Отделяющийся поддон с бионическими структурами для подкалиберного снаряда
Изобретение относится к изготовлению отделяющегося поддона подкалиберного снаряда малого, среднего и крупного калибра с проникающим сердечником. Предложен способ изготовления отделяющегося поддона (2) для подкалиберного снаряда (3), при котором в отделяющемся поддоне (2) предусматривают бионические структуры (5, 6), сформированные и специально выполненные в процессе изготовления отделяющегося поддона (2) по технологии 3D. При 3D-печати послойно образуют структуру сегментов (2.1, 2.2) отделяющегося поддона, при этом геометрические параметры отделяющегося поддона (2) или сегменты (2.1, 2.2) отделяющегося поддона имеют трехмерные параметры. 3D-технология является SLS-технологией лазерного спекания или коконного 3D-плетения, при этом бионические структуры образуют посредством операций с прядильной фильерой. В отделяющемся поддоне (2) бионические структуры (5, 6) выполнены по заданным размерам, форме и/или объему, специально изготовленные или созданные по заданному месту и количеству. Бионические структуры (5, 6) выполнены в виде сот, распорок, камер, шаровидных пустот, а также их комбинаций. Материалом отделяющегося поддона (2) является легкий металл, металл и/или полимер. Поддон может состоять из множества сегментов (2.1, 2.2). Заявленный отделяющийся поддон с подкалиберным снарядом (3) нашел применение в боеприпасах. 3 н. и 9 з.п. ф-лы, 1 ил.
Изобретение относится к изготовлению отделяющегося поддона подкалиберного снаряда малого, среднего и крупного калибра с проникающим сердечником. Изобретение включает идею уменьшения веса бионического поддона подкалиберного снаряда за счет, например, шаровидных пустот в поддоне.
Для обеспечения высокой проникающей способности применяют т.н. КЭ-боеприпасы (с кинетической энергией). Боеприпас состоит, как правило, из металлического проникающего сердечника (болванки), предпочтительно из тяжелого металла высокой прочности и вязкости. Проникающие сердечники имеют игольчатую или стреловидную форму. Их калибр (подкалиберный) меньше калибра орудийного ствола, из которого их отстреливают. Для производства выстрела из ствола применяют отделяющийся поддон (вышибное дно или англ. Sabot) охватывающий сердечник и обеспечивающий выдерживание калибра ствола. Отделяющийся поддон выполняет задачу герметизации канала ствола от пороховых газов при выстреле. Проецированная поверхность отделяющегося поддона обеспечивает образование силы давления газов от сгорания пороха для ускорения отделяющегося поддона.
Задачей отделяющегося поддона является захват проникающего сердечника при движении в канале ствола, придача ему ускорения, герметизация канала ствола, проведение проникающего сердечника по каналу ствола и его беспрепятственное высвобождение после выхода из канала ствола.
В зависимости от калибра отделяющиеся поддоны изготавливают из полимера, металла или из комбинации этих материалов. Чем тяжелее отделяющийся поддон, тем ниже ускорение и, тем самым, возможная начальная скорость. Чем легче отделяющийся поддон, тем выше начальная скорость и возможная дальнобойность. При равной дальнобойности это обеспечивает более высокую проникающую способность сердечника.
На практике для танковых боеприпасов в качестве материала отделяющегося поддона используют высокопрочный алюминий или уплотненный пластик. Дополнительное сокращение веса обеспечивают выполнением отверстий, прорезей и т.д.
Из DE 196 25 273 A1 известен подкалиберный снаряд с проникающим сердечником, отделяющийся поддон которого выполнен из армированного волокном материала. Армированный волокном материал – это армированный углеродным волокном полимер или армированный углеродным волокном углерод. Для армирования волокном применяют также арамидное волокно или полиэтиленовое волокно. Для армирования волокном металлов, например алюминия, магния или титана применяют, в том числе, Al203-волокно или SiC-волокно.
Отделяющийся поддон для подкалиберного снаряда раскрыт в DE 29 24 041 C2. Материалом отделяющегося поддона служит керамика или закаленное стекло. Закаленное стекло или другие керамические материалы с соответствующими свойствами обладают очень высокой механической прочностью. Разрушение отделяющегося поддона вызывает масса, ударяемая о внутренние стенки отделяющегося поддона. Эту массу размещают в полости.
Подкалиберный снаряд с проникающим сердечником (болванкой) с разборным ведущим пояском снаряда описан в DE 30 34 471 A1. Для обеспечения малого собственного веса с сохранением прочности и вязкости ведущий поясок снаряда изготавливают в виде прессованной детали из пустотелых стеклянных шариков с полимерным или стекловидным связующим материалом. Альтернативно применяют пеностекло или синтактическую пену.
Отделяющийся поддон согласно DE 10 2009 049 440 A1 отличается выполнением полностью, по меньшей мере, однако, частично, из пенообразного материала. Пенообразным материалом может служить металлопена (дросс), например дросс алюминия, дросс цинка, металлопены, причем пенообразный материал применяют в виде сендвич-деталей со слоями из этого или какого-либо другого материала, армированного волокном материала и/или с сердцевиной из какого-либо иного материала.
В случае полимеров/армированных волокном материалов старение, химическая совместимость с видами пороха, подверженность УФ-излучению и т.д., связанные с высокими производственными затратами, являются недостатком. Проблемой является необходимая невосприимчивость при обращении с боеприпасами (падение, вибрация при транспортировке в контейнерах).
Задача изобретения - обеспечить экономически выгодное по сравнению с существующими системами изготовление деталей отделяющегося поддона меньшего веса при условии необходимой устойчивости к воздействию окружающей среды и с сохранением максимальной начальной скорости.
Эта задача решена посредством технического решения, охарактеризованного признаками пункта 1 формулы изобретения.
В основу изобретения положен замысел, обеспечить изготовление отделяющегося поддона или его деталей с уменьшением их веса за счет бионических структур, причем с обеспечением необходимой прочности и т.д. отделяющегося поддона или его деталей. При этом такие структуры выполняют только с началом технологического процесса. Таким образом, по технологии бионические структуры (соты, распорки, камеры, шарообразные пустоты, а также их комбинации) выполняют путем оставления под них места во время технологического процесса.
Такой технологией является, например, 3D-печать, например, из полимеров или лазерное спекание. Лазерное спекание полимеров обеспечивает возможность изготовления отделяющихся поддонов или их деталей, или их сегментов из полимеров с включением бионических структур. Лазерное спекание металлов обеспечивает возможность изготовления отделяющихся поддонов или их деталей, или их сегментов из металла, например алюминия, с включением бионических структур. Спектр материалов включает при этом, начиная с легких металлов и заканчивая суперсплавами. Эта идея не исключает также изготовление посредством коконного 3D-плетения, хотя эта технология более трудоемкая. При этом бионические структуры образуют посредством операций с прядильной фильерой. В настоящее время для этого применялось склеивание комплексных структур из стекловолокна с параллельным ламинированием отверждаемой УФ-излучением смолой.
Отделяющийся поддон или его сегменты получают за счет бионических структур при максимальном сокращении веса необходимую прочность и твердость для прохождения по каналу ствола.
Преимущество такой технологии заключено в возможности задания вида выполнения пустот. Обеспечена возможность непосредственного определения размеров и формы (объема) пустот (3D-программирование). Возможно также прямое определение их количества и их распределения в отделяющемся поддоне или в его сегментах (деталях отделяющегося поддона).
Предложен отделяющийся поддон с выполненными в нем бионическим структурами, специально выполненными или образованными посредством 3D-технологии с определенными размерами, формой и/или объемом непосредственно в процессе его изготовления. При этом специально определено их расположение в отделяющемся поддоне, а также количество бионических структур, т.е. их устройство в отделяющемся поддоне по месту и количеству.
Изобретение более подробно раскрыто на примере его осуществления. На единственном чертеже представлена схема боеприпаса 1 с отделяющимся поддоном 2 и подкалиберным снарядом 3, выполненным в виде проникающего сердечника. Отделяющийся поддон 2 охватывает проникающий сердечник и выполнен с возможностью соединения с проникающим сердечником, по меньшей мере, в зоне 4 геометрического замыкания. Зона 4 геометрического замыкания включает резьбу (детально не показана).
Для уменьшения веса сегментированные отделяющиеся поддоны 2.1, 2.2 включают бионические структуры 5. Под бионическими структурами 5 подразумевают соты, распорки, камеры, пустоты, а также их комбинации. Пустоты 6 выполнены при этом шаровидными, многоугольными и т.д.
Отделяющийся поддон 2 или его сегменты 2.1, 2.2 изготавливают методом 3D-печати или по SLS-технологии (лазерное спекание). Геометрические параметры сегментов 2.1, 2.2 отделяющегося поддона имеют при этом трехмерную характеристику и представлены в виде параметров слоев.
При лазерном спекании металлов из геометрических форм изготавливают модель литейной формы (детально не показана). Затем на основе параметров CAD (автоматизированное проектирование) сегментов 2.1, 2.2 отделяющегося поддона слой за слоем выстраивают слоистую структуру. В слоях пропускают зоны, в которых затем в сегментах 2.1, 2.2 отделяющегося поддона устраивают/встраивают бионические структуры 5, например шаровидные пустоты 6, с определенными для них формами, размерами и объемом.
При 3D-печати без использования формы для литья послойно образуют структуру сегментов 2.1, 2.2 отделяющегося поддона. При этом сегменты 2.1, 2.2 отделяющегося поддона имеют трехмерные параметры и их образуют слой за слоем.
1. Способ изготовления отделяющегося поддона (2) для подкалиберного снаряда (3), при котором в отделяющемся поддоне (2) предусматривают бионические структуры (5, 6), сформированные и специально выполненные в процессе изготовления отделяющегося поддона (2) по технологии 3D, причем при 3D-печати послойно образуют структуру сегментов (2.1, 2.2) отделяющегося поддона, при этом геометрические параметры отделяющегося поддона (2) или сегменты (2.1, 2.2) отделяющегося поддона имеют трехмерные параметры.
2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что при его осуществлении задают размеры, форму и/или объем бионических структур (5, 6).
3. Способ по п. 1 или 2, отличающийся тем, что при его осуществлении формируют заданное количество бионических структур (5, 6).
4. Способ по любому из пп. 1-3, отличающийся тем, что 3D-технология является технологией 3D-печати.
5. Способ по любому из пп. 1-3, отличающийся тем, что 3D-технология является SLS-технологией лазерного спекания.
6. Способ по любому из пп. 1-3, отличающийся тем, что изготовление осуществляют посредством коконного 3D-плетения, при этом бионические структуры образуют посредством операций с прядильной фильерой.
7. Отделяющийся поддон (2), изготовленный способом по любому из пп. 1-6.
8. Поддон по п. 7, отличающийся тем, что бионические структуры (5, 6) выполнены в виде сот, распорок, камер, шаровидных пустот, а также их комбинаций.
9. Поддон по п. 7 или 8, отличающийся тем, что материалом отделяющегося поддона (2) является легкий металл, металл и/или полимер.
10. Поддон по любому из пп. 7-9, отличающийся тем, что он состоит из множества сегментов (2.1, 2.2).
11. Поддон по п. 10, отличающийся тем, что он состоит, по меньшей мере, из двух сегментов (2.1, 2.2) отделяющегося поддона.
12. Боеприпас (1) с отделяющимся поддоном (2) по любому из пп. 7-11, а также с подкалиберным снарядом (3).
