Способ метания осесимметричного оживального снаряда из нарезного ствола оружия давлением пороховых газов в подводной и в воздушной среде и устройство для его осуществления
Изобретение относится к области вооружений и может быть использовано для метания снарядов. В способе из носовой части осесимметричного оживального снаряда выпускают вращающуюся струю газов горения ракетного пороха, образующую с водой или воздухом двухфазную среду на траектории движения снаряда. Для этого в полой оживальной оболочке снаряда в ее носовой части выполнено осевое отверстие с расположенными внутри, на выходе из него, лопатками. Изнутри полой оболочки в это отверстие вставлено калиброванное сопло, перекрытое мембраной и отделенное от остального объема полой оболочки переходным пространством, примыкающим к входу сопла и ограниченным диафрагмой, фиксирующей заряд ракетного пороха. Капсюль-воспламенитель закрыт связанным с кормой кольцом кондуктора с отверстием для жала бойка, соединенным с круглой металлической пластиной, упирающейся по кромке своего диаметра в цилиндрический выступ кормы и загерметизированной по торцу контактирующей с ней тонкой пластиной. Увеличивается дальность и устойчивость полета снаряда. 2 н.п. ф-лы, 1 ил.
Изобретение относится к способам и устройствам техники вооружений и может быть использовано как в подводной, так и в воздушной среде для метания тел в виде пули из каналов стволов стрелкового оружия или снаряда из стволов орудий.
Известен способ движения осесимметричных оживальных тел, движущихся на своих траекториях по инерции в атмосфере, реализованных в устройствах техники стрелкового оружия в виде пуль (См. БСЭ, 3-е издание, М., 1977, ст. "Пуля"). Каждая отдельная метаемая пуля выбрасывается из нарезного канала ствола давлением пороховых газов.
Недостатком указанного способа является невозможность его использования в подводной среде из-за значительной величины сопротивления водной среды и значительной турбулизации водяных струй в зоне кавитации, возникающей вследствие осевого вращения пули.
Известен также способ движения осесимметричного тела в подводной среде (см. патент США №3915092, "Подводный снаряд", МКИ F42B 11/0,00), выбрасываемого из гладкоствольного оружия давлением пороховых газов и движущегося на траектории по инерции.
Недостатками вышеуказанного способа являются малая дальность движения тела по траектории из-за значительного сопротивления воды движению, особенно с увеличением глубины выстрела, и непригодность применения упомянутого способа для прицельной стрельбы на воздухе.
Наиболее близким к заявляемому способу движения осесимметричного оживального снаряда в подводной среде, метаемого давлением пороховых газов из нарезного ствола оружия, является способ, реализованный в устройстве осколочно-трассирующего зенитного снаряда, движущегося на траектории по инерции (См. А.Г.Горст, "Пороха и взрывчатые вещества", гос. изд-во оборонной промышленности. М., 1957, стр.171-172).
Недостатком способа-прототипа является невозможность его использования в подводной среде из-за значительной величины турбулизации водяных струй в зоне кавитации, возникающей вследствие осевого вращения снаряда, и значительного сопротивления водной среды движению тела.
Известна пуля для стрелкового оружия, взятая в заявке за аналог (см. БСЭ, 3-е издание, М., 1977, статья "Пуля"), состоящая из оживальной оболочки, заполненной, например, свинцом.
Недостатком такой пули является невозможность ее использования в подводной среде из-за малой устойчивости ее движения вследствие значительного сопротивления и турбулизации водяных струй в зоне кавитации при осевом вращении.
Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к предлагаемому изобретению, реализующему способ движения метаемых тел из каналов стволов оружия, является осколочно-трассирующий зенитный снаряд с самоликвидацией при помощи устройства трассера с ударным приспособлением для исключения падения на землю невзорвавшихся снарядов (См. А.Г.Горст, "Пороха и взрывчатые вещества", гос. изд-во оборонной промышленности. М., 1957, стр.171-172).
Такой снаряд имеет оживальную полую корму и оживальный полый корпус, соединенный с кормой, на наружной поверхности которого расположен медный пояс для абтюрации пороховых газов при выстреле в канале ствола с нарезами. Основной взрыватель, разрывной заряд вместе с детонатором и передней частью стержня расположены в передней части полого корпуса зенитного снаряда. Вторая часть стержня, ликвидатор и трассирующий состав с воспламенителем расположены в другой части полого корпуса снаряда, герметично соединенного с полой оживальной кормой и отделенного от передней части перегородкой, в отверстие которой вставлен стержень.
Корпус трассера с капсюльной втулкой ввинчен в полую хвостовую часть кормы со стороны ее торцовой поверхности. Капсюльная втулка содержит предохранительную гильзу, в которой расположен ударник и капсюль-воспламенитель. Капсюльная втулка соединена с втулкой, в которой размещен пороховой замедлитель. С корпусом трассера капсюльная втулка соединена герметично свинцовым кольцом.
Недостатком прототипа является невозможность его использования в подводной среде.
Технической задачей настоящего изобретения является увеличение дальности и устойчивости движения пули или снаряда по траектории как под водой, так и в атмосфере воздуха, при стандартных размерах применяемых тел.
Поставленная техническая задача достигается тем, что в способе движения осесимметричного оживального снаряда в подводной и в воздушной среде, метаемого давлением пороховых газов из нарезного ствола оружия, из носовой части снаряда выпускают вращающуюся струю газов горения ракетного пороха, образующую с водой или воздухом двухфазную среду на траектории движения снаряда.
Кроме этого указанный технический результат достигается тем, что в осесимметричном оживальном снаряде, состоящем из соединенных между собой полых оживальных оболочки и кормы, внутри которых помещен заряд пороха с воспламенителем, получающим лучи огня через затравочные отверстия от капсюля-воспламенителя, который впрессован в дно кормы для воздействия на него жала бойка таким образом, что он упирается ударным составом в наковаленку, выполненную на обратной стороне дна кормы. В полой оживальной оболочке на носовой части выполнено осевое отверстие с расположенными внутри, на выходе из него, лопатками. Изнутри полой оболочки в это отверстие вставлено калиброванное сопло, перекрытое мембраной и отделенное от остального объема полой оболочки переходным пространством, примыкающим к входу сопла и ограниченным диафрагмой, фиксирующей заряд ракетного пороха. Кроме того, капсюль-воспламенитель закрыт связанным с кормой кольцом кондуктора с отверстием для жала бойка, соединенным с круглой металлической пластиной, упирающейся по кромке своего диаметра в цилиндрический выступ кормы, загерметизированной по торцу контактирующей тонкой пластиной.
Благодаря образованию двухфазной водогазовой или аэрогазовой среды на траектории впереди метаемого тела с помощью газовой вращающейся струи, выбрасываемой из осевого отверстия на передней части тела при сгорании заряда ракетного пороха, помещенного во внутреннюю полость тела с ударным устройством воспламенения, решается поставленная задача и достигается технический результат изобретения по увеличению дальности и устойчивости движения пули или снаряда при стандартных размерах этих тел как в водной среде, так и в воздушной.
Благодаря тому, что в полой оживальной оболочке на носовой части выполнено осевое отверстие с расположенными внутри, на выходе из него, лопатками обеспечивается выпуск из носовой части снаряда вращающейся струи газов горения ракетного пороха, которая образует с водой двухфазную среду.
Калиброванное сопло, вставленное изнутри в осевое отверстие, обеспечивает минимальный тормозной реактивный импульс из-за стабильности газовыделения горения пороха и постоянства давления внутри снаряда, а также постоянства объемного расхода газов впереди снаряда.
Мембрана служит разрушаемой заслонкой для стартового выпуска газов в момент выстрела при достижении необходимого давления газов, равного выпускному.
Переходное пространство способствует стабилизации давления газов, а диафрагма служит для фиксации порохового заряда и направления движения пороховых газов к переходному пространству.
Кольцо кондуктора через отверстие направляет движение жала бойка к капсюлю-воспламенителю и связано с кормой для исключения наклонного накола дна капсюля-воспламенителя.
Круглая металлическая пластина, упирающаяся по кромке своего диаметра в специально предусмотренный цилиндрический выступ кормы, необходима в целях безопасности для предохранения от случайного накола капсюля-воспламенителя при транспортировке и погрузке снарядов.
Тонкая пластина, контактирующая с круглой металлической пластиной, изолирует внутреннее пространство снаряда от воздействия внешней среды посредством герметизации с кормой.
Устройство для осуществления заявленного способа движения осесимметричного оживального снаряда иллюстрируется чертежом, где на фиг.1 представлен общий вид снаряда в разрезе.
Осесимметричный оживальный снаряд состоит из оживальной полой кормы 1, оживальной полой оболочки 2, осевого отверстия 3 с лопатками, сопла с мембраной 4, переходного пространства 5, диафрагмы 6, заряда ракетного пороха 7, воспламенителя 8, дна 9 кормы, наковаленки 10, капсюля-воспламенителя 11, кольцевого кондуктора 12, бойка 13, круглой пластины 14, контактирующей пластины 15.
Для осуществления способа движения осесимметричного оживального снаряда в подводной или в воздушной среде при выстреле патронного заряжания в нарезном канале ствола пороховые газы оказывают давление на дно пули или снаряда. В результате давления круглая пластина 14 и контактирующая с ней пластина 15 прогибаются. Боек 13, проскальзывая в отверстии кондуктора 12, накалывает капсюль-воспламенитель 11, прижимая его ударный состав к наковаленке 10. Лучи огня от капсюля-воспламенителя 11 через затравочные отверстия (не показаны) в дне кормы 9 передаются воспламенителю 8. Воспламенитель 8 зажигает заряд ракетного пороха 7, давление внутри тела и в переходном пространстве 6 возрастает до необходимого, и происходит разрушение мембраны сопла 4.
Струя пороховых газов начинает выходить из отверстия 3 в канале ствола впереди движущегося тела во время выстрела. Поэтому в канале ствола при подводном выстреле образуется двухфазная водогазовая смесь, по сути - пена, выталкивающая столб жидкости из канала ствола и сглаживающая силу гидравлического удара в стволе за счет сжатия газовых пузырьков пены. Поскольку метаемые тела из нарезных каналов стволов обладают гироскопическим моментом вращения, то выходящие пороховые газы из отверстия 3 с лопатками, благодаря им, являются закрученными. Это способствует дроблению, равномерному и быстрому распределению газовых струй в виде пузырьков на траектории движения и вокруг нее и уменьшению поперечного размера пузырьков.
Такое свойство газовых струй, закрученных до 700-900 об/сек, способствует улучшению видимости пространства под водой, которое при выстрелах затеняется относительно значительными по величине газовыми пузырьками на довольно длительное время, так как скорость всплытия газовых пузырьков в воде мала. По этой причине в подводном оружии применяются специальные меры дробления и уменьшения размеров пузырьков для исключения ухудшения видимости при выстрелах из-за появления из каналов стволов множества пузырьков пороховых газов.
Образовавшаяся двухфазная водогазовая смесь впереди пули или снаряда имеет значительно меньшую плотность, чем вода. Поэтому сопротивление движению тел в такой двухфазной среде меньше, чем непосредственно в воде (См. "Сборник трудов Международного симпозиума по неустановившимся течениям воды с большими скоростями", ст. Когарко Б.С. "Движение смеси жидкости с газовыми пузырьками", М.: Наука, 1973, с.243-246 и в других статьях сборника того же автора).
Для всех аэродинамических расчетов параметров движения тел в воздухе, в том числе для расчета их аэродинамического сопротивления, используется показатель адиабаты k. Поскольку показатель адиабаты k=1,4 для воздуха на 85,7% больше, чем показатель адиабаты для пороховых газов k=1,2, то заявляемая конструкция снаряда, реализующая способ движения в атмосфере воздуха по данной заявке, имеет аэродинамическое сопротивление своему движению на 14,3% меньше, чем у существующих конструкций. Поэтому остальные параметры движения этих метаемых тел в аэрогазовой среде также улучшаются пропорционально: устойчивость движения, скорость, прицельная дальность, дальность по траектории, разброс, гироскопический момент, настильность траектории и все другие параметры, зависимые от аэродинамических.
Выбор ракетного пороха определяется необходимостью получения незначительного и постоянного по величине давления пороховых газов во внутренней полости пули или снаряда во время движения на траектории, зависимого от диаметра сопла. Кроме этого выбор ракетного пороха позволяет точно рассчитать величину реактивного тормозного момента истекающих из отверстия газов, который для предлагаемой конструкции метательных тел выбирается минимальным.
Для расчета требуемой величины газовыделения и времени горения ракетного пороха, диаметра сопла, веса и плотности заряжания внутренних полостей оболочки и кормы снаряда или пули ракетным порохом, минимального реактивного тормозного импульса истекающих газов впереди тела использовались принятые, апробированные, известные методики (См. Серебряков М.Е. "Внутренняя баллистика ствольных систем и пороховых ракет", М.: Оборонгиз, 1962, стр.298-300).
Для пули калибром 9 мм с зарядом пороха (баллист ракетный MRN) и диаметром отверстия сопла 1,35 мм расчетное время горения пороха во внутренних полостях оболочки и кормы составило 0,138 с, расчетное время пролета пули по траектории - 0,12 с, концентрация газа в двухфазной водогазовой смеси от объема траектории - 6,5%. Дальность полета пули по траектории в бассейне с пресной водой на глубине 1,7 метра составила около 43 метров.
Благодаря образованию двухфазной водогазовой или аэрогазовой среды на траектории впереди метаемого тела с помощью газовой вращающейся струи, выбрасываемой из осевого отверстия на передней части тела при сгорании заряда ракетного пороха, помещенного во внутреннюю полость тела с ударным устройством воспламенения, решается поставленная задача и достигается технический результат изобретения по увеличению дальности и устойчивости движения пули или снаряда при стандартных размерах этих тел.
1. Способ метания осесимметричного оживального снаряда из нарезного ствола оружия давлением пороховых газов в подводной и в воздушной среде, отличающийся тем, что из выполненного в носовой части снаряда осевого отверстия на траектории движения снаряда выпускают вращающуюся струю газов горения ракетного пороха, образующих с водой или воздухом двухфазную среду.
2. Осесимметричный оживальный снаряд для метания из нарезного ствола оружия давлением пороховых газов в подводной и в воздушной среде, содержащий герметично соединенные между собой полую оживальную оболочку с кормой, внутри которых размещен заряд ракетного пороха с воспламенителем, при этом в дно кормы впрессован капсюль-воспламенитель, упирающийся своим ударным составом в наковаленку, выполненную на дне кормы, и выполненный с возможностью взаимодействия с жалом бойка и передачи лучей огня на воспламенитель, отличающийся тем, что в носовой части оболочки выполнено осевое отверстие с расположенными внутри, на выходе из него, лопатками, в которое изнутри вставлено калиброванное сопло, перекрытое мембраной и отделенное от остального объема полой оболочки переходным пространством, примыкающим к входу сопла и ограниченным диафрагмой, фиксирующей заряд ракетного пороха, при этом капсюль-воспламенитель закрыт связанным с кормой кольцом кондуктора с отверстием для жала бойка, который соединен с металлической круглой пластиной, упирающейся своей кромкой в цилиндрический выступ кормы и загерметизированной по торцу кормы контактирующей с ней тонкой пластиной.
