Способ изготовления боеприпаса осколочного действия

Изобретение относится к области военной техники и может быть использовано при изготовлении боеприпасов осколочного действия к реактивным системам залпового огня. Предлагаемый способ изготовления боеприпаса включает получение обечайки деформированием и сваркой, размещение готовых осколков и скрепление с корпусом боеприпаса. Обечайку формуют из листового проката до получения многогранника преимущественно трапецеидального профиля со скругленными ребрами, а после сварки многогранник деформируют, придавая ему цилиндрическую форму калибровкой, например, в вальцах с локализацией деформаций в трех очагах и многократной, например двухоперационной внутренней калибровкой, раздачей со степенью деформации 1...5%, затем обечайку размещают в форме, засыпают готовые осколки и заливают термопластичным материалом, например полиэтиленом высокой плотности, и одновременно осуществляют ее радиальное обжатие по всей наружной поверхности, при этом на отдельных симметричных участках, например, не менее двух, в пластической области деформирования, а на остальной поверхности - в упругой, под давлением 60...80 кг/см² в течение 44...46 сек. Технический результат - повышение эффективности боевого применения боеприпаса путем создания неравномерного напряженного состояния в обечайке блока готовых осколков. 5 з.п. ф-лы, 6 ил.

 

Изобретение относится к области ракетной техники, а именно к способам изготовления боеприпасов реактивных снарядов систем залпового огня.

Объект изобретения представляет собой способ изготовления боеприпаса осколочного действия для головных частей реактивных снарядов систем залпового огня с повышенной боевой эффективностью, предназначенных для вооружения ракетно-артиллерийских частей сухопутных войск, и может найти применение в области ракетной техники.

Боеприпасы осколочного действия головных частей реактивных снарядов систем залпового огня используются преимущественно для борьбы с легко бронированной техникой.

Актуальной проблемой при их боевом применении является получение высоких начальных скоростей разлета готовых осколков, обеспечивающих необходимую эффективность.

Известны различные решения этой проблемы.

Известен способ изготовления “Осколочной боевой части”, заявка Великобритании №1318966, МПК F 42 B 13/48 (Изобретения за рубежом, выпуск 24, №10, 1973 г.), заключающийся в соединении осколков, например, с помощью пайки, спекания, пайки твердым припоем из меди и цинка или склеиванием в точке касания. В состав боевой части входит также связующее вещество из материала с меньшим удельным весом, например алюминий или пластмасса.

Эффективность боевого применения достигается за счет соединения осколков, создающего бандажирующий эффект.

Известен способ изготовления “Осколочного снаряда”, заявка Великобритании №1287637, МПК F 42 B 9/02, F 42 B 13/18, “Изобретения за рубежом”, выпуск 24, №17, 1972 г., в котором блок с готовыми осколками изготавливается следующим образом. Вначале изготавливается обойма, в которой готовые осколки в виде шариков заливают синтетическими смолами.

Необходимые скорости достигаются за счет эффекта смазки, возникающего при расплаве смол от высокой температуры детонации ВВ.

Общими признаками с предлагаемым авторами способом изготовления боеприпаса является наличие в способах изготовления снарядов - аналогов наличие связующего вещества: пластмассы, синтетических смол или алюминия.

Однако для поражения бронированной техники использования технологических приемов в аналогах, создающих эффект “скрепления” и смазки, недостаточно для получения необходимой начальной скорости разлета готовых осколков.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому техническому результату к изобретению является “Осколочный снаряд и способ его изготовления”, патент США №3718091 с приоритетом от 20.11.68 г., МПК F 42 B 13/48, реферативный журнал “Военная техника и экономика”, №6, 1974 г., принятый авторами за прототип.

Корпус снаряда состоит из стакана и блока готовых осколков цилиндрической формы. Блок выполнен из готовых осколков в виде шариков с полимерным связующим.

Блок готовых осколков изготавливается совместно со стаканом, при этом пространство между стаканом и стенками формы заполняется готовыми осколками.

После виброуплотнения заполненное готовыми осколками пространство заливается полиамидной или другой синтетической смолой.

В данном техническом решении используется как эффект “смазки”, так и эффект “скрепления”.

Однако это недостаточно для получения необходимой начальной скорости разлета готовых осколков головной части неуправляемых реактивных снарядов для поражения бронированной техники.

Недостатком данного способа является также отсутствие технологических приемов по созданию в блоке готовых осколков и обечайке (стакане) напряженного состояния, способствующего увеличению начальной скорости разлета готовых осколков.

Общими признаками с предлагаемым способом является наличие скрепления готовых осколков между собой клеящим составом и соединение обечайки с корпусом боеприпаса.

В отличие от прототипа в предлагаемом способе обечайку формуют из листового проката до получения многогранника, преимущественно трапецеидального профиля со скругленными ребрами, а после сварки производят деформирование многогранной формы в цилиндрическую калибровкой, например, в вальцах с локализацией деформаций в трех очагах, и многократной, например, двухоперационной внутренней калибровкой, преимущественно раздачей, со степенью деформации 1...5%, затем обечайку размещают в форму, засыпают готовые осколки и заливают термопластичным материалом, например полиэтиленом высокой плотности, и одновременно осуществляют ее радиальное обжатие по всей наружной поверхности, при этом на отдельных симметричных участках, например, не менее двух, в пластической области деформирования, а на остальной поверхности - в упругой, под давлением 60...80 кг/см² в течение 44...46 сек.

Это позволяет сделать вывод о наличии причинно-следственной связи между совокупностью существенных признаков заявляемого технического решения и достигаемым техническим результатом.

Задачей изобретения является повышение эффективности боевого применения головных частей неуправляемых реактивных снарядов путем создания неравномерного напряженного состояния в обечайке блока готовых осколков.

Указанный технический результат достигается тем, что в способе изготовления боеприпаса осколочного действия, включающем получение обечайки деформированием и сваркой, размещение готовых осколков и скрепление с корпусом боеприпаса, обечайку формуют из листового проката до получения многогранника преимущественно трапецеидального профиля со скругленными ребрами, а после сварки многогранник деформируют, придавая ему цилиндрическую форму калибровкой, например, в вальцах с локализацией деформаций в трех очагах и многократной, например двухоперационной внутренней калибровкой, преимущественно раздачей, со степенью деформации 1...5%, затем обечайку размещают в форме, засыпают готовые осколки и заливают термопластичным материалом, например полиэтиленом высокой плотности, и одновременно осуществляют ее радиальное обжатие по всей наружной поверхности, при этом на отдельных симметричных участках, например, не менее двух, в пластической области деформирования, а на остальной поверхности - в упругой, под давлением 60...80 кг/см² в течение 44...46 сек.

Новая совокупность технологических приемов предлагаемого способа позволяет за счет неравномерного распределения внутренних напряжений по сечению обечайки повысить начальную скорость разлета готовых осколков на 12-17%.

Сущность изобретения поясняется чертежом, где на фиг.1 изображен первый переход гибки, на фиг.2 - профиль обечайки после окончательного перехода гибки и сварки, на фиг.3 - профиль обечайки после калибровки в вальцах, на фиг.4 - схема внутренней калибровки обечайки раздачей, на фиг.5 - сечение блока готовых осколков, на фиг.6 - эпюра напряжений в обечайке блока.

Способ изготовления боеприпаса осуществляют следующим образом. Лист, например, стали 08 ГОСТ 19904-74 режут на заготовки. Заготовки подвергают формовке на первом переходе (фиг.1) гибкой по кромкам под углом α=80-90° и радиусами R1 и R2, соответственно равными 10-14, 17-21 толщины стенки t₀ на длине h, равной 45-55 толщины стенки (40 мм при толщине стенки 0,8 мм).

Затем заготовку формуют на 2-ом переходе гибкой до получения многогранника трапецеидального профиля со скругленными ребрами различной кривизны (фиг.2) по радиусам R1, R2, R3, R4 соответственно равным 10-14, 17-21, 23-27, 28-33 толщины стенки. Например, при толщине стенки, равной 0,8 мм, радиусы R1=8-11 мм, R2=13-17 мм, R3=18-21 мм, R4=22-26 мм.

Кривизна ребер убывает в направлении, показанном стрелкой на фиг.2.

Профиль оправок, на которых осуществляется гибка 1 и 2 переходов, соответствует профилю полуфабрикатов (фиг.1 и 2). В процессе формовки многогранника в обечайке в результате неравномерной деформации по контуру в зонах с большей кривизной - по ребрам трапеции с радиусами R1, R2, R3, R4 (точки 0, 2, 3, 5) закладываются внутренние напряжения, которые превышают уровень напряжений в менее искривленных участках.

Уровень напряжений в зонах ребер трапеции возрастает в направлении увеличения радиуса, от R1 до R4 в направлении стрелки на фиг.2.

Затем осуществляют сварку обечайки на сварочном полуавтомате.

После сварки производят деформирование трапецеидальной формы в цилиндрическую калибровкой с локализацией деформаций в трех очагах на роликовых вальцах.

При калибровке в вальцах получают профиль обечайки, близкий к цилиндру (фиг.3).

Локальное деформирование увеличивает неравномерность распределения напряжений по профилю обечайки.

В зонах 0, 2, 3, 5 (фиг.3) уровень внутренних напряжений возрастает.

После этого обечайку подвергают двухоперационной внутренней калибровке раздачей со степенью деформации 1...5%.

Выполнение внутренней калибровки раздачей со степенью деформации 1...5% обеспечивает дальнейшее увеличение неравномерности распределения напряжений по профилю обечайки с роста уровня напряжений в зонах 0, 2, 3, 5 (фиг.4).

Степень деформации 1...5% является оптимальной с точки зрения обеспечения наибольшего уровня напряжений в этих зонах.

При степени деформации более 5% пластическая деформация снимает внутренние напряжение в обечайке (книга “Остаточные напряжения” И.А.Бергера, Москва, 1963 г., стр.206).

При степени деформации менее 1% уровень напряжений повышается до такой степени, что вызывает искажение формы обечайки с выходом геометрических размеров (овальности диаметров, кривизны образующей) за пределы допустимых отклонений.

Затем обечайку 6 (см. фиг.5) размещают в пресс-форме 7 на внутренней оправке 8, в пространстве между стенками пресс-формы и обечайки засыпают готовые осколки 9, например ролики, пресс-форму устанавливают в литьевую машину и под давлением 60...80 кг/см² с временем впрыска 44-46 сек производят заливку термопластичной массы 10, например полиэтилена высокой плотности, в пространство между обечайкой и стенками пресс-формы через зазоры между готовыми осколками.

Одновременно с заливкой термопластической массы осуществляют радиальное обжатие обечайки по всей наружной поверхности. На отдельных симметричных участках, например, не менее двух (1,4), в пластической области деформирования, а на остальной поверхности - в упругой.

Пластическая деформация реализуется (см. фиг.5) в зонах 1 и 4 за счет вдавливания этих зон обечайки термопластичной массы в два продольных желоба внутренней оправки пресс-формы.

Упругая деформация реализуется на остальной поверхности при радиальном обжатии обечайки в процессе заливки термопластичной массы.

Упругий характер деформации обеспечен тем, что обечайка устанавливается на оправке пресс-формы с небольшим зазором, не превышающим по величине упругую деформацию оболочки.

Например, при толщине стенки обечайки 0,8 мм, ее диаметре 87,75 мм и материале - стали 08 зазор установлен 0,1-0,2 мм.

После извлечения блока из пресс-формы обечайка остается сжатой в радиальном направлении, остывшей термопластической массой.

При этом в обечайке создаются дополнительные внутренние напряжения, которые складываются с внутренними напряжениями от предыдущих операций формообразования.

В результате неравномерность распределения напряжений по сечению обечайки в блоке σ₀, σ₁, σ₂, σ₃, σ₄, σ₅ (фиг.6) возрастает и в зонах 0, 1, 2, 3, 4, 5 достигает значения, близкие к пределу текучести (0,6-0,9 предела текучести).

Значения внутренних напряжений в обечайке (в зонах 0, 2, 3, 5) возрастает в направлении вращения боеприпаса, показанном стрелкой на фиг.6.

Внутренние напряжения в зонах 0, 2, 3, 5 в оболочке, изготовленной с предлагаемым способом, замеренные по методу Давыденкова, составили соответственно 0,6; 0,7; 0,8; 0,9 от предела текучести материала обечайки - стали 08.

Например, при значении предела текучести стали 08-30 кг/мм² внутренние напряжения в зонах 0, 2, 3, 5 соответственно составили 18, 21, 24, 27 кг/мм².

Заливку термопластичного материала и радиальное обжатие обечайки осуществляют под давлением 60...80 кг/см² в течение 44...46 сек, которые являются оптимальными с точки зрения создания напряженного состояния, обеспечивающего максимальную начальную скорость разлета осколков.

При давлении выше 80 кг/см² и времени впрыска выше 46 сек слишком плотная заливка готовых осколков снижает боевую эффективность боеприпаса, так как при детонации взрывчатого вещества образуются фрагменты боеприпаса, включающие группы готовых осколков.

При давлении ниже 60 кг/см² и времени впрыска менее 44 сек снижается прочность сцепления готовых осколков и снижается начальная скорость разлета (на 3...5%).

Таким образом, давление и время впрыска материала соответственно 60...80 кг/ см² и 44...46 сек являются оптимальными для обеспечения требуемых характеристик боеприпаса.

Эффективность боевого применения боеприпасов, изготовленных предлагаемым способом, повышается в результате возникновения при детонации взрывчатого вещества неравномерности разрушения блока, обусловленной неравномерным распределением внутренних напряжений по сечению обечайки.

В первую очередь происходит деформация и разрушение обечайки в зоне с наибольшим уровнем напряжений - в зоне 5 (фиг.6).

В блоке в этой зоне возникает волна сжатия, которая действует на соседние зоны блока, повышающая давление в блоке и, следовательно, и начальную скорость разлета готовых осколков.

Волна сжатия распространяется в направлении вращения боеприпаса по стрелке (фиг.6), что создает дополнительный прирост начальной скорости готовых осколков.

Реактивные снаряды залпового огня с боеприпасами осколочного действия, изготовленными предлагаемым способом, прошли широкую проверку стендовыми и летными испытаниями с положительными результатами. При этом начальная скорость разлета готовых осколков возросла на 12-17%.

1. Способ изготовления боеприпаса осколочного действия, включающий получение обечайки деформированием и сваркой, размещение готовых осколков и скрепление с корпусом боеприпаса, отличающийся тем, что в нем обечайку формуют из листового проката до получения многогранника со скругленными ребрами, а после сварки многогранник деформируют, придавая ему цилиндрическую форму калибровкой и многократной внутренней калибровкой раздачей со степенью деформации 1-5%, затем обечайку размещают в форму, засыпают готовые осколки и заливают термопластичным материалом и одновременно осуществляют ее радиальное обжатие по всей наружной поверхности, при этом обжатие на отдельных симметричных участках проводят в пластической области деформирования, а на остальной поверхности - в упругой под давлением 60-80 кг/см² в течение 44-46 с.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что многогранник получают трапецеидального профиля.

3. Способ по п.1, отличающийся тем, что деформацию многогранника калибровкой проводят в вальцах с локализацией деформации в трех очагах.

4. Способ по п.1, отличающийся тем, что внутреннюю калибровку раздачей выполняют за две операции.

5. Способ по п.1, отличающийся тем, что в качестве термопластичного материала используют полиэтилен высокой плотности.

6. Способ по п.1, отличающийся тем, что радиальное обжатие в пластической области осуществляют на двух участках.