Результат интеллектуальной деятельности: ВЫСТРЕЛ ДЛЯ ПОДСТВОЛЬНОГО ГРАНАТОМЕТА

Изобретение относится к боеприпасам, а более конкретно к осколочным снарядам с оболочкой, имеющей канавки для равномерного дробления на осколки, и может быть использовано для винтовочных гранат.

Уровень данной области техники характеризует артиллерийский малокалиберный снаряд с осколочным корпусом заданного дробления, которое формируется посредством пилообразного профиля внутренней поверхности, сформированного поперечными канавками с многогранными рифлениями, распределенными по периметру (см. патенты RU № 2080549 и № 2080550, F42B 12/24, 1997 г.).

Эти снаряды имеют взрывчатое наполнение, ведущий поясок и головной взрыватель.

Корпус снаряда изготавливается многопозиционной штамповкой из прутковой заготовки, холодным выдавливанием с межоперационной термохимической обработкой. Процесс характеризуется высокими производительностью и коэффициентом использования металла.

Регулярность дробления оболочки корпуса снаряда 0,95 обеспечивается формой рифлений и оптимальной глубиной канавок.

Толщина перемычек пилообразного профиля выбрана в диапазоне 0,25-0,45 толщины оболочки корпуса.

При толщине перемычки меньше 0,25 толщины оболочки не обеспечивается конструкционная прочность корпуса при выстреле, что может служить причиной преждевременного разрыва. В результате искажается поле разлета осколков, которые блокируются в конгламераты из нескольких осколков, заметно снижается скорость поражающих элементов.

При толщине перемычки более 0,45 толщины оболочки не гарантируется разделение корпуса по профилю заданной геометрии, потому что вырождается разрушающее действие газового клина продуктов детонации взрывчатого вещества в мелких рифлениях.

Повышенный выход полезных осколков по известным техническим решениям позволил уменьшить толщину оболочки и увеличить массу взрывчатого вещества, чем повысить кинетику поражающих элементов и эффективность изделия по основному назначению.

Корпус дробится на осколки оптимальной массы 0,25 г с коэффициентом формы меньше 1,5.

Однако продолжением достоинств являются присущие недостатки, а именно технологическая и инструментальная сложность изготовления осколочных корпусов в длительном многопереходном процессе холодного выдавливания, которые определяют высокую стоимость изделия.

Кроме того, при изготовлении осколочных корпусов снарядов объемной штамповкой, в процессе которой формируются многогранные рифли поперечных канавок, формируемых локализаторов разрушений может быть недостаточно для гарантированного дробления оболочки на поражающие элементы заданной массы и конфигурации. Это объясняется анизотропией механических свойств в различных направлениях корпуса по величине, так в поперечном направлении они меньше, чем в продольном из-за наличия кристаллографически ориентированной текстуры металлопроката прутковой заготовки.

При подрыве штампованных корпусов снарядов преимущественно получаются осколки удлиненной формы или образуются конгломераты из 2-3 поражающих элементов заданной формы, что резко снижает эффективность основного действия, особенно малокалиберных осколочных боеприпасов.

Отмеченные недостатки устранены в выстреле для подствольного гранатомета, описанном в патенте RU 2171964, F42B 12/24, 2000 г., в котором осколочный рифленый корпус жестко связан с камерой сгорания метательного порохового заряда, выполненной под диаметр форкамеры ствола оружия с гарантированным минимальным зазором, по так называемой «безгильзовой схеме» компактного и мобильного в стрельбе боеприпаса, выбранном по большинству совпадающих признаков в качестве наиболее близкого аналога предложенному.

Известный артиллерийский выстрел для гранатомета содержит боевую часть, включающую осколочный корпус, взрывчатое наполнение которого взаимодействует с головным взрывателем, закрепленным в переходнике корпуса, оснащенном ведущим устройством, и камеру сгорания в хвостовике гранаты, в которой размещен метательный пороховой заряд, закрытый диафрагмой с распределенными сопловыми отверстиями, несущей центральный капсюль-воспламенитель, а сверху нагруженный пластинчатой пружиной.

Хвостовик, сопрягаемый с профилем форкамеры ствола оружия, выполняет функции поршня с минимальным кольцевым зазором в стволе (пневмоцилиндре), куда струйно выбрасываются пороховые газы из камеры сгорания, что обеспечивает необходимый импульс метания, развиваемый на длине хвостовика.

Конструкция выстрела, в котором перераспределена масса структурных элементов в сторону увеличения боевой части, характеризуется повышенной эффективностью поражения, более технологична и удобна в применении, так как исключена экстракция гильзы, что повышает скорострельность оружия.

Ведущее устройство выполнено с готовыми выступами, сопрягаемыми с нарезами ствола оружия, что обеспечивает возможность дульного заряжания выстрела вручную.

Характерной особенностью осколочного корпуса гранаты является дополнительное выполнение на наружной поверхности поперечных канавок симметрично углублениям пилообразного профиля внутренней поверхности каморы.

Толщина перемычки корпуса, сформированная поперечными канавками снаружи и углублениями внутреннего профиля, составляет 0,25-0,45 толщины оболочки, что согласуется с рекомендациями теории конструирования корпусов боеприпасов с полуготовыми осколками и практикой эффективного и функционально надежного их применения по назначению.

В известном боеприпасе гарантированно обеспечивается заданное дробление оболочки на поражающие элементы необходимой массы и формы, потому что мерное разделение корпуса на кольца происходит при симметричном двухстороннем действии поперечных канавок как концентраторов напряжений, ослабляющих оболочку корпуса и формирующих плоскости сдвига.

Разрушение кольцевых фрагментов в продольном направлении происходит по типу многогранного хрупкого отрыва, заданного конфигурацией рифлей.

Недостатком известного выстрела является высокая трудоемкость изготовления объемной штамповкой рифленого корпуса гранаты совместно с хвостовиком сложного профиля, иной конфигурации, требующих дополнительного инструмента, оснастки, технологических операций, что затрудняет практическое изготовление в серийном производстве.

Кроме того, установка головного взрывателя в очко корпуса по посадке с натягом не исключает перекосов, что является причиной аэродинамического торможения гранаты из-за возникающей нутации на траектории полета боеприпаса с относительно невысокой скоростью вращения. Это ухудшает кучность стрельбы и снижает дальность полета осколочного боеприпаса.

В известной гранате для компенсации конструктивных изъянов используется дополнительный аэродинамический обтекатель, который крепится в закатных канавках несущего головной взрыватель цилиндрического переходника корпуса.

Однако размещение головного взрывателя на корпусе гранаты снижает осколочное действие из-за физического уменьшения числа кольцевых рядов полуготовых осколков.

Задачей, на решение которой направлено настоящее изобретение, является упрощение конструкции и технологии изготовления боеприпаса и повышение эффективности показателей назначения.

Требуемый технический результат достигается тем, что известный выстрел для подствольного гранатомета, содержащий головной взрыватель, осколочный корпус с донной частью, наполненный взрывчатым веществом, локализаторы дробления, кольцевые канавки, выполненные снаружи корпуса и образующие в продольном сечении пилообразный профиль с перемычками 0,25-0,45 толщины стенки корпуса, ведущие выступы под нарезы ствола и метательный заряд, расположенный в закрепленной на донной части корпуса камере сгорания, в которой выполнены сопловые отверстия и размещен центральный капсюль-воспламенитель, при этом на наружной поверхности камеры сгорания сформирован обтюратор в форме кольцевых поднутрений, согласно изобретению снабжен примыкающей изнутри к корпусу втулкой, а локализаторы дробления представляют собой перфорацию, выполненную во втулке и расположенную вдоль перемычек наружного пилообразного профиля корпуса, причем донная часть корпуса выполнена автономно и соединена с корпусом по посадке с гарантированным натягом через прослойку из эпоксидного герметика, расположенного в кольцевых проточках корпуса, а головной взрыватель установлен в отверстии конического переходника, выполненного заодно с корпусом, изготовленным из трубчатой заготовки, при этом ведущие выступы размещены на середине корпуса.

Отличительные признаки упростили технологию изготовления боеприпаса механическим резанием из тонкостенной трубчатой заготовки с одновременным формированием конического переходника, имеющего аксиальное посадочное резьбовое отверстие под соосную установку головного взрывателя.

При этом формируется аэродинамическая форма головной части гранаты, что позволило исключить аэродинамический обтекатель, высвободив тем самым место для размещения двух дополнительных поясов рифлений, на четверть увеличивающих количество полуготовых поражающих элементов гранаты в тех же массогабаритных параметрах.

Предложенная простая конструктивная схема выполнения локализаторов разрушения исключает многопереходное прессование наружного и внутреннего сложного профиля дорогостоящим штамповым инструментом с межоперационной термохимической обработкой.

Предложенная конструкция локализаторов проста и эффективна по формированию направленных на слабые сечения перемычек корпуса газовых клиньев, вдоль которых происходит его поперечное дробление на пояса, при условии, что радиальное дробление корпуса при подрыве наполнения эффективно по определению.

Перфорации в картонной втулке при детонации наполнения формируют газовые клинья, направленные на деформацию слабых сечений корпуса в перемычках, толщина которых оптимизирована.

Связь автономно изготавливаемой донной части корпуса с рифленным по наружной поверхности резанием корпусом по посадке с гарантированным натягом, через прослойку эпоксидного герметика в кольцевых проточках на сопрягаемой поверхности донной части корпуса, образует монолитное прочное соединение, которое при взрыве не разрушается. Донная часть корпуса при подрыве дробится на осколки.

Выполнение рифлений на наружной поверхности трубчатой заготовки резанием технологически проще, чем изнутри любыми приемами.

Формируемый при сборке оболочки гранаты сальник с эпоксидным уплотнителем на поверхности совмещения донной части с корпусом герметично изолирует внутренний объем гранаты и дополнительно упрочняет связь соединяемых деталей в конструктивное и функциональное монолитное единство.

Кольцевые канавки (рифли трапецеидальной формы) на наружной поверхности корпуса, выполненные более глубокими, сравнительно с прототипом (по определению эффективнее дробящие оболочку, чем аналогичные рифления изнутри), не оказывают аэродинамического торможения гранаты в полете со скоростями 75-80 м/с, так как приграничный слой набегающего потока коническим переходником отрывается от контура боеприпаса.

Конструктивные усовершенствования гранаты определили изменение массового соотношение осколочной оболочки и взрывчатого наполнения в сторону увеличения последнего для повышения поражающего осколочного действия боеприпаса. При этом центр масс гранаты сместился к головной части, что определило центральное местоположение ведущего устройства (готовых выступов под нарезы ствола, расположенных на середине корпуса), для продольной стабилизации гранаты при движении в стволе.

Выполнение на наружной поверхности камеры сгорания кольцевых поднутрений, направленных в сторону головной части, формирует в форкамере ствола оружия при стрельбе газодинамический затвор из переуплотненных продуктов горения метательного порохового заряда, обеспечивая тем самым обтюрацию, предотвратив нерациональное их истечение. При этом достигается увеличение дальности стрельбы, сравнительно с прототипом, на 12%.

Следовательно, каждый существенный признак необходим, а их совокупность в устойчивой взаимосвязи является достаточной для достижения новизны качества, не присущего признакам в разобщенности, то есть поставленная в изобретении техническая задача достигается не суммой эффектов, а новым сверхэффектом суммы признаков.

Сущность изобретения поясняется чертежом, где изображен предлагаемый выстрел для подствольного гранатомета.

В корпусе 1 гранаты установлен штатный головной взрыватель 2 контактного действия, капсюль-детонатор 3 которого размещен внутри взрывчатого наполнения 4.

Головной взрыватель 2 аксиально расположен в центральном резьбовом отверстии переходника 5 конической формы, который выполнен токарной обработкой толстостенной трубчатой заготовки заодно с корпусом 1.

На наружной поверхности корпуса 1 механическим резанием выполнен продольный ряд трапецеидальных кольцевых канавок 6, формирующих перемычки ослабленного сечения толщиной 0,25-0,45 толщины оболочки корпуса 1.

В продольном сечении корпуса 1 рифли канавок 6 образуют переменный профиль оболочки гранаты пилообразной формы для организации направленного дробления на кольцевые пояса.

Между взрывчатым наполнением 4 и корпусом 1 изнутри помещена картонная цилиндрическая втулка 7 с перфорациями 8, расположенными симметрично вдоль кольцевых канавок 6. Перфорации 8 выполняют функции локализаторов дробления корпуса 1 по перемычкам под канавками 6, формируя направленные газовые клинья продуктов детонации на концентраторы напряжений пилообразного профиля корпуса 1.

В средней части корпуса 1 выполнены ведущие выступы 9, спрофилированные под наклонные нарезы ствола оружия.

Автономно изготовленная донная часть 10 сопряжена с корпусом 1 по посадке с гарантированным натягом. При этом на поверхности сопряжения донной части 10 имеются две кольцевые проточки 11, заполняемые при сборке с корпусом 1 эпоксидным герметиком 12, предварительно нанесенным тонким слоем на сопрягаемые поверхности. Кольцевые проточки 11 с эпоксидным уплотнителем 12 выполняют роль сальника в соединении донной части 10 с корпусом 1.

Эпоксидный герметик 12 после отверждения способствует жесткому креплению корпуса 1 на донной части 10 и уплотняет их соединение.

Донная часть 10 снизу имеет выступающий за габарит кольцевой фигурный фланец 13, на который завальцован открытый торец камеры сгорания 14, формируя хвостовик гранаты, неотделимый на траектории полета.

Донная часть камеры сгорания 14 представляет собой диафрагму с распределенными сопловыми отверстиями 15.

Конфигурация хвостовика соответствует профилю форкамеры ствола оружия, при этом на наружной поверхности камеры сгорания 14 выполнены поднутрения 16, направленные в сторону головной части, выполняющие функции обтюратора при стрельбе.

Камера сгорания 14 наполнена метательным пороховым зарядом 17, закрытым уплотнительной прокладкой 18, выполненной в форме пластинчатой пружины, на которую опирается фланец 13 донной части 10, поджимая метательный пороховой заряд 17 в служебном обращении в качестве картуза.

В диафрагме камеры сгорания 14 смонтирован центральный капсюль-воспламенитель 19, взаимодействующий с метательным пороховым зарядом 17.

Готовый профиль ведущих выступов 6, размещенных посередине корпуса 1, обеспечивает гранате самоустановку скольжением по боевым граням наклонных нарезов ствола при дульном заряжании и центрирование выстрела при движении по стволу гранатомета при стрельбе. Ширина выступов 6 выполнена сопоставимой с шириной наклонных нарезов в стволе, с гарантированным зазором, так как обтюрация осуществляется хвостовиком гранаты (поднутрениями 16 камеры сгорания 14) в форкамере ствола.

Боеприпас устанавливается с дульного торца ствола оружия, базируясь ведущими выступами 9 в наклонных нарезах ствола. При этом загранатный объем ствола оружия образует камеру низкого давления для пороховых газов сгорающего метательного порохового заряда 17.

При стрельбе импульс от капсюля-воспламенителя 19 поджигает пороховой заряд 17, продукты горения которого через сопловые отверстия 15 диафрагмы камеры сгорания 14 истекают в форкамеру ствола оружия, где накапливаются, так как в кольцевых поднутрениях 16 образуется газодинамический затвор из переуплотненных газообразных продуктов горения заряда 17, который обтюрирует радиальный зазор между хвостовиком гранаты и форкамерой ствола оружия.

Под действием давления пороховых газов в форкамере происходит поступательное движение хвостовика гранаты с ее вращением по нарезам в стволе посредством взаимодействия ведущих выступов 9. Разгон и закрутка гранаты (достаточная для продольной стабилизации в полете) осуществляются на длине хвостовика, при этом начальные скорости вращения и линейная достигают заданных значений.

При встрече с преградой срабатывает инерционно-реакционный взрыватель 2, импульсом от капсюля-детонатора 3 которого инициируется детонация взрывчатого вещества 4.

Сформированные резанием кольцевые канавки 6 трапецеидальной формы создают в корпусе 1 концентраторы напряжений и образуют плоскости пластического сдвига, по которым при нагружении ударной и детонационной волнами от взрыва наполнения 4 происходит поперечное разрушение корпуса 1.

Продольное дробление корпуса 1 по перемычкам ослабленного кольцевыми канавками 6 сечения происходит под действием остронаправленных газовых клиньев, сформированных перфорациями 8 втулки 7, - локализаторов дробления.

Таким образом, пилообразный профиль наружной поверхности корпуса 1, образованный рядами кольцевых канавок 6, и симметричные им перфорации 8 втулки 7, примыкающей к корпусу 1 изнутри, формируют переменную толщину разрушаемой оболочки по ослабленным сечениям направленной энергией продуктов детонации взрывчатого вещества 4, обеспечивая заданное дробление с образованием поражающих элементов необходимых массы и формы.

Испытания опытных образцов гранат предложенной конструкции проводились согласно ГОСТ В 25430-82 в бронеяме с уловителями из опилок.

Анализ фрагментации проводился с помощью методики первичной оценки спектров, реализующей в комплексе: построение гистограмм, селекцию фаз, балансо-массовый подход и новое определение приоритета по сумме мест (среднеарифметической и вероятностной, по нижнему пределу).

Сравнительные испытания на осколочность предложенной конструкции и гранаты по прототипу подтвердили превосходство гранаты по изобретению.

При этом раздельное изготовление элементов организованного дробления корпуса гранаты на осколки в виде кольцевых канавок наружной поверхности токарной обработкой из трубчатой заготовки с использованием локализаторов дробления изнутри в форме перфораций картонной втулки существенно упростило технологию изготовления боеприпаса при заметном снижении стоимости работ и капитальных вложений.

Этому же способствует автономное изготовление резанием донной части корпуса и исключение головного обтекателя.

Сборка гранаты из простых структурных элементов не требует специальной высокой квалификации работников.

После госиспытаний в установленном порядке предложенная граната для подствольного гранатомета может быть рекомендована на вооружение в войска.

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 артиллерийских патронов для подствольного гранатомета можно сделать вывод о соответствии критериям патентоспособности.