Заряд к артиллерийскому орудию и трубчатый пороховой элемент заряда артиллерийского орудия
Изобретение относится к конструкциям артиллерийских зарядов, выполненных из трубчатых порохов. Заряд к артиллерийскому орудию содержит навеску трубчатых пороховых элементов, сформированную с предельной вместимостью не менее 0,25 плотности пороха. Диаметр навески составляет не более 41 наружного диаметра порохового элемента. Навеска размещена в тканевом картузе. Заряд может быть оснащен дополнительной навеской, размещенной в одном или нескольких тканевых картузах. Трубчатый пороховой элемент заряда артиллерийского орудия выполнен с соотношением диаметра канала к толщине горящего свода 1,1-4,2, а отношение длины к наружному диаметру не более 125. Изобретение обеспечивает безопасную скорость нарастания давления пороховых газов, требуемую стабильность горения и малый разброс начальных скоростей снаряда, что позволяет повысить кучность и меткость стрельбы. 2 с. и 3 з.п. ф-лы, 4 ил.
Изобретение относится к боеприпасам, в частности к конструкции артиллерийских зарядов, и может найти широкое применение при производстве артиллерийских зарядов из трубчатых порохов.
Как известно, артиллерийские боеприпасы широко применяются при ведении боевых действий и постоянно совершенствуются, поэтому требуется улучшение и зарядов для них. Заряды из трубчатых порохов применяются для комплектации выстрелов как унитарного, так и раздельно-гильзового заряжания. Особенностью трубчатых порохов является наличие в пороховых элементах осевого внутреннего канала.
Известен заряд к минометному выстрелу (см. Шагов Ю.В. Взрывчатые вещества и пороха. - М.: МО СССР, 1976, с.114-115), состоящий из навески ленточного пороха.
Такие заряды, содержащие навеску ленточного пороха, позволяют обеспечить надежное функционирование боеприпасов в минометных орудиях, т.е. короткоствольных артиллерийских системах и работающих при небольших давлениях.
Недостатком этого технического решения, как показывает практика, является сложность применения таких зарядов для артиллерийских систем, имеющих большую длину ствола (пушки, гаубицы). То есть ленточные пороха, имея большую начальную поверхность горения, обеспечивают при движении снаряда по каналу значительной длины (порядка 45-50 калибров) максимальное давление в каморе орудия, которое может достигнуть величины, опасной для прочности ствола.
Задачей данного технического решения являлось создание заряда, работающего при небольших давлениях для короткоствольных систем без предъявления требования по функционированию в длинноствольных артиллерийских системах при больших давлениях.
Общим признаком с предлагаемой авторами конструкцией заряда является наличие навески пороха.
Наиболее близким по технической сути и достигаемому техническому результату является заряд, содержащий навеску трубчатого пороха (из пороховых элементов в виде трубок) (см. Жуков И.И. и др. Артиллерийское вооружение. - М., 1975, с.55), принятый авторами за прототип.
Как видно из этого технического решения, применение трубчатых порохов в заряде обеспечивает максимальное рабочее давление в расчетных пределах в каморе ствола длиной 45-50 калибров.
К причинам, препятствующим достижению указанного технического результата при использовании известного заряда, принятого авторами за прототип, относится то, что максимальное рабочее давление пороховых газов в расчетных пределах обеспечивается за счет применения в заряде трубчатого пороха, но при этом не обеспечивается в достаточной степени безопасная скорость нарастания давления, требуемая стабильность горения и малый разброс начальных скоростей снаряда.
Таким образом, задачей данного технического решения (прототипа) является обеспечение максимального давления в расчетных пределах без обеспечения безопасной скорости нарастания давления пороховых газов, требуемой стабильности горения и малого разброса начальных скоростей снаряда.
Общим признаком с предлагаемым авторами зарядом является наличие навески трубчатых пороховых элементов.
В отличие от прототипа в предлагаемом авторами заряде навеска сформирована с предельной вместимостью не менее 0,25 плотности пороха.
Трубчатый пороховой элемент заряда артиллерийского орудия выполнен с соотношением диаметра канала к толщине горящего свода равным 1,1-4,2, а отношение длины к наружному диаметру не более 125.
В частных случаях, то есть в конкретных формах выполнения, изобретение характеризуется следующими признаками:
- диаметр навески составляет не более 41 диаметра порохового элемента;
- навеска размещена в тканевом картузе;
- оснащен дополнительной навеской, размещенной в одном или нескольких тканевых картузах.
Именно это позволяет сделать вывод о наличии причинно-следственной связи между совокупностью существенных признаков заявляемого технического решения и достигаемым техническим результатом.
Указанные признаки, отличительные от прототипа и на которые распространяется испрашиваемый объем правовой охраны, во всех случаях достаточны.
Задачей предлагаемого изобретения является создание заряда к артиллерийскому орудию, обеспечивающего безопасную скорость нарастания давления, минимальный разброс начальных скоростей снаряда за счет заданной стабильности горения и сохранность его пороховых элементов в служебном обращении.
Указанный технический результат при осуществлении изобретения достигается тем, что в известном заряде, содержащем навеску трубчатых пороховых элементов, особенность заключается в том, что навеска сформирована с предельной вместимостью не менее 0,25 плотности пороха.
Трубчатый пороховой элемент заряда артиллерийского орудия выполнен с соотношением диаметра канала к толщине горящего свода, равным 1,1-4,2, а отношение длины к наружному диаметру не более 125.
Новая совокупность конструктивных элементов, а также наличие связей между ними позволяют, в частности, за счет:
- формирования навески трубчатых пороховых элементов (навески пороха) с предельной вместимостью не менее 0,25 плотности пороха - обеспечить безопасную скорость нарастания давления в каморе артиллерийского орудия. Известно, что предельная вместимость характеризует массу заряда при заданном объеме и заданной плотности пороха, определяемой формой, размерами трубчатых пороховых элементов и плотностью их размещения в навеске. Так, например, при массе навески трубчатых пороховых элементов, равной 3 кг, и длине элементов 352 мм предельная вместимость составляет 0,624 плотности пороха. В навеске пороха, сформированной с предельной вместимостью менее 0,25 плотности пороха (например, при предельной вместимости 0,24 плотности пороха и неизменном объеме длина пороховых элементов в пучке достигает 920 мм), в начальный момент воспламенения заряда чрезмерная скорость распространения форса огня в пространстве между удлиненными пороховыми элементами приводит к резкому росту давления пороховых газов, сопровождающемуся быстрым распадом и дроблением пороховых элементов. При этом максимальное давление пороховых газов выходит за пределы допустимого, что может вызвать нарушение прочности ствола и разрушение артиллерийской системы;
- выполнения трубчатого порохового элемента заряда артиллерийского орудия с соотношением диаметра канала к толщине горящего свода, равным 1,1-4,2, - обеспечить заданную стабильность горения и, как следствие, малый разброс начальных скоростей снаряда. Так, например, при выбранной толщине горящего свода трубчатого порохового элемента, равной 1,5 мм, и диаметре внутреннего канала 2 мм соотношение диаметра канала к толщине горящего свода составляет 1,33. При выполнении трубчатого порохового элемента с соотношением диаметра канала к толщине горящего свода менее 1,1 (так, например, при толщине горящего свода трубчатого порохового элемента, равной 1,5 мм, и диаметре внутреннего канала 1,5 мм соотношение диаметра канала к толщине горящего свода равно 1) в процессе воспламенения порохового элемента в связи с уменьшением внутреннего диаметра канала не обеспечивается распространение форса огня в канале порохового элемента по всей длине, поэтому давление в каморе орудия незначительное и скорость горения невысока, что вызывает регрессивное горение и приводит к существенному падению рабочего давления и, как следствие, к уменьшению начальных скоростей снаряда и заданной дальности стрельбы. При выполнении трубчатого порохового элемента с соотношением диаметра канала к толщине горящего свода более 4,2 (при той же толщине горящего свода трубчатого порохового элемента, равной 1,5 мм, и диаметре внутреннего канала 6,6 мм соотношение диаметра канала к толщине горящего свода равно 4,4) - значительно увеличивается площадь поверхности порохового элемента (начальная оголенность), что в процессе горения приводит к увеличению скорости нарастания давления, соответственно происходит быстрое распространение форса пламени огня в канале порохового элемента и существенное увеличение поверхности горения, сопровождающиеся резким ростом давления в каморе орудия и разрушением пороховых элементов, что приводит к нестабильному горению заряда в целом и, как следствие, разбросу начальных скоростей снаряда;
- выполнения трубчатого порохового элемента с отношением длины к наружному диаметру не более 125 (так, например, при наружном диаметре трубчатого порохового элемента 5 мм и длине 620 мм соотношение длины к диаметру равно 124) - позволяет обеспечить охват форсом огня от воспламенительного устройства всей наружной поверхности порохового элемента. При выполнении трубчатого порохового элемента с отношением длины к диаметру более 125 (при том же наружном диаметре трубчатого порохового элемента, равном 5 мм, и длине 700 мм соотношение длины к диаметру равно 140) - уменьшается жесткость порохового элемента, что ведет к усложнению конструкции заряда за счет необходимости его дополнительной фиксации. Кроме того, в процессе воспламенения заряда в результате динамического взаимодействия между собой, а также со стенками гильзы пороховые элементы интенсивно деформируются, в результате чего нарушается устойчивость процесса газообразования, что приводит к значительному разбросу начальных скоростей снаряда.
Признаки, характеризующие изобретение в конкретных формах выполнения за счет:
- выполнения диаметра навески не более 41 наружного диаметра порохового элемента - обеспечивается охват форсом огня от воспламенительного устройства всех пороховых элементов навески (пучка пороховых элементов), чем достигается равномерность воспламенения заряда, а следовательно, и стабильность его горения и, как следствие, малый разброс начальных скоростей снаряда. При диаметре навески более 41 наружного диаметра порохового элемента форс огня от воспламенительного устройства не обеспечивает охват пороховых элементов, расположенных по периферии заряда, что приводит к его неравномерному воспламенению и горению и, как следствие, увеличению разброса начальных скоростей снаряда;
- размещения навески в тканевом картузе - обеспечивается сохранность формы и целостность пороховых элементов в служебном обращении (поскольку в условиях хранения, транспортировки и эксплуатации наблюдаются процессы истирания и выкрашивания поверхности пороховых элементов), что сказывается на стабильности баллистических характеристик заряда;
- оснащения дополнительной навеской, размещенной в одном или нескольких тканевых картузах - обеспечивается возможность оперативно и технологично корректировать массу заряда при стрельбе на заданную дальность.
Вышеуказанные признаки, отличающие предлагаемое техническое решение от прототипа, не выявлены в других технических решениях и не известны из уровня техники в процессе проведения патентных исследований, что позволяет сделать вывод о соответствии изобретения критерию "новизны".
Исследуя уровень техники в ходе проведения патентного поиска по всем видам сведений, доступных в странах бывшего СССР и зарубежных странах, обнаружено, что предлагаемое техническое решение явным образом не следует из известного на сегодня уровня техники, следовательно, можно сделать вывод о соответствии критерию "изобретательский уровень".
Сущность изобретения заключается в том, что в заряде к артиллерийскому орудию, содержащем навеску трубчатых пороховых элементов, в отличие от прототипа, согласно изобретению навеска сформирована с предельной вместимостью не менее 0,25 плотности пороха.
Трубчатый пороховой элемент заряда артиллерийского орудия выполнен с соотношением диаметра канала к толщине горящего свода, равным 1,1-4,2, а отношение длины элемента к наружному диаметру не более 125.
Изобретение поясняется чертежом, где на фиг.1 изображен общий вид заряда к артиллерийскому орудию, D - диаметр навески трубчатых пороховых элементов, А - наружная поверхность навески, на фиг.2 изображена навеска пороха, на фиг.3 - дополнительная навеска 5 в тканевом картузе 4, на фиг.4 - трубчатый пороховой элемент заряда артиллерийского орудия; d - наружный диаметр порохового элемента; dк - диаметр канала; 2еl - толщина горящего свода; L - длина; В - внутренняя поверхность канала.
Предлагаемый заряд к артиллерийскому орудию 1 содержит навеску 2 трубчатых пороховых элементов 3. В частных случаях, то есть в конкретных формах исполнения, навеска размещена в тканевом картузе 4. При оснащении заряда дополнительной навеской 5 ее размещают в одном или нескольких тканевых картузах 4.
Вышеописанное устройство работает следующим образом. Перед выстрелом заряд размещают в каморе артиллерийского орудия. После срабатывания воспламенительного устройства форс огня омывает все пороховые элементы навески 2 (в том числе расположенные по периферии заряда), как по наружной поверхности А, так и по внутренней поверхности В каналов пороховых элементов 3, а также в пространстве между пороховыми элементами. Тем самым, обеспечивается охват форсом огня всей поверхности навески и соответственно равномерность воспламенения заряда по всей длине, требуемой скорости нарастания давления в каморе орудия, заданной стабильности горения и, как следствие, малый разброс начальных скоростей снаряда.
Выполнение заряда в соответствии с изобретением обеспечивает безопасную скорость нарастания давления, минимальный разброс начальных скоростей снаряда, заданную стабильности горения и сохранность пороховых элементов в служебном обращении. Таким образом, улучшение стабильности внутрибаллистических характеристик позволяет уменьшить разброс начальных скоростей снаряда и соответственно повысить кучность и меткость стрельбы на 10-15%.
Изобретение может быть использовано при разработке зарядов к артиллерийским орудиям различных калибров и позволяет существенно расширить возможности их боевого применения.
Указанный положительный эффект подтвержден испытаниями опытных образцов зарядов, выполненных в соответствии с изобретением.
В настоящее время разработана конструкторская документация, проведены государственные испытания, намечено серийное производство.
Формула изобретения
1. Заряд к артиллерийскому орудию, содержащий навеску трубчатых пороховых элементов, отличающийся тем, что навеска сформирована с предельной вместимостью не менее 0,25 плотности пороха.
2. Заряд к артиллерийскому орудию по п.1, отличающийся тем, что диаметр навески составляет не более 41 наружного диаметра порохового элемента.
3. Заряд к артиллерийскому орудию по п.1, отличающийся тем, что навеска размещена в тканевом картузе.
4. Заряд к артиллерийскому орудию по п.1, отличающийся тем, что оснащен дополнительной навеской, размещенной в одном или нескольких тканевых картузах.
5. Трубчатый пороховой элемент заряда к артиллерийскому орудию, отличающийся тем, что элемент выполнен с соотношением диаметра канала к толщине горящего свода 1,1÷4,2, а отношение длины к наружному диаметру не более 125.
РИСУНКИ
