Результат интеллектуальной деятельности: АРТИЛЛЕРИЙСКИЙ СНАРЯД

Изобретение относится к военной технике и может быть использовано при разработке боеприпасов артиллерийско-стрелкового вооружения и при их модернизации.

Повышение боевой эффективности артиллерии, обеспечиваемое увеличением дальности стрельбы, в значительной степени ограничивается прочностью сформировавшихся при вхождении в нарезы канала ствола орудия ведущих выступов на ведущем пояске (ведуще-обтюрирующем устройстве) и надежностью крепления ведущего пояска (ведуще-обтюрирующего устройства) на корпусе снаряда при покидании им ствола орудия (отсутствием демонтажа ведущего пояска за дульным срезом орудия).

Известен артиллерийский снаряд, содержащий корпус с центрирующими утолщениями и ведущий поясок, закрепленный в канавке на корпусе (см. Б.А. Прохоров. Боеприпасы артиллерии. - М.: Машиностроение, 1973, стр. 40÷42, рис. 1.9). В качестве материала для ведущего пояска применена красная медь. Увеличение мощности дальнобойной артиллерии потребовало поставить вопрос о применении более прочных материалов для ведущих поясков. В связи с этим появились артиллерийские снаряды с ведущими поясками из никелевой меди и из более прочного и дешевого мягкого железа (см. Г.М. Третьяков. Боеприпасы артиллерии. - М.: Воениздат, 1940, стр. 187-188). Для артиллерийских снарядов с медными и медно-никелевыми ведущими поясками характерным является высокая стоимость изготовления корпуса из-за дороговизны меди и медно-никелевых сплавов (от 300 руб./кг). Артиллерийские снаряды с железокерамическими ведущими поясками имеют малые сроки хранения, в связи с возникновением очагов коррозии по границам зерен их материала. Увеличение ширины ведущего пояска для этих снарядов приводит к росту реакции при врезании и к его демонтажу за дульным срезом ствола орудия, а так как наружная поверхность таких ведущих поясков часто выполняется гладкой, то при выстреле происходит снос к задней кромке значительного объема его материала, что снижает дальность и ухудшает кучность стрельбы. В связи с чем, для этих типов артиллерийских снарядов в зависимости от калибра и типа орудий, материала ведущего пояска и типа его крепления с корпусом артиллерийского снаряда и т.д. имеется оптимальное (базовое, табличное, штатное) значение ширины ведущего пояска, превышать которое не рекомендуется. Общим конструктивным недостатком артиллерийских снарядов с указанными ведущими поясками является наличие на наружной поверхности их корпуса концентратора напряжений в виде глубокой относительно толщины стенки корпуса кольцевой канавки, служащей для их крепления с корпусом. Как правило, эти канавки располагаются в наиболее нагруженной при выстреле придонной части корпуса артиллерийского снаряда, что неизбежно приводит к повышенной деформации серединной поверхности корпуса в этой части и, как следствие, к нежелательной повышенной вибрации корпуса в момент покидания артиллерийским снарядом канала ствола орудия из-за быстрого снятия нагрузок и появления обратных по знаку деформаций и напряжений. Это увеличивает начальные нутационные колебания артиллерийского снаряда и его аэродинамическое сопротивление, что негативно сказывается на дальности и кучности стрельбы. Наличие ведущего пояска, как отдельного элемента корпуса артиллерийского снаряда, и операций, связанных с его изготовлением и монтажом на корпусе, увеличивают трудоемкость изготовления корпуса снаряда. Также возникают проблемы при выполнении операций по контролю качества монтажа поясков на корпусе снаряда и при дальнейшей утилизации артиллерийских снарядов.

В случаях, когда по условиям обеспечения допускаемых напряжений ширина ведущего пояска вышеописанной конструкции получается более 25÷30 мм, то на корпусе артиллерийского снаряда целесообразно выполнять два ведущих пояска табличной ширины (см. Б.А. Прохоров. Боеприпасы артиллерии. М.: Машиностроение, 1973, стр. 100). Однако, и для этой конструкции артиллерийского снаряда характерны вышеперечисленные недостатки.

Наиболее близким к предлагаемому артиллерийскому снаряду является принятый за прототип артиллерийский снаряд к нарезному оружию (см. патент RU 2382325, МПК F42B 14/02, МПК F42B 30/08, 21.01.2008), содержащий корпус, цилиндрическая часть которого выполняет функцию центрирующих утолщений, и на которой из материала корпуса выполнено ведуще-обтюрирующее устройство в виде совокупности кольцевых выступов (гребней), разделенных кольцевыми канавками, объем каждой этой кольцевой канавки выбран из условия свободного размещения в них вытесняемого при выстреле во время формирования ведущих выступов материала рабочей части кольцевых выступов, что обеспечивает отсутствие «бахромы» в запоясковой (хвостовой) части артиллерийского снаряда, глубина этих кольцевых канавок меньше глубины канавки под медный ведущий поясок, вследствие чего корпус этого артиллерийского снаряда в зоне ведуще-обтюрирующего устройства получается более прочным, что способствует меньшей деформации его срединной поверхности и, соответственно, меньшей вибрации при вылете артиллерийского снаряда за дульный срез орудия. Выполнение ведуще-обтюрирующего устройства из материала корпуса артиллерийского снаряда полностью сняло проблему его демонтажа за дульным срезом орудия. Для снижения износа канала ствола и сопротивления движению артиллерийского снаряда по каналу ствола на поверхность кольцевых выступов ведуще-обтюрирующего устройства может наноситься антифрикционное покрытие. Применение в качестве материала ведуще-обтюрирующего устройства материала корпуса снаряда (стали 20) повысило нагрузочную способность ведущих выступов и, как следствие, привело к увеличению дальности и улучшению кучности стрельбы.

Однако и указанный артиллерийский снаряд также исчерпал свои возможности по повышению боевой эффективности (росту дальности стрельбы за счет повышения давления пороховых газов), так как его ведуще-обтюрирующее устройство обладает ограниченной нагрузочной способностью по восприятию усилия боевой грани нареза, вследствие того, что его ширина соответствует ширине медного ведущего пояска (табличной ширине, рекомендуемой для этого артиллерийского снаряда).

Задача (технический результат), решаемая предлагаемым изобретением, заключается в повышении боевой эффективности артиллерийского снаряда.

Поставленная задача достигается тем, что в предлагаемом артиллерийском снаряде, содержащем корпус, состоящий из головной, цилиндрической и хвостовой частей, на цилиндрической части которого сформированы центрирующие утолщения и ведуще-обтюрирующее устройство, выполненное из материала корпуса в виде совокупности чередующихся кольцевых выступов, разделенных кольцевыми канавками, объем каждой этой кольцевой канавки превышает объем рабочей части кольцевых выступов, ширина ведуще-обтюрирующего устройства на величину

,

где β - угол между образующей наружного профиля увеличенной части ведуще-обтюрирующего устройства и продольной осью корпуса артиллерийского снаряда;

d_ЦУ - диаметр центрирующих утолщений корпуса артиллерийского снаряда;

d_ВУ - диаметр ведуще-обтюрирующего устройства артиллерийского снаряда;

превосходит табличное значение ширины ведуще-обтюрирующего устройства, причем увеличение ширины ведуще-обтюрирующего устройства осуществлено в сторону головной части корпуса предлагаемого артиллерийского снаряда, а величина угла β между образующей наружного профиля увеличенной части ведуще-обтюрирующего устройства и продольной осью корпуса предлагаемого артиллерийского снаряда составляет

β≥0,5α,

где α - угол при вершине заходного конуса канала ствола орудия.

Также задача достигается тем, что на поверхности вершин кольцевых выступов ведуще-обтюрирующего устройства могут быть выполнены чередующиеся кольцевые канавки или перфорационные углубления.

Также задача достигается тем, что на поверхность кольцевых выступов ведуще-обтюрирующего устройства может быть нанесено антифрикционное покрытие.

Также задача достигается тем, что кольцевые канавки, расположенные между кольцевыми выступами ведуще-обтюрирующего устройства, могут быть заполнены антифрикционным составом.

Также задача достигается тем, что чередующиеся кольцевые канавки или перфорационные углубления, выполненные на поверхности вершин кольцевых выступов ведуще-обтюрирующего устройства, могут быть заполнены антифрикционным составом.

Сущность изобретения поясняется чертежами, где на фиг. 1 изображен предлагаемый артиллерийский снаряд; фиг. 1 вид А - фрагмент корпуса предлагаемого артиллерийского снаряда с центрирующим утолщением и широким ведуще-обтюрирующим устройством; на фиг. 2 - фрагмент кольцевого выступа ведуще-обтюрирующего устройства с чередующимися кольцевыми канавками на вершине; на фиг. 3 - фрагмент кольцевого выступа ведуще-обтюрирующего устройства с чередующимися перфорационными углублениями на вершине; на фиг. 4 - фрагмент корпуса предлагаемого артиллерийского снаряда с центрирующими утолщениями и широким ведуще-обтюрирующим устройством, состоящим из кольцевых канавок, разделенных кольцевыми выступами, на поверхность которых нанесено антифрикционное покрытие; на фиг. 5 - фрагмент корпуса предлагаемого артиллерийского снаряда с центрирующими утолщениями и широким ведуще-обтюрирующим устройством, состоящим из кольцевых выступов, разделенных кольцевыми канавками, заполненными антифрикционным составом; на фиг. 6 - фрагмент кольцевого выступа ведуще-обтюрирующего устройства с чередующимися кольцевыми канавками на вершине, которые заполнены антифрикционным составом; на фиг. 7 - фрагмент корпуса предлагаемого артиллерийского снаряда с центрирующими утолщениями и широким ведуще-обтюрирующим устройством, состоящим из кольцевых выступов, разделенных кольцевыми канавками, размещенный в канале ствола артиллерийского орудия.

Предлагаемый артиллерийский снаряд (фиг. 1) имеет корпус 1, который состоит из головной 2, цилиндрической 3 и хвостовой (запоясковой) 4 частей, на цилиндрической части 3 сформированы центрирующие утолщения 5 диаметром d_ЦУ (калибр снаряда) (фиг. 1 вид А) и широкое ведуще-обтюрирующее устройство 6 шириной В′, состоящее из совокупности кольцевых выступов 7, имеющих максимальный размер по вершинам 8 d_ВУ, разделенных кольцевыми канавками 9, кольцевые выступы 7 выполнены заедино с корпусом 1 и из его материала, ширина В′ ведуще-обтюрирующего устройства 6 на величину В_Ш превосходит табличное значение ширины В ведуще-обтюрирующего устройства

B′=В+В_Ш,

максимальное значение В_Шmax составляет

,

где β - угол между образующей 10 наружного профиля увеличенной части В_Ш ведуще-обтюрирующего устройства 6, проходящей через правые части вершин 8 кольцевых выступов 7, и продольной осью корпуса 1 предлагаемого артиллерийского снаряда (на чертеже показан угол между образующей 10 наружного профиля увеличенной части ведуще-обтюрирующего устройства 6 и образующей цилиндрической части 3 корпуса 1 предлагаемого артиллерийского снаряда, которая параллельна продольной оси корпуса);

увеличение ширины ведуще-обтюрирующего устройства 6 на величину В_Ш выполнено в сторону головной части 2 (фиг. 1) корпуса 1; на поверхности вершин 8 (фиг. 2) кольцевых выступов 7 могут быть сформированы чередующиеся кольцевые канавки 11; на поверхности вершин 8 (фиг. 3) кольцевых выступов 7 могут быть сформированы чередующиеся перфорационные углубления 12; на поверхность кольцевых выступов 7 (фиг. 4) ведуще-обтюрирующего устройства 6, расположенного на цилиндрической части 3 корпуса 1 предлагаемого артиллерийского снаряда, и разделенных кольцевыми канавками 9, может быть нанесено антифрикционное покрытие 13; кольцевые канавки 9 (фиг. 5) между кольцевыми выступами 7 ведуще-обтюрирующего устройства 6, расположенного на цилиндрической части 3 корпуса 1 предлагаемого артиллерийского снаряда, могут быть заполнены антифрикционным составом 14; чередующиеся кольцевые канавки 11 (фиг. 6), сформированные на поверхности вершин 8 кольцевых выступов 7, могут быть заполнены антифрикционным составом 14; корпус 1 (фиг. 1) предлагаемого артиллерийского снаряда помещен в канал ствола 15 орудия (фиг. 7), центрирующие утолщения 5, расположенные на его цилиндрической части 3, опираются на поля нарезов 16 канала ствола 15, которые имеют диаметр d_ПН, коническая заходная часть 17 канала ствола 15 имеет угол при вершине 2α (на чертеже показана ½ этого угла), так как ширина В′ ведуще-обтюрирующего устройства 6, сформированного заедино с корпусом 1 и из его материала и состоящего из кольцевых выступов 7, разделенных кольцевыми канавками 9, на величину В_Ш превосходит табличную ширину В, вследствие чего в увеличенном габарите В′ ведуще-обтюрирующего устройства 6 размещается, например, на два кольцевых выступа 7 больше, чем в габарите В ведуще-обтюрирующего устройства 6 табличной ширины, кольцевые выступы 7 широкого ведуще-обтюрирующего устройства 6 при выстреле взаимодействуют с боевой гранью нарезов 16 канала ствола 15 орудия большим числом опорных поверхностей, например, четырьмя, которые имеют площади контакта S_в, S₂ и S₁ и которые ограничены размерами нарезов по полю d_ПН, дну d_ДН и образующей наружного профиля 10 увеличенной части В_Ш ведуще-обтюрирующего устройства 6, образующая наружного профиля 10 увеличенной части В_Ш ведуще-обтюрирующего устройства 6, проходящая через правые части вершин, всегда расположена ниже образующей конической заходной части 17 канала ствола 15 (это обеспечено тем, что β≥0,5α), и, соответственно, между правыми частями вершин 8 кольцевых выступов 7 увеличенной части В_Ш ведуще-обтюрирующего устройства 6 и конической поверхностью заходной части 17 канала ствола 15 орудия всегда имеется гарантированный зазор, для обеспечения обтюрации пороховых газов при выстреле диаметр d_ВУ кольцевых выступов 7 превосходит размер нарезов 16 канала ствола 15 по дну d_ДН (d_ВУ>d_ДН). Объем V_K кольцевых канавок 9 ведуще-обтюрирующего устройства 6, расположенный ниже уровня полей нарезов 16 (ниже уровня d_ПН) канала ствола 15, превосходит объем V_B материала рабочей части кольцевых выступов 7 ведуще-обтюрирующего устройства 6, расположенный выше уровня полей нарезов 16 (выше уровня d_ПН) (V_K>V_B). Так как образующая наружного профиля 10 увеличенной части В_Ш ведуще-обтюрирующего устройства 6, проходящая через правые части вершин 8 кольцевых выступов 7, расположена ниже образующей конической заходной части 17 канала ствола 15, то корпус 1 предлагаемого артиллерийского снаряда всегда располагается в канале ствола 15 на месте артиллерийского снаряда с ведуще-обтюрирующим устройством табличной ширины. Повышение нагрузочной способности ведуще-обтюрирующего устройства 6 предлагаемого артиллерийского снаряда осуществлено за счет увеличения его ширины на величину В_Ш в сторону головной части 2 корпуса 1 (фиг. 1) и не требует внесения изменений в конструкцию его хвостовой части 4.

При выстреле корпус 1 (фиг. 1) предлагаемого артиллерийского снаряда, опираясь центрирующими утолщениями 5 на поля нарезов 16 (фиг. 7), начинает движение по каналу ствола 15 орудия. При прохождении ведуще-обтюрирующим устройством 6 заходной части 17 канала ствола 15 орудия с углом при вершине 2α (на чертеже показана ½ этого угла) конические скаты полей нарезов 16, последовательно вдавливаясь в кольцевые выступы 7, формируют на них ведущие выступы формой, ответной нарезам 16 канала ствола. Вытесненный полем нарезов 16 материал рабочей части кольцевых выступов 7 объемом V_B свободно без заклинивания размещается в соответствующем месте кольцевых канавок 9 объемом V_K, а так как V_K>V_B, то в хвостовой (запоясковой) части 4 (фиг. 1) корпуса 1 предлагаемого артиллерийского снаряда отсутствует «бахрома», что является одним из необходимых условий для вылета артиллерийского снаряда из канала ствола с минимальными возмущениями. Ведущие выступы, сформировавшиеся на кольцевых выступах 7 ведуще-обтюрирующего устройства 6 шириной В′, взаимодействуют опорными поверхностями, имеющими площади контакта S_B, S₂ и S₁, с боевыми гранями нарезов 16 и придают корпусу 1 предлагаемого артиллерийского снаряда вращательное движение относительно его продольной оси. А так как площадь контакта ведущих выступов, сформировавшихся на кольцевых выступах 7 ведуще-обтюрирующего устройства 6 шириной В′, с боевыми гранями нарезов 16 канала ствола 15 орудия на величину S₂ и S₁, превосходит площадь контакта ведущих выступов, формирующихся на ведуще-обтюрирующем устройстве табличной ширины В, то, соответственно, и напряжения, возникающие в ведущих выступах широкого ведуще-обтюрирующего устройства 6 от усилия боевых граней нарезов, будут также меньше. Обеспечивая прежний уровень напряжений в ведущих выступах широкого ведуще-обтюрирующего устройства, можно увеличить давление пороховых газов, что приведет к увеличению начальной скорости и позволит увеличить основной показатель боевой эффективности предлагаемого артиллерийского снаряда - дальность стрельбы. Увеличивая массу артиллерийского снаряда и повышая давление пороховых газов при сохранении прежнего уровня напряжений в ведущих выступах широкого ведуще-обтюрирующего устройства и прежней начальной скорости, можно увеличить массу взрывчатого вещества, доставляемую к цели, что обеспечивает рост могущества действия артиллерийского снаряда по цели, что также повышает боевую эффективность предлагаемого артиллерийского снаряда.

Создание на поверхности вершин 8 кольцевых выступов 7 широкого ведуще-обтюрирующего устройства 6 кольцевых канавок 11 (фиг. 2) или перфорационных углублений 12 (фиг. 3), нанесение на поверхность кольцевых выступов 7 широкого ведуще-обтюрирующего устройства 6 антифрикционного покрытия 13 (фиг. 4), заполнение кольцевых канавок 9 широкого ведуще-обтюрирующего устройства 6 антифрикционным составом 14 (фиг. 5) и заполнение кольцевых канавок 11 (фиг. 2) или перфорационных углублений 12 (фиг. 3), сформированных на поверхности вершин 8 кольцевых выступов 7 широкого ведуще-обтюрирующего устройства 6, антифрикционным составом 14 (фиг. 6) улучшает вхождение широкого ведуще-обтюрирующего устройства 6 в нарезы 16 канала ствола 15 орудия (фиг. 7) (снижает реакцию при врезании), обеспечивает большую плавность и меньшую ударность этого процесса и меньшее сопротивление при ведении предлагаемого артиллерийского снаряда по каналу ствола 15 орудия, что в дальнейшем обеспечивает ему большую дальность и лучшую кучность стрельбы, т.е. способствует повышению боевой эффективности предлагаемого артиллерийского снаряда.

Увеличение ширины ведуще-обтюрирующего устройства 6, осуществленное в сторону головной части 3 корпуса 1 предлагаемого артиллерийского снаряда на величину

и выполненное таким образом, что угол β между образующей 10 наружного профиля увеличенной части ведуще-обтюрирующего устройства 6 и продольной осью корпуса 1 предлагаемого артиллерийского снаряда

β≥0,5α,

приводит к увеличению базы центрирования корпуса 1 относительно оси канала ствола 15 орудия при врезании (фиг. 7) (в конической заходной части 17 канала ствола 15 орудия находятся, например, три кольцевых выступа 7 широкого ведуще-обтюрирующего устройства 6, а не один, как у ведуще-обтюрирующего устройства табличной ширины) и, соответственно, к увеличению базы ведения корпуса 1 при его движении по каналу ствола 15 орудия при выстреле с величины В до величины В′ (при этом центр ведуще-обтюрирующего устройства 6 перемещается ближе к центру масс предлагаемого артиллерийского снаряда), что приводит к снижению вторичной реакции и обеспечивает вылет предлагаемого артиллерийского снаряда из ствола 15 орудия с меньшими возмущениями, гарантируя ему большую дальность и лучшую кучность стрельбы, т.е. способствует повышению боевой эффективности предлагаемого артиллерийского снаряда.

Таким образом, предлагаемый артиллерийский снаряд, у которого ширина ведуще-обтюрирующего устройства на величину

превосходит табличное значение ширины ведуще-обтюрирующего устройства, и это увеличение ширины ведуще-обтюрирующего устройства осуществлено в сторону головной части корпуса артиллерийского снаряда, а величина угла β между образующей наружного профиля увеличенной части ведуще-обтюрирующего устройства и продольной осью корпуса артиллерийского снаряда составляет

β≥0,5α,

обладает повышенной боевой эффективностью. Создание на поверхности вершин кольцевых выступов широкого ведуще-обтюрирующего устройства кольцевых канавок или перфорационных углублений, применение антифрикционных покрытий и составов также обеспечивает предлагаемому артиллерийскому снаряду повышение боевой эффективности.