Выстрел для пушек среднего и большого калибров
Владельцы патента RU 2320951:
Федеральное государственное унитарное предприятие "Государственный научно-исследовательский институт химических продуктов" (ФГУП "ГосНИИХП") (RU)
Изобретение относится к области артиллерийского вооружения и может быть использовано при проектировании выстрелов к пушкам среднего и большого калибров. Выстрел включает снаряд, гильзу и метательный заряд, содержащий навеску трубчатого баллиститного пороха в герметичной сгорающей оболочке. По периферии навески баллиститного пороха размещена навеска трубчатого пироксилинового пороха, причем масса пироксилинового пороха составляет 8-20% от массы баллиститного пороха, а сила баллиститного пороха составляет 1,1-1,3 силы пироксилинового пороха. Выстрел состоит из снаряда и метательного заряда. Увеличивается мощность метательного заряда. 3 з.п. ф-лы, 4 ил.
Изобретение относится к выстрелам, в частности к схемам метательных зарядов, и может быть широко использовано при проектировании выстрелов для пушек среднего и большого калибров.
В настоящее время работы по совершенствованию артиллерийских систем направлены на увеличение их могущества, увеличение дальности стрельбы и бронепробиваемости. В связи с этим предъявляются особенно высокие требования к начальной скорости снарядов. Выстрелы раздельного заряжания для бронебойного оперенного подкалиберного снаряда (БПС) состоят из изолированных друг от друга основного заряда и дополнительного, размещенного на снаряде.
Известны выстрелы раздельного заряжания, содержащие навеску зерненого или комбинацию из зерненого и трубчатого пироксилиновых порохов, размещенных в сгорающей гильзе, скрепленной с металлическим поддоном, описанные в «Справочнике артиллерийских боеприпасов, подлежащих утилизации и уничтожению» издательства фирмы «Нова», 1992 г., стр.88-93. Известно техническое решение по авторскому свидетельству №228962, в котором в дополнительный заряд введена навеска трубчатого баллиститного высокоэнергетического пороха (ВЭП), что при определенных условиях дает увеличение скорости снаряда.
В выстреле, взятом в качестве прототипа из «Справочника артиллерийских боеприпасов, подлежащих утилизации и уничтожению» издательства фирмы «Нова», 1992 г., стр.93, выстрел содержит снаряд, основной заряд и дополнительный заряд. Основной заряд содержит баллиститный порох, пироксилиновый трубчатый порох, комплект воспламенителей и пламегаситель, размещенные в герметичной гильзе со сгорающим корпусом. Дополнительный заряд содержит навеску пироксилинового пороха трубчатой и зерненой форм, размещенную в герметичной сгорающей оболочке, и прикрепляется к запоясковой части БПС.
Недостатком данного технического решения является то, что не определены направления дальнейшего увеличения мощности порохового заряда. Так, применение в основном заряде трубчатого пороха не позволяет существенно увеличить навеску, т.к. для увеличения плотности заряжания необходимо уменьшить диаметр канала трубки, что приводит к увеличению градиента давления при стрельбе при температурах от 40 до минус 50°С. При этом значение давления пороховых газов становится неприемлемым для артиллерийской системы.
В техническом решении не определены также условия применения мощных баллиститных порохов для повышения могущества артиллерийской системы. Использование баллиститных ВЭП встречает серьезные трудности из-за пониженных механической прочности и воспламеняемости, что требует индивидуального конструктивного решения по заряду в зависимости от проектных данных и технических требований.
Применение ВЭП при разработке и испытаниях новых или модернизированных выстрелов в ряде случаев приводило к аномальному функционированию метательного заряда. Анализ результатов испытаний показал, что причинами неудовлетворительного функционирования являются применение новых баллиститных ВЭП, имеющих пониженную механическую прочность на сжатие, наличие удлиненной каморы сгорания в новых танковых пушках и более высокое значение давления пороховых газов. Последнее способствует увеличению амплитуды продольных волн давления газов (сжатия). В момент воспламенения заряда удлиненный баллиститный порох основного заряда испытывает динамические перегрузки, приводящие в экстремальных условиях к потере устойчивости пороховых трубок и разрушению их.
Повышение прочности мощных порохов является отдельной технической задачей и нередко приводит к снижению энергетики пороха и увеличению времени задержки воспламенения. Разработка новых пушек с удлиненными каморами сгорания связана с необходимостью размещения больших масс метательного заряда для дальнейшего повышения могущества орудия.
Задачей настоящего изобретения является создание выстрела, метательный заряд которого обеспечивает увеличение могущества артиллерийской системы путем применения более мощных баллиститных порохов, увеличения навески пороха и обеспечения надежности функционирования заряда, имеющего в составе баллиститный порох, в том числе и пониженной прочности.
Общим признаком прототипа с предлагаемым авторами выстрелом является наличие сгорающей гильзы, скрепленной с поддоном, и навески пороха.
В отличие от прототипа, в предлагаемом авторами выстреле по периферии баллиститного пороха введена навеска пироксилинового пороха, причем масса пироксилинового пороха составляет 8-20% от массы баллиститного пороха, а сила баллиститного пороха составляет 1,1-1,3 силы пироксилинового пороха.
В частных случаях изобретение характеризуется следующими признаками:
- баллиститный порох выполнен в виде трубки с разрезом с соотношением диаметра канала (dk) к толщине горящего свода (2e1) трубки 0,25-0,8;
- в метательном заряде размещена навеска трубчатого пироксилинового пороха коаксиально пучку баллиститиного пороха, при этом масса пороха составляет 5,5-20% массы баллиститного пороха;
- выстрел снабжен дополнительным зарядом, расположенным на запоясковой части снаряда в герметичной сгорающей оболочке, причем масса дополнительного заряда составляет 0,4-1,0 от массы основного заряда выстрела.
Новая совокупность конструктивных элементов позволяет, в частности, за счет:
- размещения навески пироксилинового пороха по периферии баллиститного пороха обеспечить нормальное функционирование выстрела при длительном хранении, т.к. навеска пироксилинового пороха защищает материал сгорающей гильзы от проникновения нитроэфиров из баллиститного пороха и в результате скорость горения остается постоянной при длительном хранении, что обеспечивает полное сгорание материала гильзы;
- применения баллиститного пороха с силой 1,1-1,3 от силы пироксилинового пороха обеспечить достижение требуемого повышения начальных скоростей снаряда;
- применения трубчатого баллиститного пороха с разрезом позволяет уменьшить диаметр канала пороховых трубок и тем самым увеличить плотность заряжания. При соотношении диаметра канала к толщине горящего свода трубки менее 0,25 импульс воспламенения недостаточен для одновременного воспламенения заряда, а при соотношении более 0,8 - незначительно увеличение плотности укладки пороховых трубок и, как следствие, плотности заряжания;
- размещения навески пироксилинового трубчатого пороха коаксиально пучку баллиститного пороха массой 5,5-20% от массы баллиститного пороха обеспечить безопасное функционирование выстрела в орудиях с длинной каморой при применении баллиститных порохов с малой механической прочностью за счет одновременного воспламенения баллиститной трубки с обоих концов и создания благоприятных условий для горения всей массы заряда. Соотношение массы пироксилинового пороха и его месторасположение в основном заряде выбрано экспериментально. В случаях когда пироксилиновый порох в опытных вариантах метательного заряда размещался россыпью, достигнуть удовлетворительного функционирования не удавалось. При соотношении пироксилинового пороха к массе основного заряда менее 5,5% функционирование снаряда не удовлетворяло необходимым требованиям: угол вылета (нутация) снаряда из орудия был более допустимого; при соотношении более 20% функционирование метательного заряда было нормальным, но не удовлетворяло требованию по начальной скорости БПС;
- применения дополнительного заряда массой 0,4-1,0 от массы основного заряда использовать основной заряд для различных типов снарядов (осколочно-фугасные, кумулятивные, бронебойные подкалиберные и т.д.), имеющих различные массу и запоясковый объем для размещения метательного заряда. При этом при массе дополнительного заряда менее 0,4 массы основного заряда не достигается требуемый уровень баллистических характеристик, а при массе дополнительного заряда более 1,0 массы основного заряда возникают проблемы с функционированием выстрела из-за увеличения длины выстрела (каморы).
Чертеж-схема предлагаемого артиллерийского выстрела представлена на фиг.1, где обозначены баллиститный порох 1, обкладка из пироксилинового пороха 2, нижний воспламенитель 3, верхний воспламенитель 4, гильза 5, капсюль-воспламенитель 6, снаряд 7.
На фиг.2 представлен поперечный разрез пороховой трубки с продольным разрезом, где введены обозначения: dk - диаметр канала пороховой трубки, 2e1 - толщина горящего свода трубки.
На фиг.З представлена навеска баллиститного трубчатого пороха заряда, в котором коаксиально баллиститному пороху расположена навеска пироксилинового пороха 8.
На фиг.4 представлена чертеж-схема предлагаемого артиллерийского выстрела с дополнительным зарядом, где обозначены: 9 - сгорающая оболочка дополнительного заряда, 10 - навеска пороха дополнительного заряда.
Работа выстрела происходит следующим образом: система производства выстрела пушки приводит в действие капсюль-воспламенитель (6), установленный в гильзе (5), после чего форс пламени воспламеняет нижний воспламенитель (3), который передает воспламенительный импульс в верхний воспламенитель (4) и от него воспламеняет пороха основного заряда (1, 2, 8), далее импульс от порохового заряда передается пороху (10) и сгорающей оболочке (9) дополнительного заряда при его наличии и снаряду (7).
В частном случае, когда в метательном заряде размещается навеска трубчатого пироксилинового пороха коаксиально пучку баллиститного пороха, после воспламенения нижнего воспламенителя 3 от него в первую очередь воспламеняется центральный пучок из пироксилинового пороха 8, который имеет значительно меньшее время задержки воспламенения по сравнению с баллиститным порохом. Далее фронт воспламенения передается верхнему воспламенителю 3, который, срабатывая, воспламеняет с верхнего торца баллиститный порох 1 и одновременно дополнительный заряд 5. Пучок пироксилинового пороха, находясь по оси основного заряда, выполняет в начальный период также роль силового стержня, поскольку механическая прочность пироксилинового пороха в силу его природы значительно выше, чем у баллиститного и не меняется при изменении температуры эксплуатации, что способствует однообразному воспламенению. Таким образом, баллиститный порох воспламеняется практически с обоих концов, что обеспечивает нормальную работу метательного заряда и выстрела в целом. Положительный технический эффект данного решения позволяет применить новые мощные пороха в метательном заряде для выстрелов с БПС, размещаемых в орудиях повышенного могущества с длинными каморами сгорания. Побочный технический эффект, выявленный при испытаниях, - снижение градиента давления при стрельбе выстрелами с температурой до 50°С, что в настоящее время для ряда систем является актуальным.
Выполнение выстрела в соответствии с изобретением увеличивает мощность порохового заряда за счет применения мощных баллиститных порохов и увеличения массы пороха за счет оптимизации геометрических размеров пороховых элементов, обеспечивает нормальное функционирование выстрела, в том числе при хранении и при крайних температурах использования выстрела.
Указанный положительный эффект подтвержден испытаниями опытных образцов выстрелов, выполненных в соответствии с изобретением.
1. Выстрел раздельного заряжания для пушек среднего и большого калибров, включающий снаряд, гильзу и метательный заряд, содержащий навеску трубчатого баллиститного пороха в герметичной сгорающей оболочке, отличающийся тем, что по периферии навески баллиститного пороха размещена навеска трубчатого пироксилинового пороха, причем масса пироксилинового пороха составляет 8-20% от массы баллиститного пороха, а сила баллиститного пороха составляет 1,1-1,3 силы пироксилинового пороха.
2. Выстрел по п.1, отличающийся тем, что навеска баллиститного пороха выполнена в виде трубки с разрезом с соотношением диаметра канала трубки к толщине горящего свода трубки 0,25-0,8.
3. Выстрел по п.2, отличающийся тем, что в метательном заряде размещена навеска трубчатого пироксилинового пороха коаксиально навеске баллиститного пороха, при этом масса пироксилинового пороха составляет 5,5-20% массы баллиститного пороха.
4. Выстрел по любому из пп.1-3, отличающийся тем, что он содержит дополнительный заряд, расположенный на запоясковой части снаряда в герметичной сгорающей оболочке, причем масса дополнительного заряда составляет 0,4-1,0 от массы основного заряда.
