Унитарный малокалиберный патрон

 

Использование: патроны малого калибра унитарного заряжания с бронебойными подкалиберными снарядами. Сущность изобретения: бронебойный подкалиберный снаряд, содержащий тяжелосплавный сердечник, через поддон установлен в гильзе, которая включает капсюль-воспламенитель, ступенчатую воспламенительную трубку, на входе выполненную с уширением, равным 0,2-0,5 диаметра запального отверстия, и комбинированного метательного заряда, который представляет собой смесь пироксилиновых флегматизированных порохов, зерненого семиканального и сферического в соотношении (мас.%) 82-97 и 3-18 соответственно. Длина воспламенительной трубки составляет 0,3-0,5 высоты метательного заряда. Сердечник смонтирован внутри пластмассового секторного корпуса, скрепленного центрирующей втулкой. Поддон выполнен со сквозным газодинамическим отверстием и ведущим пояском. 1 ил., 1 табл.

Изобретение относится к артиллерийским патронам малого калибра унитарного заряжания с бронебойными подкалиберными снарядами, сердечник которых выполнен из тяжелого сплава, предназначенным для стрельбы из автоматических пушек, не имеющих внешнего автономного привода на автоматику.

Из патентной литературы известны малокалиберные патроны, в которых для повышения эффективности бронебойного действия снарядов, в частности, увеличения начальной скорости при заданном максимальном давлении, зону воспламенения метательного заряда организуют в центре гильзы посредством огнепередаточной трубки, вставленной в донной части соосно воспламенителю (см. например, патенты США N 3929073 от 30.12.75, Н.кл. 102/43; ФРГ N 1277706, кл.72d, в котором длина трубки составляет от 20 до 80% высоты заряда). При этом повышается стабильность баллистических характеристик выстрела: начальная скорость снаряда, давление в канале ствола, кучность.

Бронебойные подкалиберные снаряды патронов с центральной воспламенительной трубкой широко используются в армиях стран НАТО: 30 мм патрон к пушке GAU-8/A, установленной на штурмовике А-10 (США), патрон 30 х 173 с длиной трубки 35 мм к пушке КРL 21-АТ "Rarden" (Англия), 40 мм патроны к зенитным пушкам МК-1, МК-2 (США) "Бофорс" (Швеция) 40L 70 с длиной трубки 50. 60 мм.

Недостатком указанных конструкций является то, что при совершенствовании существующих патронов уменьшается свободный объем гильзы, то есть снижается масса метательного заряда. Необходимое увеличение плотности порохового заряда (выше предельной вместимости) может быть обеспечено использованием гетерогенных, комбинированных артиллерийских порохов, позволяющих регулировать скорость горения подбором содержания компонентов (не менее 80% основного) и размерами гранул (до 7 мм) для получения необходимой скорости полета снаряда (см. Propellants. Expl. Pyrolechn. 1982, V. 7 N 6, p.158 и патент ФРГ N ДЕ3008196, C 06 D 5/00, 1982).

Наиболее близким техническим решением, совпадающим с предложенным по большинству существенных признаков, является 30 мм патрон "Кернер" к автоматическим пушкам 2A42 и 2A72, описанный в Технических условиях ИУБЖ. 773421.002 ТУ, М. 1994, с.32, особенность которого заключается в том, что бронебаллистика облегченного снаряда обеспечена новой взаимосвязью и отличным конструктивным выполнением известных признаков в габаритах штатного патрона, то есть новизной качества.

Конструктивное выполнение головной боевой части патрона с облегченным на четверть, сравнительно со штатным, бронебойным подкалиберным снарядом позволило вести стрельбу из существующих автоматических пушек, не имеющих внешнего автономного привода на автоматику, за счет увеличения массы метательного заряда, воспламенение которого осуществляется посредством центральной трубки ступенчатой формы.

Для сохранения импульса давления в газоотводе пушки 2A42 или откатных частей в пушке 2A72 повышена плотность насыпного порохового заряда (1,06-1,10 г/см³). Трубка осевого воспламенительного устройства большим диаметром закреплена в очке гильзы и зафиксирована фланцем. Внутренний диаметр трубки равен диаметру запального отверстия 3,0± 0,4 мм. Со стороны снаряда трубка закрыта заглушкой из материала размеднителя, препятствующей попаданию внутрь пороха.

В качестве гетерогенного пороха метательного заряда использована смесь пироксилиновых флегматизированных порохов: зерненого семиканального 102 103% от свободного объема гильзы и 6 10% от массы крупной фракции сферического, всего не менее 136 г. Комбинированный метательный заряд обладает низким градиентом баллистических характеристик в температурном диапазоне эксплуатации.

Недостатком известной конструкции патрона является ограниченная скорость снаряда из-за потерь на аэродинамическое сопротивление, что снижает основное действие бронепробитие подкалиберным сердечником.

Согласно данным опытных стрельб в известной конструкции патрона развивается значительное давление внутри огнепередаточной трубки, которое повышает вероятность ее отрыва в сечении на выходе из дна гильзы, недопустимого в условиях автоматической стрельбы из пушек.

Метательный заряд является неуниверсальным, что ограничивает возможности по использованию. На практике для вновь разрабатываемой конструкции подкалиберных снарядов, различных по массе, требуется дорогостоящая и длительная отработка качественного и количественного состава, обеспечивающего заданные баллистические характеристики, большой разброс которых усугубляется нестабильностью воспламенения в объеме метательного заряда в условиях различной насыпной плотности при локальном переуплотнении пороха динамическим воздействием выстрела.

Задачей, на решение которой направлено изобретение, является повышение функциональной надежности патрона и эффективности бронепробития.

Требуемый технический результат достигается тем, что в известном унитарном малокалиберном патроне для автоматических пушек, содержащем бронебойный подкалиберный снаряд и гильзу, включающую насыпной комбинированный метательный заряд из семиканального зерненого и сферического пироксилиновых флегматизированных порохов, центральную, ступенчатой формы, закрытую заглушкой из материала размеднителя, воспламенительную трубку, на входе выполненную с уширением, большим диаметром запрессованную в очко гильзы, и капсюль-воспламенитель, согласно изобретению, уширение воспламенительной трубки равно (0,2 0,5)d, где d диаметр запального отверстия, а длина трубки составляет 0,3 0,5 высоты метательного заряда, содержание пороховых компонентов которого выбрано в следующем соотношении, мас.

Зерненый семиканальный 82 97 Сферический 3 18 при этом тяжелосплавный сердечник снаряда смонтирован внутри пластмассового секторного корпуса, скрепленного центрирующей втулкой и установленного в выполненном со сквозным газодинамическим отверстием и ведущим пояском поддоне, закрепленном в гильзе.

Отличительный признаки позволили повысить скорость бронебойного сердечника, который помещен в разделяющийся за дульным срезом металло-пластмассовый корпус снаряда секторного типа.

Организация с помощью огнепередаточной трубки равномерного центрального воспламенения метательного заряда, оптимизированного количественного состава обеспечивает выравнивание давления образующихся пороховых газов в объеме гильзы, что гарантирует стабильные внутрибаллистические характеристики выстрела и показатели бронепробития в заданном диапазоне значений.

Предложенная система силового и геометрического замыкания элементов патрона: сердечник из сплава ВНЖ пластмассовый секторный корпус - центрирующая металлическая втулка поддон гильза, обеспечивает его целостность при сборке, транспортировке, хранении, эксплуатации в составе ленты при служебном обращении и прохождении патрона по трактам питания пушки и досыле в ствол. При этом металлическая центрирующая втулка, скрепляющая пластмассовый корпус, несущий бронебойный сердечник, выдерживает перегрузки при выстреле и движении по каналу ствола до выхода за дульный срез.

Расчетное сечение нарезов центрирующей втулки обеспечивает гарантированное равномерное разделение пластмассового секторного корпуса за дульным срезом под действием центробежных сил вращения снаряда и отделение поддона от сердечника посредством внутреннего давления пороховых газов, аккумулированных внутри снаряда через газодинамическое отверстие в процессе выстрела и кинетической энергии набегающего потока воздуха.

Уширение огнепередаточной втулки выполняет функции ресивера, где сглаживаются пульсации при накоплении газов и организуется дальнейшее равномерное истечение газового потока от капсюля-воспламенителя, который расплавляет материал заглушки и диспергирует его в объеме газов метательного заряда, распределяя затем его по всей протяженности ствола пушки, что повышает функциональную надежность системы.

Уширение входной части трубки на величину меньше 0,2 диаметра запального отверстия приводит к вырождению ресивера и, как следствие, возможным отрывам трубки из-за повышения допустимого давления продуктов взрывчатого превращения при срабатывании капсюля-воспламенителя.

Максимальный размер ресивера (0,5 диаметра запального отверстия) определяется конструктивной схемой крепления узла воспламенения в дне гильзы и ограничен диаметром отверстия под капсюльную втулку, а также прочностью трубки при динамических нагрузках выстрела.

Выполнение ресивера в воспламенительной трубке, согласно экспериментальным данным, снижает максимальное давление в 2,4 -2,8 раза. Это позволило снизить длину трубки до 0,3 высоты метательного заряда, высвободив объем гильзы для размещения пороха.

При длине трубки меньше указанного предела возрастает динамическое воздействие газовой струи и форса пламени от сработавшей капсюльной втулки (в частности, дробление пороха), что приводит к аномальному воспламенению метательного заряда по высоте и в объеме, то есть нестабильности баллистических характеристик.

При увеличении длины трубки выше максимального предела диапазона, 0,5 высоты метального заряда, затруднительно равномерное в объеме воспламенение переуплотненного заряда (для сохранения массы пороха), что приводит к снижению начальной скорости снаряда.

Выбранный доверительный диапазон количественного соотношения компонентов метательного заряда, оптимального для практически всей номенклатуры конструкций бронебойных подкалиберных снарядов малого калибра, позволил расширить область использования.

Более широкий, сравнительно с прототипом, диапазон содержания компонентов метательного заряда позволяет варьировать составом для нормального функционирования автоматики пушек и достижения заданного уровня внутрибаллистических характеристик патронов различных конструкций, например, бронебойного 30 мм снаряда с массой от 360 г до 180 г.

Повышение плотности комбинированного метательного заряда до 1,20 г/см³ обеспечивается, при сохранении технологии сборки насыпных зарядов, за счет увеличения массы сферического пороха, в то время как масса семиканального зерненого пороха остается практически постоянной, и меняясь в узких пределах в зависимости от гравиметрической его плотности и от величины коэффициента подпрессовки гранул пороха от 1 до 4% Сущность изобретения иллюстрируется чертежом, на котором схематично изображен предложенный патрон.

Бронебойный подкалиберный снаряд, содержащий сердечник 1 из сплава ВНЖ с удельным весом 16,6 г/см³, через алюминиевый поддон 2 установлен в гильзе 3, которая включает в себя капсюль-воспламенитель 4, ступенчатую воспламенительную трубку 5 и комбинированный метательный заряд.

Головная часть сердечника 1 имеет профиль с передним конусом 118 - 120^o, который переходит в ступенчатый конус с углом 10 20^o, содержащий две кольцевых проточки, выполняющие роль локализаторов и одновременно служащие для закатки баллистического наконечника 6.

На торце сердечника 1 выполнены трапецеидальные выступы под углубления в поддоне 2 (не показано), которыми они сопрягаются в сборе, в радиальном направлении неподвижно. В поддоне 2 выполнено осевое отверстие 7 газодинамическое, под трассером 8.

На поддоне 2 укреплены ведущий поясок 9 и на резьбе пластмассовый корпус 10, несущий центрирующую металлическую втулку 11 сложной формы (связанные перемычкой ослабленного сечения цилиндрическую снаружи и коническую внутри), опирающуюся на конус головной части сердечника 1. При свинчивании корпуса 10 с поддоном 2 сердечник 1 центрируется и фиксируется в снаряде.

Метательный заряд гильзы 3 представляет собой комбинированную смесь пироксилиновых флегматизированных порохов: семиканального зерненого 12 марки 6/7П-5БПфл и сферического 13 марки АЕф 35/3,35.

Выход воспламенительной трубки 5 закрыт свинцовой заглушкой 14, а на входе выполнен ресивер 15, диаметр которого равен 1,2 1,5 диаметра трубки 5 (запального ее отверстия). Длина трубки 5 выбрана в диапазоне 0,3 0,5 высоты метательного заряда в гильзе 3.

Конструктивное выполнение патрона иллюстрируется примером 30 мм бронебойного подкалиберного патрона "Кернер", длина трубки 15 которого составляет 42 мм, а диаметр ресивера 15 6,55 мм. Содержание порохов 12, 13 в метательном заряде выбрано в диапазоне соотношений (мас.): зерненого семиканального 82 97 и сферического 3 18, что составляет 127 130 г и 4 - 13 г соответственно.

Экспериментальная отработка конструкций бронебойных подкалиберных снарядов, в том числе и патрона "Кернер", подтвердила зависимость соотношения компонентов метательного заряда и габаритов воспламенительной трубки от веса снаряда для обеспечения стабильных баллистических характеристик выстрела, получения наивысшей начальной скорости снарядов, надежного функционирования автоматики малокалиберных пушек при использовании патронов с бронебойными подкалиберными снарядами, имеющими тяжелосплавный сердечник, существенно отличающихся по массе.

Результаты оптимизации параметров 30 мм патронов с различными бронебойными подкалиберными снарядами сведены в таблицу.

При выстреле инициированный капсюлем-воспламенителем 4 форс пламени и газоконденсированных продуктов детонации поступают в трубку 5, где аккумулируются в ресивере 15, при этом сглаживаются пульсации давления, происходит перемешивание газоконденсированной фазы и формирование струи форса пламени, которая расплавляет заглушку 14 и факелом прорывается внутрь гильзы 3, где воспламеняет пороховую смесь 12-13 в центральной части метательного заряда.

Возросшим давлением пороховых газов на поддон 2 снаряд извлекается из гильзы 3 и подается в канал ствола пушки, со стенками которого по всей длине контактирует диспергированный в пороховых газах материал заглушки 14 - размеднителя.

Крутящий момент от нарезов ствола через поясок 9, поддон 2 (посредством сочленения выступы-углубления) передается на сердечник 1. За дульным срезом ствола пушки корпус 10 по продольным пазам сектора и втулка 11 по перемычкам ослабленного сечения разрушаются и тормозятся воздухом, а сердечник 1 ориентированно с заданной скоростью движется к цели по внешней траектории.

Таким образом предложенное техническое решение обеспечило комплексное повышение эффективности основного действия малокалиберных патронов за счет снижения массы бронебойных подкалиберных снарядов при увеличении плотности заряжания метательного заряда, в результате чего повысилась начальная скорость снаряда, необходимая для повышения бронепробиваемости при обеспечении нормального функционирования автоматики серийных пушек.

Формула изобретения

Унитарный малокалиберный патрон для автоматических пушек, содержащий бронебойный подкалиберный снаряд и гильзу, включающую насыпной комбинированный метательный заряд из семиканального зерненого и сферического пироксилиновых флегматизированных порохов, центральную, ступенчатой формы, закрытую заглушкой из материала размеднителя воспламенительную трубку, на входе выполненную с уширением, большим диаметром запрессованную в очко гильзы, и капсюль-воспламенитель, отличающийся тем, что уширение воспламенительной трубки равно (0,2 0,5) d, где d диаметр запального отверстия, а длина трубки составляет 0,3 0,5 высоты метательного заряда, содержание пороховых компонентов которого выбрано в соотношении, мас.

Зерненый семиканальный 82 97 Сферический 3 18 при этом тяжелосплавный сердечник снаряда смонтирован внутри пластмассового секторного корпуса, скрепленного центрирующей втулкой и установленного в выполненном со сквозным газодинамическим отверстием и ведущим пояском поддоне, закрепленном в гильзе.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2