Результат интеллектуальной деятельности: УНИТАРНЫЙ МАЛОКАЛИБЕРНЫЙ ПАТРОН

Изобретение относится к боеприпасам, а более конкретно, к малокалиберным патронам унитарного заряжания для автоматических пушек с подкалиберными бронебойными снарядами, массивный сердечник которых смонтирован в отделяющемся поддоне.

Из патентной литературы известен (см. патент US №4142467, F 42 В 13/16, 1977 г.) боеприпас с подкалиберным снарядом, имеющим бронебойный сердечник, коаксиально смонтированный в корпусе, выполненном с продольными глухими пазами ослабленного сечения, предназначенными для разделения его на сектора при радиальном нагружении. Секторный корпус сопряжен с поддоном, оснащенным ведущим пояском, закатной канавкой соединения с гильзой и с камерой давления в его торце, сообщающейся каналами с объемом корпуса.

При выстреле часть импульсов газоконденсированных продуктов горения метательного заряда гильзы патрона создает избыточное давление внутри корпуса снаряда, который на траектории полета отделяется от поддона. Одновременно корпус под действием центробежных сил вращения разделяется на сектора, освобождая бронебойный сердечник для автономного полета к цели.

Для продольной стабилизации в автономном полете сердечник снабжен хвостовым аэродинамическим оперением, которое смещает центр давления кзади, за центр масс. Но при этом сердечник тормозится и, кроме того, для его продольной стабилизации не используется крутящий момент секторного корпуса, относительно которого сердечник в радиальном направлении смонтирован свободно.

Основным недостатком указанного боеприпаса является низкое бронепробивание из-за потери кинетической энергии метательного заряда на балластный полет массивного корпуса снаряда и отделение поддона, а главное, по причине склонности сердечника к рикошету от преграды, так как сердечник имеет заостренную головную часть.

Для повышения кинетической энергии метательного заряда и эффективности бронебойного действия снаряда, в частности, увеличения начальной скорости при заданном максимальном давлении, зону воспламенения метательного заряда патрона организуют в центре гильзы посредством огнепередаточной трубки, вставленной в донной части соосно воспламенителю (см., например, патенты США №3929073, 1975 г., нац. кл. 102/43 и ФРГ 1277706, кл. 72 d). При этом повышается стабильность баллистических характеристик выстрела: начальная скорость снаряда, давление в канале ствола, кучность автоматической стрельбы.

В качестве наиболее близкого аналога предложенному 30-мм патрону к автоматическим пушкам 2А42 и 2А72 по технической сущности и числу совпадающих признаков выбран унитарный малокалиберный патрон, имеющий улучшенную бронебаллистику, описанный в патенте RU 2095735, F 42 В 5/02, 1997 г.

Известный патрон содержит облегченный снаряд, содержащий полимерный корпус, связанный с алюминиевым поддоном, внутри которых смонтирован тяжелосплавный бронебойный сердечник, имеющий головную часть противорикошетной формы, конического ступенчатого профиля: с углом при вершине 118-120°, который переходит в конус 10-20° и разделен двумя кольцевыми канавками-локализаторами разрушающих деформаций при встрече с преградой, в которые закатан баллистический наконечник.

При взаимодействии тяжелосплавного сердечника с преградой происходит деформация, которая локализуется в головной части, и происходит последовательный излом по кольцевым канавкам. Возникающими силами реакции в изломе сердечник разворачивается в нормаль к броне, чем снижается вероятность рикошета и увеличивается бронепробивание.

Секторный корпус снаряда с внутренними продольными глухими пазами выполнен пластмассовым и жестко связан в конструкционном единстве с центрирующей металлической втулкой, имеющей перемычки ослабленного сечения, при том, что внутренний ее профиль конгруэнтен примыкающей конической головной части сердечника.

Сердечник из сплава ВНЖ в алюминиевом поддоне установлен неподвижно в радиальном направлении за счет кинематического замыкания трапецеидальных выступов на торце сердечника в диаметральном пазу поддона адекватной формы, что исключает проскальзывание при раскручивании снаряда в канале ствола, направленного на продольную стабилизацию сердечника в автономном полете.

В торцевой камере сердечника установлен трассер соосно газодинамическому отверстию в поддоне, что локализует энергию его отделения, сохраняя метательный импульс.

Поддон оснащен ведущим пояском и закатной канавкой для соединения с дульцем гильзы.

Гильза содержит насыпной пороховой комбинированный метательный заряд, внутри которого размещена центральная ступенчатой формы воспламенительная трубка, запрессованная в донное отверстие под капсюлем-воспламенителем, а сверху закрытая материалом размеднителя.

Конструктивное выполнение облегченного на четверть, сравнительно со штатным, подкалиберного снаряда известного патрона, где обеспечено выравнивание давления пороховых газов в объеме гильзы и стабильные внутрибаллистические характеристики выстрела, позволило вести стрельбу из существующих автоматических пушек, не имеющих внешнего автономного привода на автоматику.

Система силового и геометрического замыкания элементов патрона: тяжелосплавный сердечник - пластмассовый секторный корпус - центрирующая металлическая втулка - поддон - гильза, обеспечивают его целостность при сборке, транспортировке, хранении, эксплуатации в составе звеньевой ленты при служебном обращении и прохождении патрона по трактам питания пушки с досылом в ствол. При этом металлическая центрирующая втулка, скрепляющая пластмассовый корпус, несущий бронебойный сердечник, выдерживает перегрузки выстрела и от движения по каналу ствола до выхода за дульный срез.

Расчетное сечение перемычек втулки способствует равномерному разделению секторного корпуса под действием центробежных сил вращения снаряда за дульным срезом и отделение поддона от сердечника посредством внутреннего давления пороховых газов, аккумулированных внутри в процессе выстрела, через газодинамическое отверстие и давления набегающего потоки воздуха.

Однако к недостаткам известного патрона следует отнести низкую функциональную надежность и неудовлетворительные показатели основных технических характеристик назначения снаряда по бронепробиванию.

Глубина кольцевых канавок головной части сердечника выбрана из условий его целостности при ударе о преграду и возможности закатки в них материала баллистического наконечника, но она не оптимизирована для противодействия рикошету на критических углах встречи с преградой, где недостаточно тупого угла конусной вершины 118-120°.

Газодинамическое отверстие в облегченном алюминиевом поддоне прожигается высокотемпературной энергией горения пиротехнического заряда трассера, причем за счет диффузии материала в поддоне формируется ресивер, где падает давление газового потока, что тормозит принудительное отделение поддона от сердечника. При этом падают скорость снаряда от аэродинамического торможения и кинетическая энергия сердечника.

Трапецеидальная форма торцевых выступов предотвращает вращение сердечника относительно поддона за счет геометрического замыкания в диаметральном пазу поддона без заклинивания сопрягаемых элементов. Но в динамике выстрела от пульсирующего роста давления в гильзе при горении метательного заряда, которое передается через поддон на массивный инерционный сердечник, относительно свободный в осевом направлении, может произойти их расцепление в радиальном направлении, в результате чего сердечник не получит необходимого вращения для надежной продольной стабилизации в автономном полете.

Дополнительная потеря скорости сердечника происходит из-за того, что не синхронизировано разрушение перемычек втулки и корпуса на сектора, так как продольные глухие пазы корпуса и ослабленные сечения втулки по соображениям конструкционной прочности пространственно разнесены.

Все вышеперечисленное в разной степени снижает бронепробивание.

Задачей, на решение которой направлено настоящее изобретение, является устранение отмеченных недостатков прототипа для повышения функциональной надежности патрона и бронепробивания его подкалиберного снаряда.

Требуемый технический результат достигается тем, что в известном унитарном малокалиберном патроне для автоматических пушек, содержащее бронебойный подкалиберный снаряд с тяжелосплавным сердечником, имеющим коническую головную часть с двумя кольцевыми канавками-локализаторами, в которые закатан баллистический наконечник, а в торце - трапецеидальные выступы под диаметральный паз в донной части отделяемого алюминиевого поддона, оснащенного газодинамическим отверстием и ведущим пояском и который закреплен в гильзе, включающей насыпной комбинированный метательный заряд и капсюль-воспламенитель с огнепередаточной ступенчатой трубкой, причем сердечник бронебойного подкалиберного снаряда смонтирован внутри пластмассового секторного корпуса, снабженного глухими продольными пазами и металлической центрирующей втулкой с перемычками ослабленного сечения, внутренний профиль которой конгруэнтен примыкающей головной конической части сердечника, согласно изобретению продольные пазы пластмассового корпуса ориентированы соосно перемычкам металлической центрирующей втулки, под которыми выполнены сквозные фигурные окна, в газодинамическом отверстии поддона закреплен ниппель, а глубина кольцевых локализаторов выбрана в диапазоне 0,15-0,20 диаметра сердечника, при том, что высота трапецеидальных выступов на его донной части равна 3-5 мм.

Отличительные признаки позволили решить поставленную в изобретении техническую задачу по повышению функциональной надежности патрона и обеспечению заданных показателей назначения его снаряда по бронепробиванию тяжелосплавным сердечником, получающим большую кинетическую энергию.

Сквозные фигурные окна центрирующей втулки служат для снижения ее массы и минимизации ослабленного сечения разрушения, при этом увеличивается площадь крепления с пластмассовым корпусом, что сохраняет несущую прочность корпуса снаряда при осевом нагружении при выстреле.

Выполнение фигурных окон над перемычками ослабленного сечения металлической втулки упрощает технологию изготовления как литьем, так и механической обработкой.

Ниппель из стали в газодинамическом отверстии алюминиевого поддона стабилизируют расход газа, образующегося при горении пиротехнического состава трассера, чем обеспечивается расчетный режим принудительного отделения поддона для автономного полета сердечника к цели.

Диапазон предельных значений глубины кольцевых канавок-локализаторов на головной части сердечника оптимизирован по следующим основаниям.

При глубине кольцевых проточек головной части сердечника менее 0,15 его диаметра не проявляются демпфирующие функции противорикошетных локализаторов.

В случае, когда глубина кольцевых канавок превышает 0,20 диаметра сердечника, недостаточна его механическая прочность в ослабленных сечениях на критических углах встречи с преградой.

Замковое соединение сердечника с поддоном посредством, соответственно трапецеидальных выступов и диаметрального паза, высотой первых менее 3 мм вырождается в динамике выстрела и не обеспечивается геометрическое замыкание в радиальном направлении и передача крутящего момента на сердечник в канале ствола пушки.

Максимальная высота трапецеидальных выступов 5 мм ограничена геометрией и технологической точностью изготовления в серийном производстве сопрягаемых элементов снаряда.

В выбранном диапазоне высоты этих выступов гарантированно обеспечивается геометрическое замыкание сердечника с поддоном при осевом нагружении снаряда давлением пороховых газов метательного заряда, растущим импульсно.

Следовательно, каждый существенный признак необходим, а их совокупность в устойчивой взаимосвязи являются достаточными для достижения новизны качества, неприсущего признакам в разобщенности, то есть нового сверхэффекта при решении поставленной задачи.

Сущность изобретения поясняется чертежами, где изображены:

на фиг.1 - общий вид патрона;

на фиг.2 - подкалиберный бронебойный снаряд;

на фиг.3 - вид на пластмассовый корпус изнутри;

на фиг.4 - центрирующая втулка;

на фиг.5 - вид по стрелке А на фиг.4;

на фиг.6 - сердечник вид сзади.

Ниже приведен пример выполнения унитарного патрона с 30-мм подкалиберным бронебойным снарядом, который имеет лишь иллюстративное назначение.

Бронебойный сердечник 1 из обедненного урана установлен в алюминиевом поддоне 2 (фиг.1, 2), который снабжен медным ведущим пояском 3, закатной канавкой 4 и в донной части - газодинамическим отверстием 5, где смонтирован стальной ниппель 6.

Поддон 2 посредством резьбового соединения связан с пластмассовым корпусом 7, в котором изнутри выполнены продольные глухие пазы 8 (фиг.3) структурирования его на сектора разделения.

В секторном корпусе 7 технологически вмонтирована металлическая центрирующая втулка 9, внутренний профиль которой выполнен конгруэнтным профилю головной конической части сердечника 1, фиксируемого в центральном положении в снаряде.

Втулка 9 имеет сложную форму: коническая внутри и цилиндрическая (по калибру снаряда) снаружи, - и снабжена перемычками 10 ослабленного сечения, под которыми выполнены сквозные окна 11 (фиг.4 и 5). Перемычки 10 соосно смонтированы относительно продольных пазов 8, в технологической оснастке при изготовлении корпуса 7 литьем.

Втулка 9 служит арматурой при литье пластмассового корпуса 7, обеспечивая монолитное единство в служебном обращении и при выстреле, в канале ствола пушки.

Головная часть сердечника 1 имеет ступенчатый конический профиль: при вершине с углом 118-120°, а далее 10-20°, разделенные двумя кольцевыми канавками 12, выполняющими функции локализаторов разрушающих деформаций его материала при динамическом нагружении при встрече с преградой.

На торце сердечника 1 имеются трапецеидальные выступы 13 (фиг.6), которые в сборе размещены в диаметральном пазу поддона 2, адекватной формы, что создает им относительную неподвижность в радиальном направлении.

Высота выступов 13 экспериментально определена в диапазоне 0,15-0,20 диаметра сердечника 1, то есть в описываемом примере 2,7-3,6 мм при диаметре сердечника 1, равном 18 мм, которая гарантированно обеспечивает кинематическую связь принудительно вращающегося поддона 2 с сердечником 1 при выстреле.

Трапецеидальная форма выступов 13 предотвращает заклинивание сердечника 1 в поддоне 2 и не препятствует их осевому разделению.

В кольцевые канавки 12 головной части сердечника 1 закатан баллистический наконечник 14, выполняющий функции обтекателя на траектории его автономного полета, снижающего потерю скорости.

В доном отверстии сердечника 1 установлен трассер 16, аксиальный ниппелю 6, смонтированному в газодинамическом отверстии 5 поддона 2.

Метательный заряд 17 гильзы 18, дульце которой завальцовано в закатную канавку 4 поддона 2 (фиг.1), представляет собой комбинированную смесь пироксилиновых флегматизированных порохов: семиканального зерненного марки 6-7П-5БПфл и сферического марки АЕф 35/3, 35 в соотношении (мас.%): (82-97):(3-18).

Внутри порохового метательного заряда 17 помещена ступенчатая огнепередаточная трубка 19, смонтированная в донном очке гильзы 18 соосно капсюлю-воспламенителю 20 и закрытая сверху свинцовой заглушкой 21, служащей в качестве размеднителя боевых граней ведущих нарезов канала ствола пушки.

При выстреле инициированный капсюлем-воспламенителем 20 форс пламени и газоконденсированных продуктов детонации поступают в трубку 19, где аккумулируются и ускоряются, расплавляя при этом материал заглушки 21, который диспергируется в пороховом заряде 17 гильзы 18. Сформированный в трубке 19 факел воспламеняет пороховую смесь в центральной части заряда 17.

Организованное с помощью огнепередаточной трубки 19 равномерное воспламенение из центра метательного заряда 17, оптимизированного комбинированного порохового состава, обеспечивает выравнивание давления образующихся пороховых газов в объеме гильзы 18, что гарантирует стабильные внутрибаллистические характеристики выстрела и показатели бронепробивания в заданном диапазоне значений.

При этом получены наивысшие значения начальной скорости снарядов предложенной конструкции патрона с бронебойными подкалиберными снарядами, существенно облегченной массы, имеющими тяжелосплавный сердечник, и надежное функционирование автоматики малокалиберных пушек.

Возросшим давлением пороховых газов на поддон 2 снаряд извлекается из гильзы 18 и подается в нарезной канал ствола пушки, со стенками которого по всей длине контактирует диспергированный в пороховых газах материал заглушки 21 - размеднителя.

Через ниппель 6 продукты горения заряда 17 поджигают трассер 16, газообразные продукты горения которого накачивают полость отверстия 15 поддона 2, в результате чего возросшим давлением, после освобождения от разломавшегося на сектора корпуса 7 за дульным срезом ствола пушки, осуществляется осевое отделение сердечника 1 от поддона 2. При этом неизменное проходное сечения стального ниппеля 6 обеспечивает стабильность расчетного газодинамического режима без разгара отверстия 5 поддона 2.

Крутящий момент от нарезов ствола через поясок 3 и поддон 2 (посредством сочленения трапецеидальных выступов 13 с диаметральным углублением поддона 2) передается на сердечник 1. За дульным срезом ствола пушки корпус 7 по продольным пазам 8 и втулка 9 по перемычкам 10 ослабленного сечения центробежными силами вращения разрушается на сектора, которые тормозятся набегающим потоком воздуха.

Вращающийся сердечник 1, продольно ориентированный, с заданной скоростью движется к цели по внешней траектории автономно.

При взаимодействии сердечника 1 с преградой за счет деформации происходит последовательный излом по кольцевым канавкам 12 головной части сердечника 1. Возникающие силы реакции в изломе нормализуют ось массивного сердечника 1 к поверхности брони, что уменьшает склонность к рикошетированию и способствует повышению бронепрорибивания.

Таким образом, предложенное техническое решение обеспечило надежное функционирование структурных элементов малокалиберных патронов в ленте при автоматической стрельбе и комплексное повышение эффективности их основного действия за счет снижения массы бронебойных подкалиберных снарядов, в результате чего повысилась начальная скорость сердечника, необходимая для повышения бронепробивания при обеспечении нормального функционирования автоматики серийных пушек.

Проведенный сопоставительный анализ предложенной конструкции с выявленными аналогами уровня техники, из которого изобретение явным образом не следует для специалистов по боеприпасам, показал, что она не известна, а с учетом возможности промышленного серийного производства этих патронов, можно сделать вывод о соответствии критериям патентоспособности.