; 13 - конструктивный элемент компенсатора давления воздуха (гофра); 14 - заглушка; 15 - клеевое соединение.

Наиболее близким техническим решением по совокупности существенных признаков является конструкция жесткого сгорающего картуза согласно изобретению [Патент ЕР 706025, 1994)] (прототип), в котором ЖСК для метательного заряда имеет цилиндрическую наружную оболочку из горючего материала. С одной стороны содержит опору, выполненную также из горючего материала и закрытую в установочной зоне антиизносной накладкой, а с другой стороны содержит средства, обеспечивающие установку опоры относительно оболочки таким образом, что после монтажа сохраняется свободное пространство между внутренней поверхностью оболочки и антиизносной накладкой (фиг.7).

Фиг.7. Составляющие элементы ЖСК (прототип): 16 - гильза; 17 - наружная оболочка (между ними воздушная прослойка).

Недостаток данной конструкции - антиизносная накладка дает несгоревшие остатки при выстреле.

Задачей настоящего изобретения является разработка конструкции ММЗ, обеспечивающей защиту сгорающего материала ЖСК от миграции нитроэфиров из баллиститного высокоэнергетического пороха.

В настоящее время в России пороховые заряды ММЗ изготавливаются из трубчатых порохов (фиг.8), которые в двух местах (сверху и снизу) связаны шнуром для фиксации пороховых элементов.

Фиг.8. Расположение пороховых элементов в модульном метательном заряде (вид сверху): 18 - материал ЖСК; 19 - трубчатый порох.

Поставленная задача решается за счет того, что разработанный ММЗ, включающий в себя картуз, пороховой заряд из баллиститного пороха и воспламенительную трубку, но отличающийся тем, что в качестве порохового заряда используется трубчатый баллиститный порох, а между пороховым зарядом и картузом установлены два кольца из сгорающего материала толщиной 4-5 мм на высоте 90-95 мм и 25-30 мм от донной части соответственно.

Внешний вид ЖСК представлен на фиг.9. Исключение прямого контакта ЖСК с пороховым зарядом обеспечивается за счет установки вверху и внизу колец (поз.6). Это позволяет убрать операцию обвязки пороховых шнуров, снижающую трудоемкость сборки МЗ.

Фиг.9. Вид ММЗ в разрезе: 1.0 - крышка ЖСК; 1.1 - корпус ЖСК; 1.2 - фиксирующее кольцо; 1.3 - воспламенительная трубка; 1.4 - пороховой заряд; 1.5 - кольцо; 1.6 - воздушное пространство (зазор).

Сборка конструкции осуществляется следующим образом: Для равномерного закрепления порохового заряда в корпус ЖСК вклеиваются нижнее и верхнее кольца (поз.1.5) на высоту 25-30 мм и 90-95 мм от донной части соответственно. Затем, также внутрь корпуса, вклеивается фиксирующее кольцо (поз.1.2), предназначенное для фиксации формы корпуса (кольцо жесткости) и на которое при сборке устанавливается крышка (поз.1.0). Далее на посадочное место, расположенное по центру в донной части корпуса, вставляется воспламенительная трубка (поз.1.3). Между воспламенительной трубкой и кольцами (поз.1.5) устанавливается пороховой заряд (поз.1.4).

Воздушный зазор по высоте корпуса ЖСК равен 4-5 мм. Увеличение его более чем на 5 мм ухудшает баллистические характеристики (снижает дальность выстрела) из-за меньшей массы порохового заряда. Уменьшение зазора менее чем на 4 мм снижает эффективность защиты сгорающего материала от миграции нитроэфиров.

Таким образом, предложенная нами конструкция позволяет практически исключить диффузию нитроэфиров из ВЭП в сгорающий материал ЖСК, что способствует стабилизации внутрибаллистического процесса выстрела.

Заявленное техническое изобретение удовлетворяет критериям патентоспособности, а именно: новизне, изобретательскому уровню и промышленной применимости.

Изобретение относится к области артиллерийской техники и касается разработки жесткого сгорающего картуза модульного метательного заряда к выстрелам полевой артиллерии. Модульный метательный заряд включает картуз, пороховой заряд из баллиститного пороха, воспламенительную трубку. В качестве порохового заряда используется трубчатый баллиститный порох. Между пороховым зарядом и картузом установлены два кольца из сгорающего материала толщиной 4-5 мм на высоте 90-95 мм и 25-30 мм от донной части соответственно. Технический результат заключается в обеспечении защиты сгорающего материала картуза от миграции нитроэфиров из баллиститного высокоэнергетического пороха. 9 ил.

Модульный метательный заряд, включающий картуз, пороховой заряд из баллиститного пороха, воспламенительную трубку, отличающийся тем, что в качестве порохового заряда используется трубчатый баллиститный порох, а между пороховым зарядом и картузом установлены два кольца из сгорающего материала толщиной 4-5 мм на высоте 90-95 мм и 25-30 мм от донной части соответственно.