Пороховой заряд и устройство для его изготовления

 

Изобретение относится к конструкциям пороховых зарядов на основе нитроцеллюлозы, пластифицированной труднолетучим растворителем, устройствам для их изготовления и может быть использовано в артиллерийских и ракетных системах, применяющих тонкосводные заряды с малым временем горения. Изобретение направлено на создание конструкции заряда, изготавливаемого непрерывным методом формования, и устройства, позволяющего изготавливать заряд с высокой производительностью и одинаковой толщиной горящей поверхности. Пороховой заряд выполняется в виде цилиндрической шашки-моноблока с одним или несколькими концентрично расположенными рядами радиально направленных тонкосводных лучей, отходящих от концентрично расположенных колец, причем толщина лучей равна толщине колец. Устройство содержит матрицу с установленными в ней иглодержателем и иглой и снабженной фильерой, состоящей из нескольких дисков, формирующих ее впускную и выпускную грани и имеющих соединительные спицы. Фильера установлена на выходе из матрицы. Выпускная грань фильеры выполнена с одним или несколькими рядами концентрично расположенных и радиально направленных рассекателей, которые образуют концентричные ряды щелей и кольцевые зазоры между рядами, имеющие ширину, равную ширине щелей, причем наружный ряд рассекателей образован в теле выпускного диска фильеры, а последующие ряды рассекателей соединены кольцевыми перемычками, жестко соединенными со спицами последующего диска фильеры, а впускной диск фильеры закреплен спицами с иглодержателем. 2 с. и 2 з.п. ф-лы, 1 табл., 7 ил.

Изобретение относится к конструкциям пороховых зарядов на основе нитроцеллюлозы, пластифицированной труднолетучим растворителем, устройствам для их изготовления и может быть использовано в артиллерийских и ракетных системах с малым временем горения, широко применяющих тонкосводные заряды.

Известно применение в качестве тонкосводных зарядов пороховых трубок небольшого диаметра, связанных в пучок, при этом количество трубок достигает нескольких десятков штук /Горст А.Г. Пороха и взрывчатые вещества. - М.: Машиностроение, 1972, стр. 159-162; пат. США N 3729349, кл. 149-2, опубл. 24.04.73/. Изготовление пороховых зарядов такого типа представляет большие производственные трудности, связанные со значительными затратами энергоресурсов и трудозатрат.

Известны конструкции порохового заряда в виде моноблока цилиндрической формы с многочисленными цилиндрическими каналами (Рудников М.А., Левкович Н. А. , Быстров И.В. и др. Взрывчатые вещества и пороха. - М.: "Госиздательство оборонной промышленности", 1955, стр. 317-320). Однако заряды такой конструкции в конце горения распадаются на отдельные части. Эти части составляют около 20% от веса заряда, что существенно ухудшает баллистические характеристики порохового заряда.

Известна конструкция порохового заряда, состоящего из нескольких скрепленных между собой пороховых элементов. (пат. США N 3256819, кл. 102-98, опубл. 21.06.66). Такой заряд состоит из центрального цилиндрического сердечника, к которому крепятся элементы, боковая поверхность последних выполнена по инволюте круга. Для повышения механической прочности внутри элементов вмонтированы подкрепляющие мембраны. Данная конструкция заряда взята в качестве ближайшего аналога предлагаемой конструкции заряда. К недостаткам известной конструкции порохового заряда следует отнести невозможность его изготовления в виде моноблока непрерывным методом формования. Предварительно должны быть изготовлены отдельные пороховые элементы с последующим их скреплением. Сборка такой конструкции заряда является весьма трудоемкой со значительными затратами ручного труда.

Технической задачей изобретения является устранение указанных недостатков.

Поставленная задача решается созданием конструкции порохового заряда, выполненного в виде цилиндрической шашки с отходящими от нее, вдоль образующей, тонкосводными лучами, при этом шашка представляет собой моноблок с одними или несколькими концентрично расположенными рядами радиально направленных тонкосводных лучей, отходящих от концентрично расположенных колец, причем толщина лучей равна толщине колец.

На фиг. 1 представлено поперечное сечение порохового заряда согласно изобретению.

Заряд выполнен с рядами радиальных лучей 1, отходящих от концентрично расположенных колец 2. Лучи выполнены тонкосводными, их толщина равна толщине колец.

Предлагаемая конструкция порохового заряда в виде многолучевого тонкосводного моноблока обеспечивает высокую скорость горения, полноту сгорания всех элементов заряда и может быть изготовлена непрерывным методом экструзии.

Изготовление предлагаемой конструкции заряда может быть осуществлено с помощью предлагаемого устройства.

Известна конструкция устройства для изготовления тонкосводных пороховых трубок (Горст А.Г. Пороха и взрывчатые вещества. - М.: Машиностроение, 1972, стр. 154). Устройство содержит матрицу, иглодержатель и иглу. Однако, как указывалось выше, изготовление зарядов в виде связки тонкосводных трубок имеет ряд серьезных недостатков.

Там же описана конструкция устройства, состоящего из матрицы и иглодержателя с закрепленными в нем несколькими иглами для получения многоканальных шашек-моноблоков, принятая в качестве ближайшего аналога изобретения. Однако данная конструкция устройства из-за малой жесткости игл не позволяет получить изделия с равной толщиной свода. Вследствие разносводности при горении такие заряды распадаются на отдельные элементы, что существенно ухудшает баллистические характеристики изделия.

Технической задачей изобретения является создание устройства, позволяющего получать моноблочный тонкосводный пороховой заряд методом непрерывной экструзии с высокой производительностью и одинаковой толщиной горящего свода.

Задача решается созданием конструкции, содержащей матрицу с установленными в нем иглодержателем и иглой и снабженной фильерой, состоящей из нескольких дисков, формирующих ее впускную и выпускную грани и имеющих соединительные спицы. Фильера установлена на выходе из матрицы. Выпускная грань фильеры выполнена с одним или несколькими рядами концентрично расположенных и радиально направленных рассекателей, которые образуют концентричные ряды щелей и кольцевые зазоры между рядами, имеющие ширину, равную ширине щелей, причем наружный ряд рассекателей образован в теле выпускного диска фильеры, а последующие ряды рассекателей соединены кольцевыми перемычками, в свою очередь жестко соединенными со спицами последующего диска фильеры, а впускной диск фильеры закреплен спицами с иглодержателем. С целью формирования выпускной грани фильеры кольцевые перемычки рассекателей смещены друг относительно друга вдоль оси матрицы на ширину диска, длина рассекателей выпускного диска равна толщине диска, а длина рассекателей внутренних дисков равна толщине данного диска и расстоянию от него до выпускной грани. Для обеспечения полноты сгорания получаемых зарядов рассекатели каждого внутреннего диска смещены на половину шага относительно рассекателей последующего наружного диска, а угол заточки рассекателей со стороны движения потока составляет 15-30^o, что позволяет исключить застойные зоны и снизить сопротивление при движении пороховой массы.

На фиг. 2 представлен общий вид устройства для изготовления порохового заряда; на фиг. 3 - выпускная грань фильеры устройства; на фиг. 4 - фрагмент рассекателя в увеличенном масштабе и показан угол заточки рассекателя.

Устройство для изготовления (формования) моноблочного тонкосводного порохового заряда содержит матрицу 3, на выходе из которой установлена фильера, состоящая в приведенном примере из трех дисков 4, 5, 6. Впускной диск 4 выполнен с иглодержателем 7, иглой 8 и спицами 9, которыми диск скреплен с иглодержателем 7, выпускной диск 6 выполнен с рассекателями 10, которые образованы в теле диска фрезерованием подобно зубьям в планетарной шестерне. Рассекатели образуют ряд прямоугольных щелей, со стороны движения потока они заточены с углом заточки 15-30^o. Диск 5 также выполнен с рассекателями 11, и поскольку они выполнены в средней части диска, то соединены между собой кольцевой перемычкой 12, которая спицами 13 жестко соединена с телом диска 5. Рассекатели 11 со стороны движения потока также заточены с углом заточки 15-30^o.

Собранные вместе диски формируют фильеру, выпускная грань которой (фиг. 3) имеет два ряда концентрично расположенных и радиально направленных рассекателей 10 и 11, которые образуют два ряда щелей 14 и два кольцевых зазора 15. Ширина щелей равна ширине кольцевых зазоров для того, чтобы у изготовленных с помощью данного устройства пороховых зарядов лучи и кольца, из которых они исходят, сгорали одновременно.

Длина рассекателей 10 выпускного диска 6 равна толщине диска, так как они выполнены в его теле, а длина рассекателей 11 внутреннего диска 5 равна толщине этого диска и расстоянию от диска до выпускной грани, т.е. равна суммарной толщине дисков 5 и 6.

Кроме того, рассекатели 11 внутреннего диска 5 смещены на половину шага относительно рассекателей 10 диска 6, в результате обеспечивается полнота сгорания получаемого заряда.

Устройство для изготовления порохового заряда работает следующим образом.

Экструдируемая пороховая масса под действием развиваемого экструдером давления поступает в матрицу 3, заполняет ее и продавливается сквозь диски 4, 5, 6 через два ряда щелей 14, два кольцевых зазора 15 и выходит из фильеры в виде моноблочного тонкосводного заряда с двумя рядами прямоугольных лучей. Жесткость рассекателей позволяет достигнуть постоянной толщины лучей в пороховом заряде и тем самым обеспечить одновременное сгорание всех элементов заряда.

На фиг. 5 представлены пороховые заряды различных диаметров с одним рядом лучей, полученных с помощью предлагаемого устройства.

На фиг. 6 представлен пороховой заряд, полученный на предлагаемом устройстве, с двумя рядами лучей.

На фиг. 7 представлена фильера предлагаемого устройства с тремя концентрично расположенными рядами рассекателей и центральным иглодержателем для изготовления пороховых зарядов с тремя рядами лучей.

Изготовление таких зарядов не представляет технических трудностей и может осуществляться методом непрерывной экструзии через соответствующую матрицу с высокой степенью автоматизации технологического процесса.

Пороховые заряды предлагаемой конструкции в виде тонкосводного моноблока и заряды в виде пучка трубчатых элементов испытаны в натурных артиллерийских и ракетных системах. В таблице приведены сравнительные результаты испытаний зарядов.

Как видно из данных таблицы, моноблочные тонкосводные пороховые заряды нормально функционируют в широком температурном диапазоне как в ракетных двигателях, так и в артиллерийских пушках при давлении в несколько тысяч атмосфер.

Трудоемкость изготовления моноблочных зарядов для ракетных систем в 4-5 раз ниже за счет исключения ряда контрольных операций, а для артиллерийских систем исключаются такие трудоемкие операции, как усреднение трубок, вязка пучков и др.

Формула изобретения

1. Пороховой заряд, выполненный в виде цилиндрической шашки с отходящими от нее вдоль образующей тонкосводными лучами, отличающийся тем, что заряд выполнен в виде шашки-моноблока с одним или несколькими концентрично расположенными рядами радиально направленных тонкосводных лучей, отходящих от концентрично расположенных колец, причем толщина лучей равна толщине колец.

2. Устройство для изготовления порохового заряда, содержащее матрицу, установленные в ней иглодержатель и иглу, отличающееся тем, что оно снабжено фильерой, состоящей из нескольких дисков, формирующих ее впускную и выпускную грани и имеющих соединительные спицы, установленной на выходе из матрицы, при этом выпускная грань фильеры выполнена с одним или несколькими рядами концентрично расположенных и радиально направленных рассекателей, которые образуют концентричные ряды щелей и кольцевые зазоры между рядами, имеющие ширину, равную ширине щелей, причем наружный ряд рассекателей образован в теле выпускного диска фильеры, а последующие ряды рассекателей соединены кольцевыми перемычками, жестко соединенными со спицами последующего диска фильеры, а впускной диск фильеры закреплен спицами с иглодержателем.

3. Устройство по п.2, отличающееся тем, что кольцевые перемычки смещены друг относительно друга вдоль оси матрицы на ширину диска, длина рассекателей выпускного диска равна толщине диска, а длина рассекателей внутренних дисков равна толщине данного диска и расстоянию от него до впускной грани, причем рассекатели каждого внутреннего диска смещены на половину шага относительно рассекателей последующего наружного диска.

4. Устройство по пп.2 и 3, отличающееся тем, что угол заточки рассекателей со стороны движения потока составляет 15 - 30^o.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4, Рисунок 5, Рисунок 6, Рисунок 7, Рисунок 8