Результат интеллектуальной деятельности: Патрон с бронебойно-зажигательной пулей

Изобретение относится к боеприпасам стрелкового оружия, а именно к патронам с бронебойно-зажигательной пулей, инициируемой ударом о преграду, содержащей взрывозажигательный состав на основе композиции «титан-бор», выполненной по технологии самораспространяющегося высокотемпературного синтеза (СВС). Изобретение может использоваться для стрельбы по наземной военной технике, двигатели которой работают на тяжелом топливе.

В последнее время все более широкое применение в различных областях техники получают так называемые СВС-композиции [1]. При СВС-синтезе порошкообразных смесей в реакциях обычно развиваются температуры, близкие к температурам плавления конечного продукта. Именно это позволило применять такие композиции, обладающие достаточно высокими температурами плавления, в боеприпасах, содержащих зажигательную смесь.

Известно, что патроны, содержащие пули комбинированного действия, такие как бронебойно-зажигательные, являются эффективным средством для поражения легковоспламеняющихся веществ, закрытых броней (бензобаки боевых машин) [2]. В качестве зажигательного вещества применяется пиротехнический состав, который может быть расположен как в головной части оболочки пули, так и за бронебойным сердечником, и срабатывающий от динамического сжатия при ударе пули в преграду достаточного сопротивления (броню). Одним из основных компонентов зажигательного состава является, как правило, сплав магния с алюминием.

Недостатками таких патронов является то, что они не обеспечивают зажжение тяжелых топлив.

Сравнительно недавно стало известно о том, что в США был запатентован ряд зажигательных композиций для использования в подкалиберных бронебойных снарядах, в которых горение осуществляется за счет экзотермической реакции между бором и титаном, инициированной ударом [3]. Один из вариантов такого состава содержит, масс. %: титан - 60,75; бор -14,25; политетрафторэтилен - 20,0; в качестве связующего - бутадиенакриловый каучук - 5,0. Скорость горения 1 дюйм (25,4 мм) в секунду. Второй вариант содержит, масс. %: порошок титана полученный из титановой губки - 80,0; бор - 15; эпоксидная смола - 5.

Другой известный зажигательный состав (патент US №6849140, опубл. 01.02.2005) был создан для достижения сильного поражающего эффекта и обеспечения надежного воспламенения. Он состоит, масс. %: титановая губка 85-96; в качестве связующего вещества - эпоксидная или полиэфирная смола 4-15. Как вариант, в зажигательный состав добавляют порошкообразный бор, при этом соотношение компонентов изменяется, масс.%: титановая губка 65-86; эпоксидная или полиэфирная смола 4-15; порошкообразный бор 10-20. Предпочтительно, чтобы дисперсность компонентов была следующей: порошкообразный бор имел размер частиц менее 10 мкм; размер частиц титановой губки был такой - 30% частиц имели размер более 450 мкм и 70% частиц имели размер менее 450 мкм.

У таких решений имеются следующие недостатки. Использование подобных составов для поджигания дизельного топлива с воздухом может быть эффективным при условии сохранения в процессе столкновения пули с преградой контакта «окислитель-горючее» для протекания окислительной реакции. Однако механическая прочность таких составов невысока, поскольку обеспечивается только органическими связующими компонентами. Используемая при приготовлении зажигательной смеси эпоксидная смола является экологически вредным веществом, отрицательно сказывающимся на здоровье человека.

Кроме этого, данные зажигательные составы применяются для крупнокалиберных снарядов, например, танковых пушек, их количественный состав и энергетические характеристики не оптимизированы для использования в патронах стрелкового оружия, например, калибра 12,7 мм и 14,5 мм. Также крупнодисперсный порошок титана (размер частиц 450 мкм и более) не может использоваться в патронах стрелкового оружия.

Стоит добавить, что для надежного воспламенения и поддержания высокой температуры в реакционной зоне целесообразно, чтобы в зажигательном составе для патронов стрелкового оружия применялся более мелкодисперсный порошкообразный титан (горючее).

Из другой области техники известен предложенный российскими разработчиками пиротехнический состав (патент RU №2135438, опубл. 27.08.1999) для использования в качестве пиротехнического нагревателя и направленный на уменьшение значения газовыделения пиротехнического состава при сохранении высоких значений тепловыделения. Состав содержит порошки титана, бора и иттрия в следующем соотношении, масс.%: титан 26-31; бор 12-14; иттрий 55-62. Состав готовится перемешиванием исходных компонентов в шаровой мельнице.

Содержание иттрия в составе композиции является ее существенным недостатком, так как этот компонент весьма дорогой и дефицитный.

Известна пуля (патент RU №2239776, опубл. 10.11.2004) используемая в снайперских патронах для поражения легкобронированной боевой и вспомогательной техники и целей, размещенных за укрытием, с помощью которой расширяется диапазон зажигательных свойств. Пуля содержит оболочку, в которой размещены бронебойный сердечник, зажигательный состав и балансир. Между балансиром и бронебойным сердечником расположен стакан, в котором размещен зажигательный состав. Толщина стенки стакана составляет 0,14 - 0,16 d_ст, где d_ст - диаметр стакана. Масса зажигательного состава составляет не менее 0,130 m_ср., а масса балансира 0,40 - 0,65 m_ср, где m_ср, - масса бронебойного сердечника.

Близкое по конструкции к предлагаемому техническому решению и направленное на ее усовершенствование, это изобретение не раскрывает деталей о конкретном качественном и количественном составе применяемого зажигательного состава, что является его недостатком.

Необходимо отметить, что зажигательное действие по тяжелому топливу практически всех известных в настоящее время патронов с зажигательной и бронебойно-зажигательной пулями достигается при стрельбе только очередью.

Технической проблемой, остро вставшей перед разработчиками, является создание бронебойно-зажигательных боеприпасов стрелкового оружия калибра 12,7 мм и выше, содержащих новый высокоэффективный зажигательный состав и обеспечивающих надежное зажжение тяжелого дизельного топлива одной пулей.

Решение данной проблемы возможно с помощью настоящего изобретения, согласно которому предлагаемый патрон, включающий известные конструктивные элементы, такие как гильза с капсюлем-воспламенителем, снаряженная метательным пороховым зарядом и бронебойно-зажигательной пулей, содержащей оболочку, сердечник и расположенный за ним стаканчик с зажигательным составом, рубашку, обладает далее перечисленными отличительными признаками. Зажигательный состав содержит порошки титана, магния, бора, фторопласта Ф-42, фторопласта Ф-2М при следующем соотношении компонентов, масс. %:

Кроме этого для достижения большего эффекта, зажигательный состав может быть расположен как в стаканчике за сердечником, так и в головной части оболочки пули.

Достигаемый технический результат заключается в зажжении патроном тяжелого топлива с одного попадания при пробитии бронепреграды.

Более подробно заявленное изобретение поясняется с помощью чертежей, на которых изображено следующее:

фиг. 1 - общий вид патрона с бронебойно-зажигательной пулей;

фиг. 2 - общий вид бронебойно-зажигательной пули (продольный разрез).

Патрон содержит гильзу 1 с капсюлем-воспламенителем, снаряженную метательным пороховым зарядом 2 и бронебойно-зажигательной пулей 3. Пуля содержит оболочку 4, рубашку 5, сердечник 6, стаканчик 7 с зажигательным составом 8. В качестве зажигательного состава выбрана взрывозажигательная смесь, которая содержит порошки титана, магния, бора, фторопласта Ф-42 и фторопласта Ф-2М.

Зажигательный состав разработан на основе СВС-композиции, обеспечивающей высокий уровень энерговыделения в бескислородной среде и обладающей достаточно высокой удельной площадью межфазной поверхности.

Новым в предлагаемом изобретении является качественное и количественное соотношение компонентов зажигательного состава. Выбор компонентов и их соотношение определено экспериментально-расчетным путем, также обусловлено тем, что они являются доступными недефицитными продуктами, выпускаемыми отечественной промышленностью.

Патрон с бронебойно-зажигательной пулей работает следующим образом.

Пуля 3, отделившись от гильзы 1, начинает совершать движение по каналу ствола и после выхода из него продолжает движение по определенной траектории. При соударении с преградой оболочка 4 пули разрушается, тем самым освобождая бронебойный сердечник 6, который, внедряясь своей головной частью, пробивает преграду.

Одновременно с этим происходит воспламенение зажигательного состава 8. Стаканчик 7 способствует попаданию зажигательного состава 8 за преграду, тем самым обеспечивая занесение горячих дисперсных частиц продуктов горения (россыпь горячих искр) в заброневое пространство. Так как процесс горения зажигательного состава носит взрывной характер, то при его проникновении в жидкое топливо образуется парокапельная смесь топлива с воздухом, что приводит к зажжению тяжелого дизельного топлива.

Преимуществом модернизированного патрона является его зажигательный состав, благодаря которому обеспечивается надежное зажжение воспламеняющегося вещества с одного попадания.

Основой зажигательного состава является СВС - композиция «титан - бор». Эти компоненты обладают достаточно хорошей адгезией друг к другу и в то же время резко отличаются по механическим свойствам - твердости и пределу текучести. Это позволяет методом механоактивации синтезировать композит, в котором высокодисперсные твердые частицы одного компонента внедрены в относительно крупные пластичные частицы другого.

Если содержание титана и бора будет находиться за пределами указанных в настоящем изобретении значений массовых соотношений, то энергетические характеристики состава в целом не будут удовлетворять требованиям по зажжению тяжелого топлива.

Для обеспечения надежного воспламенения состава при встрече с преградой рекомендуется вводить небольшое количество магния. Однако при его отсутствии проявляемые свойства зажигательного состава не ухудшаются.

Присутствие фторопласта Ф-42 в данной композиции обусловлено тем, что формирование фторполимерного покрытия на частицах композитного порошка не только предотвращает нежелательное окисление при хранении состава, а также улучшает технологические характеристики состава.

При содержании фоторопласта Ф-42 менее 0,6 масс. % наблюдается окисление композитного порошка и снижение характеристик, влияющих на стабильность зажигательного действия. Содержание фторопласта Ф-42 более 1,2 масс. % также недопустимо по причине образования большого количества нежелательных газообразных продуктов, при реакции компонентов титана и бора с фторполимером.

Фторопласт Ф-2М в данном составе является дополнительным окислителем и улучшает технологические свойства. При его содержании более 4,5 масс. % будет образовываться большое количество нежелательных газообразных продуктов. Если фторопласт Ф-2М будет отсутствовать в составе, то за счет увеличения содержания фторопласта Ф-42 назначение всего зажигательного состава также будет выполняться.

Зажигательный состав может быть изготовлен механоактивированным способом с применением известного для такого способа стандартного оборудования.

Предлагаемый патрон с бронебойно-зажигательной пулей подвергся испытаниям, которые заключались в следующем.

Патрон калибра 12,7 мм снарядили бронебойно-зажигательной пулей, в которой размещался стаканчик с зажигательным составом, изготовленным по трем вариантам, в следующем качественном и количественном соотношении компонентов.

Вариант 1, масс. %:

Вариант 2, масс. %:

Вариант 3, мас. %:

Стрельбу патронами, содержащими зажигательный состав, изготовленный по всем трем вариантам, проводили по металлической канистре, наполненной дизельным зимним топливом и установленной за бронеплитой толщиной 10 мм на дальности 100 м. Температура окружающей среды составляла от минус 1 до 1°C. Температура дизельного топлива составляла от 7 до 12°C.

Испытания патронов с бронебойно-зажигательной пулей завершились с положительным результатом, так как все варианты патронов показали 100% зажжение дизельного топлива с одного попадания. Результаты испытаний отражены в таблице.

Таким образом, настоящее изобретение обеспечивает зажжение тяжелого дизельного топлива патроном, содержащим высокоэффективный зажигательный состав, при пробитии бронепреграды с одного попадания.

Источники информации

1. Мельников В.Э. Современная пиротехника. - М., 2014, стр. 251 - 255.

2. Кирилов В.М., Сабельников В.М. Патроны стрелкового оружия. - М., 1980, стр. 123 - 124, 126-126.

3. Мельников В.Э. Современная пиротехника. - М., 2014, стр. 223.