Результат интеллектуальной деятельности: СНАРЯД С ГАЗОВЫМ ПОДВЕСОМ

Изобретение относится к области артиллерийского вооружения и может быть использовано в гладкоствольных артиллерийских системах, к которым предъявляются высокие требования по долговечности и точности выстрела.

Известен снаряд с газовым подвесом, содержащий гладкую цилиндрическую часть, в которой выполнена полость питания для создания давления в несущем газовом слое, соединенная с наружной цилиндрической поверхностью через питающие устройства, причем эта полость заполнена веществом, имеющим высокую скорость горения (см., например, патент России №2285226 «Снаряд с газовым подвесом», МПК F04B 14/04, опубл. 10.10.2006, Бюл. №26).

Известен также снаряд с газовым подвесом, содержащий гладкую цилиндрическую часть, в которой выполнена полость питания для создания давления в несущем газовом слое, соединенная с наружной цилиндрической поверхностью через питающие устройства, причем эта полость заполнена веществом, имеющим высокую скорость горения, и соединена с тыльной частью снаряда через отверстие, в котором размещен термитный фитиль (см. патент России №2502946, МПК F42B 14/04, F42B 8/12, F42B 15/01, опубл. 27.12.2013, Бюл. №36).

К недостаткам известных конструкций снарядов относится недостаточная мощность выстрела, т.к. устройство газового подвеса предполагает наличие в конструкции снаряда дополнительной направляющей части, имеющей значительную массу в связи с большими требованиями по прочности и жесткости, из-за чего при том же количестве порохового заряда, которое соответствует обычному снаряду без газового подвеса, ускорение, которое придают ему пороховые газы, не может разогнать снаряд с газовым подвесом до той же скорости, какую имеет обычный снаряд. Увеличение же порохового заряда приведет к требованию увеличения прочности и массы ствола, что негативно сказывается на стоимости и мобильности артиллерийской системы, особенно если она установлена на самоходном шасси (САУ или танк).

Задачей изобретения является увеличение мощности выстрела путем увеличения начальной скорости движения снаряда с газовым подвесом.

Указанная задача решается тем, что отверстие для размещения термитного фитиля выполнено в виде сопла Лаваля.

Суть изобретения поясняется чертежами.

На фиг. 1-8 показаны стадии производства выстрела артиллерийского снаряда, на фиг. 9 - поперечное сечение снаряда по поясу питающих газовый подвес устройств, выполненных в виде наклонных к окружности сечения отверстий.

Снаряд (фиг. 1-9) состоит из боевого заряда 1, закрепленного на гладкой цилиндрической части 2, в которой выполнена полость питания 3, заполненная веществом, имеющим высокую скорость горения, и соединенная с наружной цилиндрической поверхностью цилиндрической части 2 через питающие устройства, выполненные в данном примере в виде сквозных отверстий 4 малого диаметра, расположенных равномерно по окружности в два ряда (в два пояса). Полость 3 соединена с тыльной частью снаряда через отверстие 5, имеющее форму сопла Лаваля, в средней короткой цилиндрической части которого размещен термитный фитиль 6, выполненный из твердотопливного быстро сгорающего материала. Снаряд установлен в тонкостенной гильзе 7, заполненной пороховым зарядом 8 и имеющей капсюль 9 в донной части. Снаряд с гильзой 7 установлен в стволе 10 орудия, имеющего казенную часть 11 с ударным механизмом 12. Между частью 2 и внутренней поверхностью ствола 10 имеется небольшой зазор (условно не показан).

На чертежах также обозначены:

V - скорость движения снаряда,

Р_К - давление в полости 3,

Р₀ - давление в полости гильзы 7 и давление пороховых газов в стволе,

Р_А - атмосферное давление.

Выстрел производится следующим образом.

Ударный механизм 12 воздействует на капсюль 9 (фиг. 2), в результате чего капсюль воспламеняется и воспламеняет пороховой заряд 8 (фиг. 3), пламя которого достигает фитиля 6, который также воспламеняется, а возросшее давление появившихся пороховых газов проталкивает его в полость 3.

Первичное пламя распространяется по всему объему гильзы 7 (фиг. 4), и образовавшиеся пороховые газы под давлением Р₀ (около 200-300 ΜΠа и более) срывают снаряд из гильзы, и он начинает движение вдоль ствола 10. В это время пламя в полости 3 начинает распространяться по всему объему, давление Р_К в ней начинает расти, но оно пока ниже давления пороховых газов, в связи с чем давление Р₀ из полости 8 на этом участке времени проникает в полость 3. Газ из полости 8 дросселируется через отверстия 4 в зазор между цилиндрической частью 2 и стволом 10, в результате чего в зазоре начинает формироваться несущий газовый слой, «вывешивающий» (центрирующий) снаряд в стволе.

При дальнейшем движении снаряда вдоль ствола 10 (фиг. 5) давление в полости ствола за снарядом Р₀ начинает падать в связи с увеличением объема (расширением) пороховых газов, а в полости 3 заканчивается горение вещества и давление Р_К в ней становится больше, чем давление Р₀ пороховых газов. В связи с этим начинается движение газа через отверстие 5 в сторону полости ствола, однако это движение происходит с малой скоростью и с малым расходом, т.к. разница в давлениях мала и на динамику снаряда не влияет. К этому моменту газовый несущий слой вокруг снаряда полностью сформирован и снаряд перестает касаться стенок ствола 10.

При дальнейшем продвижении снаряда вдоль ствола 10 (фиг. 6) давление Р₀ продолжающих расширяться пороховых газов становится существенно меньше, чем давление газов в полости 3, имеющей постоянный объем и весьма небольшой расход газов через отверстия 4, скорость истечения газов из полости 3 возрастает и достигает критического значения, когда она примерно равна скорости движения снаряда, но течение газов из полости 8 в полость ствола еще не создает реакцию струи, толкающей снаряд быстрее, чем он движется по стволу, и снаряд продолжает разгоняться еще только за счет давления на него газов в стволе (Р₀).

При приближении снаряда к срезу ствола (фиг. 7), когда его разгон расширившимися газами сгоревшего порохового заряда 8 закончен, а само давление Р₀ становится намного ниже, чем давление Р_К газов в полости 3 (Р₀=100-120 МПа, Р_К=200-250 МПа), скорость истечения газов из полости 3 через отверстие 5 становится выше, чем скорость движения снаряда по стволу, так как отверстие 5 имеет форму сопла Лаваля, и несмотря на то что снаряд движется со сверхзвуковой скоростью, перепад давления (отношение давления Ρ_К к давлению Р₀) позволяет газу течь через отверстие 5 также со сверхзвуковой скоростью, превышающей скорость движения снаряда. При этом появляется реакция струи, дополнительно разгоняющей снаряд.

Эта реакция становится еще больше, когда снаряд покидает ствол, и отношение давления Р_К к давлению окружающей среды Р₀ становится еще больше (фиг. 8), и вырывающиеся через сопло Лаваля газы продолжают разгонять снаряд до тех пор, пока давление Р_К не снизится ориентировочно до 10-15 МПа в связи с расходом газа через сопло (основной расход) и через отверстия 4 (кратно меньший расход), причем последний (фиг. 9), будучи направленным под углом к окружности сечения снаряда, сообщает ему вращение вокруг своей оси, что повышает точность стрельбы.

В зависимости от объема полости 3 и характеристики помещенного в нее быстро сгорающего вещества, можно добиться после выхода снаряда из ствола как скорости обычного артиллерийского снаряда без газового подвеса, так и большей скорости и тем самым повысить общую мощность выстрела.