Сердечник бронебойной пули и способ оценки его пробивной способности

Изобретение относится к боеприпасам, в частности к пулям автоматным и винтовочным, и может быть использовано при разработке сердечников с высоким пробивным действием. Сердечник бронебойной пули выполнен из твердого сплава с пределом прочности на сжатие более 4000 МПа, и состоящий из хвостовика и головной части, имеющей оживальную форму с углом при вершине от 90 до 120°, а вершину - округленной радиусом 0,2-0,6 мм. Хвостовик выполнен в виде усеченного конуса, меньший диаметр конуса которого равен 0,90-0,97 диаметра основания головной части сердечника, а больший диаметр конуса равен диаметру основания головной части, а материал твердого сплава имеет твердость HRA не ниже 88,5 единиц и коэффициент интенсивности напряжений K_1c не ниже 8 МПа·м^1/2. При оценке робивной способности сердечника бронебойной пули определяют предел прочности на сжатие, твердость HRA и коэффициент интенсивности напряжений K_1c. Изобретение обеспечивает повышение пробиваемости пули. 2 н.п. ф-лы, 1 табл., 1 ил.

 

Изобретение относится к боеприпасам, в частности к пулям автоматным и винтовочным, и может быть использовано при разработке новых и модернизации имеющихся твердосплавных материалов для сердечников с высоким пробивным действием.

Уровень техники по устройству

Известно решение, в котором головная часть стального сердечника выполнена в виде конуса с углом при вершине 50-90° и имеет длину 0,2-0,8 калибра пули (Патент RU № 2133441).

Недостатком решения является низкое пробивное действие.

Наиболее близким является решение, в котором твердосплавный сердечник состоит из хвостовой части и головной части, имеющей оживальную форму, выполнен из материала, обладающего пределом прочности на сжатие более 4000 МПа и имеющий угол при вершине от 90° до 120°, при этом указанный угол скругляют радиусом 0,2-0,6 мм (Патент RU № 2254551).

Недостатком известного решения также является недостаточная пробивная способность сердечника.

Недостаток обусловлен тем, что на сердечнике имеются концентраторы напряжений на границе хвостовика и головной части, а материал сердечника оптимизирован по одному параметру - пределу прочности на сжатие, не отражающего механизмы разрушения сердечника при его внедрении в броню.

В основу изобретения поставлена задача повышения пробиваемости за счет сохранения оптимальной геометрии головки сердечника и за счет проведения оптимизации геометрических параметров частей хвостовика сердечника.

Поставленная задача решается тем, что сердечник бронебойной пули, выполненный из твердого сплава с пределом прочности на сжатие более 4000 МПа и состоящий из хвостовой части и головной части, имеющей оживальную форму с углом при вершине головной части от 90 до 120°, и вершину головной части округленной радиусом 0,2-0,6 мм, при этом хвостовик сердечника выполнен в виде усеченного конуса, меньший диаметр конуса равен 0,90-0,97 диаметра основания головной части, сердечника, а больший диаметр конуса равен диаметру основания головной части сердечника, а материал твердого сплава имеет твердость HRA не ниже 88,5 единиц и коэффициент интенсивности напряжений К_1с не ниже 8 МПа·м^1/2.

На чертеже представлена конструкция заявляемого сердечника, где α - угол при вершине головной части.

Сердечник пули состоит из хвостовой части и головной части, имеющей оживальную форму с углом при вершине головной части от 90 до 120°, и вершину головной части, округленной радиусом 0,2-0,6 мм, при этом хвостовик сердечника выполнен в виде усеченного конуса, меньший диаметр конуса равен 0,90-0,97, а больший диаметр конуса равен диаметру головной части сердечника D.

Для оценки пробивной способности заявляемого сердечника предлагается способ, уровень техники которого известен из технического решения, в котором пробивную способность оценивают по пределу прочности на сжатие (Патент RU №2254551).

Из многочисленных литературных источников известно, что прочность твердых сплавов при сжатии имеет весьма большое значение при характеристике сплавов и в некоторой степени оценивает пластические свойства материала.

Кривые зависимости σ_сж от содержания кобальта проходят через максимум, при содержании кобальта 4-6%.

С увеличением среднего размера зерна карбидных зерен предел прочности монотонно уменьшается, но для всех размеров наблюдается максимум в интервале 6-8% Со. Наиболее высокий уровень σ_сж наблюдается у мелкозернистых сплавов при содержании кобальта 4-8.6% Со.

Из имеющихся данных по пределу прочности на сжатие твердых сплавов невозможно оценить материалы, обеспечивающие различную пробивную способность.

Недостатком известного решения является недостоверность оценки пробивной способности сердечника.

В основу изобретения по способу оценки пробивных свойств сердечника бронебойной пули поставлена задача повышения достоверности оценки пробивной способности.

Поставленная задача решается заявляемым способом оценки пробивной способности сердечника бронебойной пули, в котором определяют предел прочности на сжатие, при этом дополнительно определяют твердость HRA и коэффициент интенсивности напряжений K_1c, а в качестве оптимального соотношения значений вышеназванных свойств для оценки пробивной способности выбирают следующее соотношение:

твердость HRA	не ниже 88,5 единиц,
коэффициент интенсивности напряжений K1c	не ниже 8 МПа·м1/2,
предел прочности на сжатие σсж	не ниже 4000 МПа.

Предельные значения параметров σ_сж, HRA и К_1с были определены опытным путем.

Сравнительные испытания проводили для сплава, имеющего параметры по твердости, коэффициенту интенсивности напряжений и пределу прочности на сжатие из заявляемого диапазона значений по сравнению с прототипом.

В таблице представлены результаты испытаний, подтверждающие повышение достоверности оценки пробивной способности сердечника бронебойной пули, оптимизированного по геометрическим параметрам хвостовика сердечника и оптимизированного по твердости, коэффициенту интенсивности напряжений и пределу прочности на сжатие.

Форма и свойства материала сердечника	Пробитие плиты из стали марки Ст.3 ГОСТ 14637-89 толщиной на дальности 100 м	Бронеплита 5 мм марки 2П ГОСТ В 21967-90 на дальность 350 м
16 мм	18 мм	20 мм	24 мм
Прототип, Сплав ВК4, σсж=5890 МПа, HRA 94 К1с=5 МПа·м1/2	100%	100%	20%	0%	100%
Предлагаемый сердечник Сплав ВК6-ХОМ, σсж=4800 МПа, HRA 92, K1c=11 МПа·м1/2	100%	100%	100%	80%	100%

Как видно из результатов эксперимента, наиболее достоверные показатели по проценту пробиваемости у пули с сердечником, выполненным из материала, имеющего предел прочности на сжатие 4800 МПа и с углом при вершине 120°, твердость HRA 92, коэффициент интенсивности напряжений К_1с=11 МПа·м^1/2.

1. Сердечник бронебойной пули, выполненный из твердого сплава с пределом прочности на сжатие более 4000 МПа и состоящий из хвостовика и головной части, имеющей оживальную форму с углом при вершине от 90 до 120°, а вершину - округленной радиусом 0,2-0,6 мм, отличающийся тем, что хвостовик сердечника выполнен в виде усеченного конуса, меньший диаметр которого равен 0,90-0,97 диаметра основания головной части сердечника, причем больший диаметр конуса равен диаметру основания головной части сердечника, а материал твердого сплава имеет твердость HRA не ниже 88,5 единиц и коэффициент интенсивности напряжений K_1c не ниже 8 МПа·м^1/2.

2. Способ оценки пробивной способности сердечника бронебойной пули по п.1, характеризующийся тем, что определяют предел прочности на сжатие, твердость HRA и коэффициент интенсивности напряжений K_1c, в качестве оптимального соотношения значений которых для оценки пробивной способности выбирают следующее соотношение:

твердость HRA	не ниже 88,5 единиц,
коэффициент интенсивности напряжений K1c	не ниже 8 МПа·м1/2
предел прочности на сжатие σсж	не ниже 4000 МПа