Результат интеллектуальной деятельности: АРТИЛЛЕРИЙСКИЙ МАЛОКАЛИБЕРНЫЙ ПАТРОН УНИТАРНОГО ЗАРЯЖАНИЯ

Изобретение относится к боеприпасам, а более конкретно к артиллерийским малокалиберным патронам унитарного заряжания, снаряды которых характеризуются особым выполнением ведущих поясков.

Уровень данной области техники характеризует унитарный патрон по патенту RU 2086900 C1, F42B 5/02, 5/192, 14/02, 1997 г., предназначенный для артиллерийского нарезного оружия, который включает осколочно-фугасный снаряд с пластмассовым ведущим пояском, закрепленным в канавке на центрирующем утолщении, примыкающим вплотную к дульцу гильзы, содержащей пороховой метательный заряд и средство его воспламенения.

Особенностью описанного патрона является выполнение ведущего пояска литьем под давлением из полиариатной композиции с добавкой фторопласта и нанесение на внутреннюю поверхность гильзы покрытия из легко возгоняющегося металла - цинка, кадмия или его соединения.

Технологические преимущества изобретения заключаются в том, что упругие свойства пластмассового ведущего пояска не требуют упрочнения корпуса под пояском, а выполнение ведущего пояска из литьевого полимерного материала исключает операцию механического фасонирования его профиля, который точно получается при литье.

Функциональные достоинства предложенного полимерного пояска, сравнительно со штатным пояском из меди, состоят в том, что при стрельбе заметно снижается эрозионный износ боевых граней спиральных нарезов ствола пушек.

Это достигается тем, что фторопласт, имеющий низкую вязкость расплава, при литье выходит на поверхность пояска, образуя защитную пленку, стойкую при температурах эксплуатации. Обладая смазочными свойствами, фторопласт снижает коэффициент трения от внедрения пояска в нарезы ствола, динамично возникающего при выстреле.

При этом возгоняющийся металл в виде ионов внутреннего покрытия гильзы, нагреваемый горячими продуктами горения порохового метательного состава, выполняет роль катализатора при формировании на поверхности ствола трибохимического слоя от взаимодействия пластмассы со спиральными нарезами, что значительно снижает их механический износ, то есть повышает живучесть стволов.

Этот прогрессивный способ защиты стволов автоматических пушек сопряжен с технологическими проблемами специфического производства, который требует прецизионной точности инструмента, оснастки и высокой квалификации обслуживания оборудования, что неприемлемо в серийном производстве малокалиберных боеприпасов.

Более технологичным является малокалиберный осколочно-фугасный трассирующий снаряд для артиллерийского патрона, содержащий головной взрыватель, установленный на резьбе в корпусе, оснащенном медным ведущим пояском, ступенчатая камора которого заполнена бризантным взрывчатым веществом, описанный в патенте RU 2354919 C1, F42B 12/20, 14/02, 2007 г., который выбран в качестве наиболее близкого аналога по числу совпадающих признаков.

Особенностью этого малокалиберного снаряда для артиллерийского патрона унитарного заряжания является то, что медный ведущий поясок выполнен посредством высокопроизводительной электродуговой наплавки медной токоведущей присадочной проволоки непосредственно на цилиндрическую поверхность корпуса, камора которого сформирована многопереходным холодным выдавливанием прутковой заготовки из низкоуглеродистой стали, содержащей алюминий и ванадий.

Монолитная композиция, образованная в общей сварочной ванне при наплавке медного ведущего пояска на стальной корпус снаряда, полностью исключает возможность срыва пояска в канале ствола при выстреле. Процесс автоматической электродуговой наплавки медной проволоки на сталь технологически отработан в серийном производстве снарядов.

Наплавку медного ведущего пояска проводят непосредственно на цилиндрическую поверхность корпуса, что, сравнительно со штатной технологией, исключает формирование радиальной канавки сложного профиля под запрессовку обжимом специально изготовленного из трубы медного кольца.

Предложенная сталь корпуса снаряда не калится при температуре плавления меди, то есть не требуется последующий локальный отжиг, и хорошо объемно пластически деформируется, что позволяет использовать холодное выдавливание каморы, исключая отходы металла в стружку.

Ванадий в структуре стали обеспечивает измельчение зерна для упрочнения при объемной деформации корпуса, который лучше сцепляется с медью наплавляемого пояска, так как при этом исключено газообразование, формирующее недопустимые поры.

Алюминий связывает свободный азот, что предотвращает деформационное старение стали корпуса снаряда в течение установленного срока хранения патронов.

Недостаток известной конструкции малокалиберного артиллерийского патрона унитарного заряжания, в частности калибра 23 мм, заключается в том, что повышенным давлением пороховых газов гильза раздувается в затворе пушки с усилием, которое затрудняет ее экстракцию.

В результате динамического ударного нагружения на скате гильзы могут образовываться трещины, поэтому при экстракции гильзы малокалиберного патрона после выстрелов возможны случаи обрыва ее дульца, которое улетает на снаряде, что принципиально ухудшает аэродинамику.

Но более негативным в результате этого является наличие осколков гильзы в затворе пушки, что послужит причиной заклинивания автоматики в боевых условиях, а это недопустимо.

Кроме того, в снаряде для малокалиберного патрона не представляется практически возможным использование более совершенного головного взрывателя, который имеет две дополнительные ступени взведения, что определяет повышение массы и более протяженный посадочный хвостовик по этой причине. Следствием модернизации взрывателя является то, что при его сборке свинчиванием с корпусом снаряда могут быть случаи, когда частицы бризантного снаряжения попадают в резьбовое соединение, неизбежно вызывая детонацию. Подрыв боеприпаса в технологическом потоке недопустим по определению.

Задачей, на решение которой направлено настоящее изобретение, является повышение технологической безопасности при изготовлении артиллерийского патрона с улучшенными служебными и функциональными характеристиками.

Требуемый технический результат достигается тем, что в известном артиллерийском малокалиберном патроне унитарного заряжания, содержащем оснащенный медным ведущим пояском осколочно-фугасный снаряд, соединенный по резьбе с головным взрывателем, взаимодействующим с бризантным наполнением корпуса снаряда, и гильзу с пороховым метательным зарядом, во фланце которой установлен капсюль-воспламенитель, согласно изобретению, на резьбовой части крепления головного взрывателя выполнена ступень меньшего диаметра, формирующая гарантированный зазор относительно корпуса снаряда, к дну которого примыкает свинцовое кольцо, помещенное в пороховом метательном заряде гильзы, которая снаружи покрыта антифрикционным слоем хромата цинка.

Отличительные признаки обеспечили технологическую и функциональную безопасность, повышение показателей назначения патрона, при улучшении аэродинамических качеств снаряда.

Выполнение нижнего торца крепления головного взрывателя с кольцевой проточкой, формирующей гарантированный зазор относительно корпуса снаряда, необходимо для безопасного соединения удлиненного головного взрывателя, дополнительно оснащенного двумя ступенями взведения. Свободный объем сформированного при этом кольцевого зазора исключает защемление фрагментов бризантного наполнения, при завинчивании головного взрывателя в посадочное очко корпуса снаряда.

Этим предотвращается несанкционированное срабатывание бризантного наполнения снаряда в технологическом потоке, то есть обеспечивается безопасность сборочных работ.

Свободное расположение хвостовой части головного взрывателя, диаметр кольцевой проточки которой меньше диаметра его резьбовой части в соединении, обеспечивает более глубокую посадку взрывателя в снаряде. При этом сохраняется геометрический обвод контура снаряда, в котором использован модернизированный головной взрыватель с двумя дополнительными ступенями взведения, имеющий большие длину и массу, чем у штатного взрывателя.

В результате описанного усовершенствования повышается функциональная надежность и эффективность основного действия по назначению патрона в целом.

Фактическое смещение центра масс снаряда по изобретению вперед относительно центра давления улучшает по определению его продольную устойчивость на траектории полета к цели.

Размещение свинцового кольца внутри гильзы, перекрытой дном снаряда, в прямом контакте с пороховым метательным зарядом обеспечивает при высокотемпературном его горении возгонку свинца, пары которого диспергируются в объем генерируемых пороховых газов. Далее, после разделения снаряда с гильзой, пороховые газы транспортируют распределенный в объеме свинец, который активно химически взаимодействует с медью, налипшего слоя на боевые грани спиральных нарезов ствола.

Легколетучее химическое соединение свинца с медью выносится пороховыми газами в атмосферу, чем предотвращается так называемое «омеднение» нарезов ствола, которое препятствует формированию ведущей винтовой пары для раскрутки снаряда вокруг оси при выстреле. В случае набивного пояска может происходить его срыв со снаряда.

Омеднение нарезов ствола заметно снижает его живучесть, что является существенным недостатком боеприпасов при скорострельности автоматических пушек до 1000 выстрелов в минуту.

Выполнение покрытия гильзы предложенного патрона в виде антифрикционного слоя хромата цинка (соли хромовой кислоты химической формулы Zn₂CrO₄) направлено на снижение извлекающего усилия при экстракции гильзы после выстрела, за счет заметного снижения коэффициента трения примыкающих в динамике поверхностей, по сравнению с заменяемым фосфатным покрытием гильзы, окрашенным сверху лаком по штатной технологии.

Этим предотвращается нарушение сплошности гильзы при экстракции, полностью исключается отрыв ее дульца, что обеспечивает функциональную надежность патрона в целом и безопасность автоматической стрельбы очередями.

Следовательно, каждый существенный признак необходим, а их совокупность в устойчивой взаимосвязи являются достаточными для достижения новизны качества, не присущего признакам в разобщенности, то есть поставленная техническая задача решается не суммой эффектов, а новым сверхэффектом 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 серийного изготовления артиллерийских малокалиберных патронов в действующем производстве можно сделать вывод о соответствии критериям патентоспособности.

Сущность изобретения поясняется чертежами, которые имеют чисто иллюстративную цель и не ограничивают объема притязаний формулы. На чертежах изображены:

на фиг.1 - общий вид патрона;

на фиг.2 - вид А на фиг.1;

на фиг.3 - снаряд с наплавным ведущим пояском.

Предложенный артиллерийский патрон включает малокалиберный осколочно-фугасный снаряд 1 (фиг.1 и 3), в закатные кольцевые канавки 2 которого завальцовано дульце гильзы 3, формируя монолитную унитарную конструкцию.

Снаряд 1, оснащенный медным ведущим пояском 4, по резьбе связан с головным взрывателем 5, взаимодействующим с бризантным его наполнением 6.

На нижнем конце резьбовой части головного взрывателя 5 (фиг.2) выполнена посредством кольцевой проточки ступень 7 меньшего диаметра, образующая гарантированный зазор 8 относительно корпуса 9 снаряда 1.

Во фланце гильзы 3 (фиг.1), которая наполнена пороховым метательным зарядом 10, смонтирован осевой капсюль-воспламенитель 11.

Под снарядом 1 непосредственно на пороховом метательном заряде 10 размещено свинцовое кольцо 12 - размеднитель.

Предложенная конструкция патрона универсальна по использованию различных конструкций снарядов: кроме описанного снаряда 1, корпус 9 которого изготовлен точением, а медный ведущий поясок 4 выполнен штатной запрессовкой медного кольца, в радиальную профилированную канавку центрирующего утолщения корпуса 8 из стали 50 (фиг.1), также и более предпочтительный альтернативный вариант осколочно-фугасного снаряда 1, оснащенного наплавным медным ведущим пояском 4 (фиг.3).

В обоих вариантах выполнения снаряда 1 обязательно сохраняются существенные особенности патрона: использование модернизированного головного взрывателя 5 и покрытие гильзы 3 слоем хромата цинка, что обеспечивает взаимозаменяемость при достижении нового качества, заявленного по изобретению.

Выполнение медного ведущего пояска 4 электродуговой наплавкой непосредственно на цилиндрическую поверхность корпуса 9 снаряда 1 (фиг.3), по сравнению с набивным пояском 4, является более производительным и технологичным, обеспечивает монолитность биметаллического соединения с корпусом 9, что исключает срыв поясков 4 при выстреле.

При этом отпадает необходимость протачивания на корпусе 9 снаряда 1 радиальной канавки сложного профиля с рифлениями на дне под запрессовку предварительно подготовленного медного кольца, что трудоемко и менее надежно.

Функционирует артиллерийский патрон следующим образом.

При выстреле форсом пламени от сработавшего капсюля воспламенителя 11 инициируется горение порохового метательного заряда 10 в гильзе 3 с резким подъемом внутри давления и температуры.

Энергией генерируемых пороховых газов при этом возгоняется свинец кольца 12, пары которого диспергируются в объеме.

Когда интенсивность сил, действующих на снаряд 1, от динамично развивающегося внутри гильзы 3 давления газообразной смеси превышает извлекающее усилие замкового соединения структурных элементов патрона, снаряд 1 получает линейное ускорение движения по стволу пушки.

При этом медный ведущий поясок 4, который обтюрирует прорыв газов вперед, врезается в боевые грани спиральных нарезов и образует винтовую пару, в результате чего снаряд закручивается вокруг своей оси для гироскопической стабилизации на полете к цели.

Пары свинца в прямом контакте с медью, налипающей на боевые грани нарезов ствола при механическом деформировании врезающегося пояска 3, образуют легколетучее химическое соединение, которое потоком пороховых газов выносится из ствола, чем предотвращается его омеднение.

После выстрела дульце гильзы 3 механизмом автоматики пушки, захватывающим ее за фланцевую канавку, без проблем извлекается из затвора, потому что наружное покрытие слоя хромата цинка, имеющего низкий коэффициент трения, обеспечивает скольжение, исключая задиры, пригары и прочие препятствия для экстракции.

Испытания стрельбой опытных образцов патронов по изобретению подтвердили целесообразность разработки нового более эффективного авиационного, зенитного боеприпаса для серийных поставок Заказчику.