Метательный заряд для выстрела раздельного заряжания
Изобретение относится к боеприпасам и может быть использовано при проектировании метательных зарядов для выстрелов раздельного заряжания для танковых и противотанковых пушек. Метательный заряд для выстрела раздельного заряжания включает размещенные в сгораемых оболочках изолированные один от другого основной заряд и дополнительный заряд для крепления его к снаряду, воспламенители и пороховые элементы, при этом все пороховые элементы выполнены из высокоэнергетического баллиститного пороха одного и того же состава, в который введены флегматизирующие добавки. Основной заряд состоит из трубчатого разрезного и зерненого порохов. Дополнительный пороховой заряд собран из моноблоков, каждый из которых представляет собой пороховой цилиндр, полученный методом шнекования, со сквозными щелевыми отверстиями, закрытыми с обеих сторон пластинами из пороха. Блоки имеют одинаковую высоту, равную высоте дополнительного заряда, и симметрично размещены относительно продольной оси сгорающей оболочки. Технический результат изобретения - повышение начальной скорости снаряда, снижение разгарно-эрозионного действия продуктов сгорания и температурного градиента давления метательного заряда за счет его конструкции. 2 з.п. ф-лы, 3 табл., 5 ил.
Изобретение относится к боеприпасам (БП) и может быть использовано при проектировании и модернизации метательных зарядов (МЗ) к выстрелам раздельного заряжания для танковых и противотанковых пушек.
Актуально использование в зарядах выстрелов новых порохов, имеющих повышенные энергетические характеристики, низкую стоимость и способных более эффективно обеспечивать кинетическую энергию снарядов, и тем самым повысить степень бронепробития бронированных объектов.
Метательные заряды (МЗ) для выстрелов раздельного заряжания, например, с бронебойно-подкалиберными снарядами (БПС), состоят из изолированных друг от друга основной и дополнительной частей.
Известны выстрелы раздельного заряжания, описанные в «Справочнике артиллерийских боеприпасов, подлежащих утилизации и уничтожению», издательства фирмы «Нова», 1992 года на стр. 89-93, состоящие из основного заряда как из пироксилинового, так и баллиститного порохов и дополнительного заряда из пироксилинового пороха. Основной и дополнительный заряды заключены в герметичные сгорающие оболочки.
Развитие танковой артиллерии требует повышения эффективности действия снарядов у цели, что может быть достигнуто увеличением их начальной скорости.
Общеизвестно, что увеличение начальной скорости БПС может быть достигнуто за счет применения в МЗ мощных баллиститных порохов, например АПЦ-235П, НДГП, НДГПО и других. Введение мощного баллиститного пороха в оба заряда является оптимальным вариантом для повышения мощности МЗ и максимального увеличения начальной скорости снаряда. Однако, это не нашло практического применения из-за того, что не обеспечивается безопасность функционирования элементов выстрела и узлов пушки при стрельбе при отрицательных температурах.
Так, в изобретении по патенту на выстрел РФ №2192610, МПК F42B 5/38, 2002 г дополнительный заряд на снаряде, применяемый в комплекте с основным зарядом состоит из пучков трубчатых пироксилинового и баллиститного порохов. Пучки порохов закреплены к запоясковой части снаряда. Недостатком МЗ является, то, что он не обеспечивает требование по начальной скорости снаряда.
В изобретении по патенту РФ №2267079, МПК F42B 5/18, опубл. 20.08.2005, в МЗ дополнительный заряд, применяемый в комплекте с основным зарядом состоит из пучков трубчатых баллиститного и пироксилинового порохов. Увеличение начальной скорости снаряда обеспечивается соотношением торцевой поверхности баллиститного пороха в донной части дополнительного заряда к площади поперечного сечения дополнительного заряда, равным 0,1…0,3.
Взятый за прототип частный случай выполнения МЗ для выстрела раздельного заряжания для пушек среднего и большого калибров по патенту РФ №2320951, МПК F42B 5/38, опубл. 27.03.2008, содержит изолированные один от другого основной и дополнительный, скрепленный со снарядом, заряды, которые заключены в герметичные сгорающие оболочки, воспламенители и пороховые элементы частично из высокоэнергетического баллиститного пороха (ВЭП). Увеличивается мощность МЗ за счет использования ВЭП. Обеспечивается надежность функционирования заряда, имеющего в своем составе баллиститный порох, в том числе пониженной прочности.
Использование в МЗ прототипа ВЭП направлено на увеличение могущества артиллерийского выстрела. Однако, использование в составе МЗ ВЭП существенно ограничено из-за их низкой механической прочности, которая недостаточна для сохранения целостности пороховых элементов при воздействии на них эксплуатационных нагрузок и газодинамических нагрузок в процессе их воспламенения и последующего горения без выполнения определенных конструктивных мероприятий. Поэтому помимо трубчатых элементов из ВЭП в прототипе дополнительно используются трубчатые элементы более прочного пироксилинового пороха, которые выполняют роль поддерживающего бандажа и силового стержня для менее прочных трубчатых элементов баллиститного пороха.
Навеска трубчатого пироксилинового пороха в дополнительном заряде коаксиальна навеске баллиститного пороха, при этом масса пироксилинового пороха составляет 5,5…20% массы баллиститного пороха, а масса дополнительного заряда составляет 0,4…1,0 от массы основного заряда.
Использование в данном МЗ двух разновидностей трубчатых порохов, различающихся по своему химическому составу и не являющихся химически инертными по отношению друг к другу, требует применения герметичной сгорающей оболочки, в которой размещается навеска трубчатого баллиститного пороха, что усложняет конструкцию МЗ (обеспечить герметичность оболочки и ее сгораемости без остатков, препятствующих последующей стрельбе, за короткое время выстрела достаточно сложно конструктивно выполнить в условиях серийного и массового производства). Использование одноканальных трубок относительно большого удлинения в качестве пороховых элементов также не всегда оправдано. Во-первых, при использовании в МЗ для орудий с удлиненными каморами сгорания пороховых одноканальных трубок относительно большого удлинения в момент воспламенения и начального горения в канале трубки развивается эффект так называемого эрозионного горения, приводящий к резкому росту давления в канале трубки, которое может привести к ее разрушению. При этом возрастает давление в каморе сгорания, что негативно сказывается на прочности ствола орудия и может привести к выходу его из строя. Для исключения эрозионного эффекта необходимо увеличивать диаметр канала пороховой трубки, что снижает плотность заряжания и тем самым ограничивает массу, а следовательно, уменьшает мощность и эффективность МЗ.
Задачей предполагаемого изобретения является разработка конструкции метательного заряда для артиллерийского выстрела раздельного заряжания, обеспечивающего повышение баллистических характеристик выстрела.
Техническим результатом предполагаемого изобретения является повышение начальной скорости снаряда, снижение разгарно-эрозионного действия продуктов сгорания и температурного градиента давления метательного заряда за счет его конструкции.
Для достижения указанного технического результата МЗ для выстрела раздельного заряжания включает размещенные в сгораемых оболочках, изолированные один от другого, основной заряд и дополнительный заряд для крепления его к снаряду, воспламенители и пороховые элементы, при этом согласно изобретению все пороховые элементы выполнены из ВЭП одного и того же состава с флегматизирующими добавками, при этом основной заряд состоит из трубчатого разрезного и зерненого порохов, а дополнительный заряд собран из моноблоков, каждый из которых представляет собой пороховой цилиндр, полученный методом шнекования, со сквозными щелевыми отверстиями, закрытыми с обеих сторон пластинами из пороха, блоки имеют одинаковую высоту, равную высоте дополнительного заряда и симметрично размещены относительно продольной оси сгорающей оболочки.
В преимущественном варианте исполнения в основном заряде трубчатый разрезной порох имеет омегообразное сечение.
В частном случае пластины, закрывающие щели моноблоков дополнительного заряда имеют толщину в пределах 1,5…2,5 10-3 м.
Изобретение иллюстрируется чертежами и примерами конкретного исполнения.
Фиг. 1 иллюстрирует схематичное изображение предлагаемого МЗ;
Фиг. 2 - схематическое изображение поперечного сечения основного МЗ, где пороховые трубки имеют продольный разрез;
Фиг. 3 - схематическое изображение поперечного сечения основного МЗ, где трубчатый разрезной порох имеет омегообразное сечение;
Фиг. 4 - схематическое изображение поперечного сечения дополнительного МЗ;
Фиг. 5 - кривые давления в каморе орудия при применении МЗ прототипа и предлагаемого МЗ, где сплошная линия соответствует прототипу, а пунктирная - патентуемому изобретению.
На чертежах приняты следующие обозначения:
1 - основной заряд;
2 - дополнительный заряд;
3 - пороховые трубки из ВЭП с продольным разрезом;
4 - сгорающая оболочка основного заряда;
5 - зерненый порох из ВЭП;
6 - воспламенитель нижний;
7 - воспламенитель верхний;
8 - трубчатый разрезной порох из ВЭП с омегообразным сечением;
9 - моноблок ВЭП с щелевыми отверстиями;
10 - сгорающая оболочка дополнительного заряда;
11 - щели моноблока;
12 - капсюль-воспламенитель.
Пример 1 Метательный заряд для выстрела раздельного заряжания (фиг. 1) включает размещенные в сгораемых оболочках 4, 10, изолированные один от другого, основной заряд 1 и дополнительный заряд 2 для крепления его к снаряду (не показан). Основной заряд 1 состоит из пороховых трубок из ВЭП с продольным разрезом 3 и зерненых порохов 5 из ВЭП (фиг. 2), воспламенителей 6, 7, капсюля-воспламенителя 12, а дополнительный пороховой заряд 2 собран из моноблоков 9 из ВЭП (фиг. 4), каждый из которых представляет собой пороховой цилиндр, полученный методом шнекования, со сквозными щелевыми отверстиями 11, закрытыми с обеих сторон пластинами толщиной 1,5 10-3 м (не показаны), из пороха той же марки, что и сам моноблок 9, при этом моноблоки имеют одинаковую высоту, равную высоте заряда и симметрично размещены относительно продольной оси сгорающей оболочки 10.
Пример 2 аналогичен примеру 1. Отличие в том, что толщина пластин составляет 2,5 10-3 м.
Пример 3 Метательный заряд для выстрела раздельного заряжания (фиг. 1) включает размещенные в сгораемых оболочках 4, 10, изолированные один от другого, основной заряд 1 и дополнительный заряд 2 для крепления его к снаряду (не показан). Основной заряд 1 состоит из трубчатого разрезного пороха из ВЭП с омегообразным сечением 8 и зерненых порохов 5 из ВЭП (фиг. 3), воспламенителей 6, 7, капсюля-воспламенителя 12, а дополнительный пороховой заряд 2 собран из моноблоков 9 из ВЭП (фиг. 4), каждый из которых представляет собой пороховой цилиндр, полученный методом шнекования, со сквозными щелевыми отверстиями 11, закрытыми с обеих сторон пластинами толщиной 1,5 10-3 м (не показаны), из пороха той же марки, что и сам моноблок 9, при этом моноблоки имеют одинаковую высоту, равную высоте заряда и симметрично размещены относительно продольной оси сгорающей оболочки 10.
Пример 4 аналогичен примеру 3. Отличие в том, что толщина пластин составляет 2,5 10-3 м.
Работа и функционирование предлагаемого МЗ осуществляется следующим образом.
После срабатывания нижнего воспламенителя 6 от капсюля-воспламенителя 11 воспламеняются зерненый порох 5, пороховые трубки из ВЭП с продольным разрезом 3 или трубки из разрезного пороха из ВЭП с омегообразным сечением 8 основного заряда 1, верхний воспламенитель 7 и моноблоки 9 ВЭП дополнительного порохового заряда 2. При этом воспламенители надежно и без задержек передают воспламенительный импульс по всей длине МЗ. После перегорания пороховых пластин заданной толщины, наклеенных на передний и задний торцы моноблоков 9 из ВЭП с щелевыми отверстиями дополнительного заряда 2, происходит воспламенение внутренних поверхности щелей 11 моноблока 9.
Наличие пластин, закрывающих щели 11 моноблоков 9 дополнительного заряда 2, позволяет обеспечить задержку его воспламенения за время, равное ~ 0,5…1 10-3 с, и равномерно по всей длине дополнительного заряда 2 создать множество очагов, обеспечивая прогрессивное его горение, что приводит к дополнительному приросту полного импульса давления (Фиг. 5). Наличие в основном заряде 1 пороховых трубок с продольным разрезом 3 или трубчатого разрезного пороха с омегообразным сечением 8 не только обеспечивает при его сгорании создание в каморе орудия давления, при котором происходит надежное воспламенение и устойчивое горение заряда, но также снимает дополнительное напряжение при минусовых температурах, что снижает вероятность растрескивания и аномального горения пороха и дает возможность повысить плотность заряжания основного порохового заряда 1 за счет снижения градиента давления в температурном диапазоне применения.
В таблицах 1 и 2 приведены сравнительные испытания ВЭП и МЗ прототипа и изобретения. Из таблицы 1 следует, что механические характеристики пороха изобретения превышают уровень пороха, применяемого в прототипе. При этом удельная ударная вязкость при температуре минус 50°С находится на уровне ненаполненных пироксилиновых порохов.
В таблице 3 представлены результаты испытаний по влиянию флегматизирующих добавок в составе ВЭП на разгарно-эрозионное воздействие на ствол орудия.
По сравнению с прототипом, предлагаемая конструкция метательного заряда обеспечивает: нормальное функционирование элементов метательного заряда и выстрела в целом, повышение начальной скорости снаряда на 5…7%, снижение разгарно-эрозионного действия продуктов сгорания на ствол орудия в 1,5 раза, снижение температурного градиента по начальной скорости снаряда в 2 раза, градиента давления в 1,5раза.
1. Метательный заряд для выстрела раздельного заряжания, включающий размещенные в сгораемых оболочках изолированные один от другого основной заряд и дополнительный заряд для крепления его к снаряду, воспламенители и пороховые элементы, отличающийся тем, что все пороховые элементы выполнены из высокоэнергетического баллиститного пороха одного и того же состава с флегматизирующими добавками для снижения разгарно-эрозионного действия пороха на ствол орудия при выстреле, при этом основной заряд состоит из трубчатых разрезных и зерненых порохов, а дополнительный заряд собран из моноблоков, каждый из которых представляет собой пороховой цилиндр, полученный методом шнекования, со сквозными щелевыми отверстиями, закрытыми с обеих сторон пластинами из пороха, блоки имеют одинаковую высоту, равную высоте дополнительного заряда, и симметрично размещены относительно продольной оси сгорающей оболочки.
2. Метательный заряд по п. 1, отличающийся тем, что в основном заряде трубчатый разрезной порох имеет омегообразное сечение.
3. Метательный заряд по п. 1, отличающийся тем, что пластины, закрывающие щели моноблоков дополнительного заряда, имеют толщину 1,5…2,5 10-3 м.
