Результат интеллектуальной деятельности: УНИТАРНЫЙ ПАТРОН

Изобретение относится к боеприпасам для артиллерийского автоматического нарезного оружия, а более конкретно к унитарным малокалиберным патронам, снаряды которых имеют пластмассовое ведущее устройство.

Уровень техники данной области характеризует унитарный патрон, описанный в патенте US 3786760, нац. кл. 102-93, 1974 г., который содержит снаряд с двумя ведущими поясками из поликарбоната, полиамида ПА12 или высокоплотного полиэтилена, сформированными литьем под давлением в кольцевые канавки его центрирующего утолщения.

Недостатком этого боеприпаса является то, что при больших начальных скоростях снаряда не обеспечивается надежное функционирование ведущего устройства из-за недостаточной механической прочности посадки пластмассовых поясков в кольцевых канавках.

Кроме этого, для указанных полимерных материалов температурный диапазон применения ограничен интервалом от минус 54 до 57°С, что неудовлетворительно для малокалиберной артиллерии, где тактико-техническими требованиями по эксплуатации патронов к автоматическому оружию установлен более широкий температурный диапазон от минус 60 до 80°С.

При напряженных режимах стрельбы пластмассовые ведущие пояски в перерывах между очередями разогреваются до 150°C при возобновлении стрельбы должно обеспечиваться правильное функционирование снаряда при этой температуре.

Повышенным требованиям к механической прочности при воздействии больших осевых, радиальных и скручивающих нагрузок на пластмассовые ведущие пояски в температурном диапазоне от минус 60 до 150°С, которые характерны для стрельбы из малокалиберных автоматических пушек, соответствует конструкция унитарного артиллерийского патрона по патенту RU 2086900 C1, F 42 В 5/02, 14/02, 1997 г., выбранного в качестве наиболее близкого аналога.

Известный унитарный патрон содержит гильзу с метательным пороховым зарядом и средством воспламенения, а также снаряд с двумя ведущими поясками из полиарилатной композиции с добавкой фторопласта, сформированными литьем под давлением в специальные кольцевые канавки центрирующего утолщения, которые имеют глубину 0,05-0,07 калибра снаряда и ширину, в 3-5 раз превышающую ее глубину. Канавки имеют сложный профиль и поднутрения для обеспечения механической прочности крепления в них пластмассовых поясков и функциональной надежности в канале ствола при выстреле.

При этом гильза установлена вплотную к центрирующему утолщению, а расстояние от плоскости стыковки центрирующего утолщения с гильзой до пластмассового пояска около 1 мм.

На внутреннюю поверхность гильзы нанесено покрытие из цинка с энергией возгонки не более 150 кДж/моль.

Низкая вязкость расплава фторопласта приводит к тому, что он при формовании литьем выходит на поверхность пояска, образуя защитную пленку, что обеспечивает повышение стойкости пластмассовых ведущих поясков в условиях эксплуатации. Обладая смазочными свойствами, фторопласт играет роль дополнительной смазки боевых граней нарезов в канале ствола.

Возгоняющийся цинк внутреннего покрытия гильзы в виде ионов выполняет роль катализатора при формировании на поверхности канала ствола трибохимического слоя, защищающего ствол от износа.

Недостатком описанного патрона является его уникальность: повышенный базовый размер (от зеркала затвора до конуса пульного входа ствола пушки) по причине размещения на центрирующем утолщении снаряда дополнительного пластмассового ведущего пояска. Это определяет необходимость адекватного протачивания стволов, предназначенных для стрельбы снарядами с медным ведущим пояском, или изготовления специальных стволов с увеличенным базовым размером, который, в частности, для 30-мм снарядов по прототипу составляет 180 мм.

Эти дорогостоящие мероприятия снижают боевую мобильность, так как лишены унификации оружия и боеприпасов.

Задачей, на решение которой направлено настоящее изобретение, является создание нового унифицированного малокалиберного патрона со снарядом, имеющим два пластмассовых ведущих пояска, пригодного для стрельбы из штатных стволов автоматических пушек.

Требуемый технический результат достигается тем, что в известном унитарном артиллерийском малокалиберном патроне, включающем снаряд с двумя пластмассовыми ведущими поясками, сформированными литьем под давлением в специальной формы кольцевые канавки центрирующего утолщения, с торцем которого состыковано дульце гильзы, наполненной пороховым метательным зарядом, согласно изобретению, дульце гильзы укорочено на величину смещения второго от головной части ведущего пояска к донному торцу снаряда, зазор между ведущими поясками по центрирующему утолщению ограничен в диапазоне 3-4 мм, а передний профиль первого ведущего пояска выполнен конгруэнтным конусу пульного входа ствола пушки, при этом наружный диаметр пластмассовых ведущих поясков составляет 1,04-1,05 калибра снаряда, а донный торец снаряда сопряжен с его наружной поверхностью по радиусу 1,0 мм.

Отличительные признаки обеспечили использование предложенных патронов со снарядами, имеющими пластмассовые ведущие поиски, для стрельбы из штатных стволов пушек, предназначенных для стрельбы штатными снарядами с медным ведущим пояском, без каких бы то ни было переделок, так как сохранен базовый размер патрона, соответствующий расстоянию от зеркала затвора до конуса пульного входа ствола пушки (в системах под патрон 30×165 он составляет 173 мм).

При этом сохраняется неизменным объем гильзы для размещения порохового метательного заряда за счет адекватного сокращения длины запоясковой части снаряда, которая размещается в укороченном ее дульце.

Профилирование первого ведущего пояска и смещение обоих поясков к донному торцу снаряда сравнительно с прототипом практически на его ширину позволяет разместить на центрирующем утолщении два пластмассовых пояска при адекватном укорочении дульца гильзы, в которой сохраняется неизменным объем под пороховой метательный заряд.

Выполнение профиля переднего торца первого ведущего пояска конгруэнтным конусу пульного входа ствола пушки обеспечивает смещение снаряда вперед относительно зеркала затвора на 2,0 мм, что уменьшает сравнительно со штатным заходный зазор между первым ведущим пояском и конусом пульного входа ствола до 1,5 мм, обеспечивая этим стабильные баллистические характеристики без повышения давления пороховых газов, так как усилия врезания пластмассового пояска в нарезы ствола значительно ниже, чем медного. Высвобожденное расстояние 2,0 мм используется на запоясковой части снаряда для крепления его в дульце гильзы.

Зазор 3 мм между поясками минимизирован инструментально технологией изготовления канавок с поднутрениями посредством пластической деформации металла корпуса снаряда раскаткой. Зазор величиной 4 мм ограничен общим линейным размером базирования патрона в патроннике ствола пушки.

Жесткое крепление дульца гильзы, укороченного на ширину ведущего пояска, в закатных канавках снаряда обеспечивает заданное извлекающее усилие и, главное, прочность патрона на излом от поперечных нагрузок при снижении патрона на линию досылания в двухствольном автомате при увеличенной площади контакта цилиндрической формы хвостовика снаряда, образованной сопряжением с его донным горцем по радиусу 1,0 мм.

Оптимизированный экспериментально диапазон значений наружного диаметра ведущих поясков обеспечивает надежное функционирование при выстреле.

Пояски на нижнем пределе оптимизированного диапазона диаметра гарантированно обтюрируют пороховые газы метательного заряда.

При стрельбе снарядами с пластмассовыми ведущими поясками, наружный диаметр которых превышает верхний предел заявленного диапазона значений, из ствола выбрасывается срезаемая полимерная стружка, а на поверхности канала ствола может образоваться слой, затрудняющий эксплуатацию оружия при наводке трубкой холодной пристрелки, вставляемой в ствол.

Сопряжение минимальным радиусом донного торца снаряда с его наружной поверхностью, во-первых, обеспечивает увеличение площади контакта в соединении снаряда с гильзой, а во-вторых, позволяет осуществлять их сборку по посадке с гарантированным натягом, без заклиниваний, технологично.

Следовательно, каждый существенный признак необходим, а их совокупность в устойчивой взаимосвязи является достаточной для достижения новизны качества, неприсущей признакам в разобщенности, то есть решается поставленная в изобретении задача - не суммой эффектов, а эффектом суммы признаков.

Проведенный сопоставительный анализ предложенного технического решения с выявленными аналогами уровня техники, из которого изобретение явным образом не следует для специалиста по боеприпасам, показал, что оно не известно, а с учетом возможности промышленного серийного изготовления этих патронов можно сделать вывод о соответствии критериям патентоспособности.

Сущность изобретения поясняется чертежом, где схематично изображены:

на фиг.1 - общий вид патрона в разрезе;

на фиг.2 - вид А на фиг.1;

на фиг.3 - положение патрона в стволе при заряжании:

"а" - штатного патрона с медным ведущим пояском;

"б" - патрона по патенту 2086900 (прототип);

"в" - патрона по предлагаемому изобретению.

Патрон (фиг.1) включает снаряд 1 и гильзу 2, геометрически и кинематически связанные между собой посредством обжима дульца гильзы 2 в закатные канавки корпуса снаряда 1.

Снаряд 1 оснащен двумя пластмассовыми ведущими поясками 4, головным взрывателем 5 и наполнен взрывчатым веществом 6.

Пластмассовые ведущие пояски 4 закреплены на центрирующем утолщении корпуса снаряда 1, в радиальных канавках специального профиля, литьем под давлением.

В гильзе 1 помещен пороховой метательный заряд 7, а в донной ее части укреплено инициирующее устройство 8.

Пример выполнения 30-мм патрона по изобретению

Общая длина предложенного патрона (фиг.1) и снаряда 1 идентичны длине штатного патрона и снаряда с медным ведущим пояском (фиг.3а и 3в), а длина "L" дульца гильзы 2 укорочена на 6 мм, что определяет высоту гильзы 2 предлагаемого патрона - 159 мм.

Свободный объем гильзы 2 для размещения порохового метательного заряда 7 остался неизменным за счет адекватного сокращения длины запоясковой части снаряда 1.

Геометрия радиальных канавок на центрирующем утолщении корпуса снаряда 1 под пластмассовые ведущие пояски 4 шириной "h", формируемые и закрепляемые литьем под давлением, соответствует описанной в патенте 2086900, исходя из расчета на функциональную прочность. Наружный диаметр поясков 4 равен 31,3 мм.

Зазор между поясками 4 составляет 3-4 мм, что определено технологическими возможностями изготовления радиальных канавок с поднутрениями для их крепления.

Второй (по чертежу) поясок 4 примыкает к дульцу гильзы 2 через буртик "z" центрирующего утолщения корпуса снаряда 1, равный 1,0 мм, который служит технологическим упором при сборке патрона.

Конический передний профиль с углом 6° первого пояска 4, конгруэнтный конусу пульного входа ствола пушки (фиг.2 и 3в), позволяет разместить патрон в патроннике штатного ствола пушки за счет уменьшения зазора между этими сопрягаемыми поверхностями до 1,5 мм (против 3,5 мм в штатном патроне),что достаточно для плавного врезания пластмассового пояска 4 в нарезы ствола при выстреле.

Замена хвостового конуса штатного снаряда (фиг.2а), длина которого равна 4 мм, на сопряжение донного торца снаряда 1 с его наружной поверхностью по радиусу r=1,0 мм обеспечила беспрепятственное его соединение с дульцем гильзы 2 при сборке по посадке с гарантированным натягом, при увеличении площади механического контакта этих соединяемых элементов патрона при укороченной длине дульца гильзы 2.

Для сохранения поперечной жесткости соединения гильзы 2 со снарядом 1 увеличена ширина ребер жесткости при патронировании дульца гильзы в закатные канавки. В предложенном патроне извлекающее усилие снаряда 1 из гильзы 2 составляет 2500-3700 кг, что на 400 кг выше, чем в штатном патроне.

Описанные конструктивные особенности артиллерийского патрона гарантированно обеспечивают его вхождение в штатный патронник автоматических пушек и нормальное функционирование при напряженных режимах стрельбы, что характеризует патрон как универсальный.