Корпус артиллерийского снаряда
Изобретение относится к боеприпасам, а более конкретно к артиллерийским снарядам, корпус которых имеет внутри ослабляющую насечку для равномерного дробления на осколки заданной формы и массы, выполненную в виде пересекающихся многозаходных канавок. Технический результат - повышение технологичности изготовления корпуса снаряда и его осколочности при стрельбе на большую дальность. Корпус снаряда содержит цилиндрическую оболочку с оживальной головной частью, где выполнено резьбовое очко под взрыватель, в каморе которой сформированы полуготовые осколки пирамидальной формы посредством двух рядов встречно направленных спиральных рифлей треугольного профиля, и примыкающий донной перемычкой хвостовик. Хвостовик сужается кзади к открытому торцу его камеры разрежения, снабженной сквозными щелями. Имеется медный ведущий поясок, закрепленный в кольцевой канавке перемычки. Хвостовик с цилиндрической оболочкой выполнен из единой прутковой заготовки путем объемной двухсторонней деформации с формированием общей упрочненной перемычки с сеткой призматических насечек на ее донной поверхности со стороны каморы. Это выполнено с возможностью выдерживания повышенных нагрузок при стрельбе. Рифли в оболочке выполнены на всей длине каморы шириной на треть больше рифлей на оживале. 3 ил.
Изобретение относится к боеприпасам, а более конкретно к артиллерийским снарядам, корпус которых имеет внутри ослабляющую насечку для равномерного дробления на осколки заданной формы и массы, выполненную в виде пересекающихся многозаходных канавок.
Уровень данной области техники характеризует корпус артиллерийского снаряда, описанный в патенте RU 2196294 C1, F42В 12/22, 2003 г., который содержит осколочную оболочку с сеткой полуготовых осколков в форме ромбических усеченных пирамид на внутренней поверхности, образованных двумя рядами равно распределенных спиральных рифлей треугольного профиля, имеющих противное направление, при этом хвостовая часть корпуса выполнена конической, сужающейся кзади, и снабжена открытой со стороны днища камерой разрежения, на стенках которой имеются сквозные радиальные щели.
На открытом торце оболочки выполнено резьбовое очко под установку головного взрывателя.
В профилированной канавке корпуса закреплен медный ведущий поясок.
Сетка полуготовых осколков, распределенных на внутренней поверхности цилиндрической оболочки корпуса снаряда, обеспечивает требуемое его дробление продуктами детонации взрывчатым веществом наполнения по ослабленным спиральными рифлями сечениям, где создаются газовые клинья разрушения по совмещенным линиям сдвига.
Выполнение в коническом хвостовике камеры разрежения, открытой со стороны днища, уменьшает аэродинамическое торможение боеприпаса на траектории полета, так как поступающий через сквозные радиальные щели ее стенки воздух набегающего потока выравнивает давление и струйно рассекает завихрения в задонном пространстве снаряда, что способствует увеличению дальности стрельбы.
Недостатком описанного корпуса артиллерийского снаряда являются неудовлетворительные показатели назначения, в частности осколочного, из-за повышенной толщины стенки, обеспечивающей требуемое фугасное действие снаряда, на которую поперек запрессовывается медное кольцо ведущего пояска.
Массивная цилиндрической формы головная часть корпуса, в которой укреплен взрыватель, не дробится на заданные осколки, поэтому является балластом и создает большое аэродинамическое сопротивление на полете, уменьшая дистанцию стрельбы.
Отмеченные недостатки устранены в корпусе артиллерийского снаряда калибром 57 мм по патенту RU 2248514 C1, F42В 12/24, 2005 г., который по технической сущности и числу совпадающих признаков выбран в качестве наиболее близкого аналога предложенному корпусу артиллерийского снаряда.
Известный тонкостенный корпус осколочного снаряда выполнен составным и содержит жестко связанные по резьбе с герметиком цилиндрическую оболочку и конической формы полый хвостовик, наружный стык которых усилен ведущим пояском, выполняющим функции крепежного бандажа, расположенного над поперечной перемычкой, служащей опорой для напрессовки ведущего пояска.
Головная часть тонкостенной оболочки, внутренняя поверхность которой посредством многозаходных рифлей выполнена с распределенными полуготовыми осколками пирамидальной формы, обжата на оправке с формированием оживала, в открытом торце которого выполнено резьбовое очко под головной взрыватель.
Тонкостенный корпус снаряда смещает центр масс кзади за центр давления, что улучшает продольную стабилизацию в полете, а обтекаемая форма оживальной головной части корпуса снаряда снижает аэродинамическое давление набегающим потоком воздуха, в результате чего увеличивается дальность стрельбы
При уменьшении толщины стенки повышена масса взрывчатого вещества, повышающего могущество боеприпаса.
Преимуществом известного корпуса снаряда является снижение себестоимости изготовления двух структурных частей по разным рациональным технологиям без практической потери конструкционной прочности.
Геометрическое и силовое замыкание стыка аэродинамического хвостовика с осколочной оболочкой посредством запрессовки в общую канавку медного ведущего пояска и склеивание их резьбового соединения герметиком обеспечило практически равную со штатным снарядом несущую прочность известного корпуса.
Однако продолжением отмеченных достоинств известного корпуса снаряда является наличие присущих недостатков - неудовлетворительная осколочность и ограниченная дальность стрельбы.
Первое определено тем, что часть головного оживала в очке под взрыватель и массивная перемычка не имеют рифлений и не создают осколков заданной формы и массы.
Сборная конструкция известного корпуса снаряда ограничивает рост метательного импульса предельными изгибающими нагрузками в стыке оболочки и хвостовика, что не позволяет увеличить дальность стрельбы.
Различная технология изготовления структурных частей сборного корпуса снаряда создает разрыв поточного производства и не универсальна, что усложняет изготовление и требует дополнительных капитальных затрат.
Технической задачей, на решение которой направлено настоящее изобретение, является повышение показателей назначения, а именно осколочности артиллерийских снарядов, изготовленных по унифицированной технологии, и дальности их стрельбы
Требуемый технический результат достигается тем, что в известном корпусе артиллерийского снаряда, содержащем цилиндрическую оболочку с оживальной головной частью, где выполнено резьбовое очко под взрыватель, в каморе которой сформированы полуготовые осколки пирамидальной формы посредством двух рядов встречно направленных спиральных рифлей треугольного профиля, и примыкающий донной перемычкой хвостовик, сужающийся кзади, к открытому торцу его камеры разрежения, снабженной сквозными щелями, а также медный ведущий поясок, закрепленный в кольцевой канавке перемычки, согласно изобретению, хвостовик монолитно связан с цилиндрической оболочкой, рифли в которой выполнены на всей длине каморы шириной на треть больше рифлей на оживале, при этом перемычка со стороны каморы оснащена сеткой призматических насечек.
Отличительные признаки предложенного технического решения улучшили показатели назначения снаряда: повышенную осколочность при стрельбе на большую дальность артиллерийских снарядов, характеризующихся технологичностью изготовления их корпусов.
При этом повысилась функциональная надежность боеприпаса, цельный корпус которого изготовлен двухсторонним полугорячим выдавливанием обеих полостей - каморы под снаряжение и камеры разрежения в хвостовике, разделенных монолитной силовой перемычкой
Сужение рифлей и взаимное смещение пирамидальных выступов при объемной деформации металла головной части цилиндрического полуфабриката заметно снижает нагрузки на инструмент, формирующий оживало заданного профиля, обеспечивая при этом запас толщины открытого торца для резьбового очка под головной взрыватель, частично сохранив в нем сетку спиральных рифлей, определяющих регулируемое дробление на заданные осколки.
Монолитная связь цилиндрической оболочки корпуса с хвостовиком, по определению, повышает несущую жесткость боеприпаса, в принципе исключая несанкционированное его разделение при функционировании на структурные части (как это возможно в прототипе), что обеспечивает безопасное эксплуатирование боеприпасов.
Монолитное соединение хвостовика с цилиндрической оболочкой корпуса снаряда, выполненных из единой прутковой заготовки объемной двухсторонней деформацией с формированием общей упрочненной перемычки, создало силовую конструкцию, которая выдерживает повышенные стрельбовые нагрузки более мощного метательного заряда для полета снаряда на увеличенную дальность.
Выполнение спиральных рифлей в резьбовом очке под головной взрыватель обеспечивает его заданное дробление на полезные осколки, увеличивая зону поражения.
Выбранное соотношение ширины рифлей на цилиндрической оболочке и на ее оживальной части оптимизировали степень объемной деформации при обжиме головной части корпуса до заданного обтекаемого профиля без наклепа, сохранив геометрию полуготовых осколков, которая достигается при бездеформационном сдвиге пирамид за счет сближения стенок рифлей.
Формирование сетки рифлей на всей поверхности каморы полуфабриката корпуса снаряда, в том числе в очке под головной взрыватель, расширяет осколочное поле разлета с оживальной части корпуса снаряда за счет большего угла их склонения вперед, в направлении цели.
Дополнительным техническим эффектом от формирования сетки трапецеидальных насечек на поверхности донной перемычки со стороны каморы корпуса снаряда является регулируемое дробленние массивной перемычки на осколки заданной формы и массы, чем повышается эффективность основного поражающего действия боеприпаса.
При этом корпуса артиллерийских снарядов стало возможным изготавливать из дешевых малоуглеродистых сталей, в частности из стали 20, которая заметно упрочняется при пластической деформации на операциях формирования встречных спиральных рифлей, в результате чего происходит объемное силовое перемещение пластов металла поперек прокатных слоев и модификация структуры, что обеспечивает достижение прочностных показателей, заданных чертежом, что сокращает потребительскую стоимость готовых изделий.
Следовательно, каждый существенный признак необходим, а их совокупность в устойчивой взаимосвязи является достаточной для достижения новизны качества, не присущей признакам в разобщенности, то есть поставленная в изобретении техническая задача решена не суммой эффектов, а новым сверхэффектом суммы признаков.
Сущность настоящего изобретения поясняется чертежами, которые имюет чисто иллюстративную цель и не ограничивают объема притязаний совокупности существенных признаков формулы.
На ахизображено:
на фиг. 1 - общий вид корпуса артиллерийского снаряда 57 мм;
на фиг. 2 - разрез по А-А на фиг. 1, повернуто;
на фиг. 3 - разрез по Б-Б на фиг. 1, вид на донную перемычку каморы.
Корпус снаряда включает цилиндрическую оболочку 1 с оживалом 2, в открытом торце которого выполнено резьбовое очко 3 под головной взрыватель.
Под донной перемычкой 4 оболочки 1 расположен сужающийся книзу полый хвостовик 5 с камерой 6 разрежения, на стенке которого распределены сквозные щели 7.
На поверхности оболочки 1, над несущей перемычкой 4, в профилированной канавке 8 запрессован медный ведущий поясок 9, за которым на хвостовике 5 выполнены кольцевые патронирующие канавки 10 для завальцовки дульца гильзы патрона.
На внутренней поверхности оболочки 1 выполнены полуготовые пирамидальной формы осколки 11, сформированные двумя рядами встречно направленных спиральных рифлей 12 треугольного профиля, образованных последовательной протяжкой.
Шаг в 15° между спиральными рифлями 12 шириной 1,81 мм с углом при вершине 60° определен соизмеримым с толщиной 6 мм оболочки 1 согласно теоретическим рекомендациям проектирования (см., например, «Средства поражения и боеприпасы» под редакцией В.В. Селиванова, М., Изд-во МГТу им Н.Э. Баумана, 2008, с. 208, рис. 3.19).
Таким образом, рифли 12 глубиной 1,5 мм выполняются 24-заходной спиральной протяжкой, а за две операции встречного направления спиралей формируется на внутренней поверхности цилиндрической оболочки 1 сетка полуготовых осколков 11 заданной формы и массы.
Особенностью технологии изготовления корпуса по изобретению является то, что спиральные рифли 12 формируются на всей длине цилиндрического полуфабриката оболочки 1, которую формируют полугорячим выдавливанием из прутковой заготовки, после чего головную ее часть обжимают на оправке, образуя оживало 2. Затем с открытого торца оживала 2 нарезается очко 3 и в нем резьба под установку головного взрывателя.
При обжиме на оправке головной части цилиндрического полуфабриката оболочки 1 ширина спиральных рифлей 12 с размера 1,81 мм уменьшается до 1,37 мм на оживале 2.
В результате предложенного порядка операций на части очка 3 сохраняются рифли 12, а на верхней части очка 3, где они срезаны - концентраторы напряжений, по которым происходит пластический сдвиг металла при взрывном нагружении от подрыва снаряжения, чем обеспечивается заданное дробление и образование дополнительных полезных осколков.
Треугольного профиля рифли 12 (с углом при вершине 60°), согласно теории проектирования осколочных оболочек, выполнены глубиной 25% от толщины стенки оболочки 1 (фиг. 2).
В несущей перемычке 4 со стороны каморы корпуса снаряда (фиг. 3) сформирована сетка призматических насечек 13, ослабляющих его сечение, которые облегчают и ориентируют дробление на осколки при подрыве снаряжения.
Формирование насечек 13 совмещено с операцией выдавливания каморы корпуса в штучном прутковом полуфабрикате.
Предложенная конструкция корпуса снаряда технологична в изготовлении на действующем прессовом оборудовании, без разрывов потока.
Разрушение оболочки 1 при подрыве снаряда происходит в результате локального действия газовых клиньев, образующихся при детонации взрывчатого наполнения, по трещинам, исходящим из вершины рифлей 12, являющихся концентраторами давления, и ориентированным по линиям максимальных касательных напряжений.
Испытания стрельбой опытных образцов артиллерийских снарядов калибром 57 мм со штатным метательным зарядом подтвердили увеличение в среднем на 17% дальности полета за счет улучшения аэродинамической формы, которая обеспечивает продольную стабилизацию снаряда на полете, при обтекании оживала 2 приграничными потоками набегающего потока воздуха, без срывов и с заданным разрежением, образованным камерой 6 хвостовика 5, в которую подсасывается воздух через коммуникационные щели 7.
В результате подрывов в бронекабине с ловителями осколков опытных образцов снарядов с предложенным корпусом выявлено увеличение числа полезных осколков сравнительно со штатными на 12% при более широком секторе их разлета.
Анализ осколков показал, что дробление корпуса происходит строго по спиральным рифлям 12, а перемычки 4 - вдоль насечек 13 с образованием поражающих элементов заданной формы и массы.
Сравнение предложенного технического решения с ближайшими аналогами уровня техники не выявило идентичного совпадения совокупности существенных признаков изобретения.
Предложенные отличия корпуса артиллерийского снаряда, которые прямо не следуют из постановки технической задачи, не являются очевидными для специалиста по боеприпасам.
Изготовление корпусов по изобретению возможно на действующем прессовом производстве серийно.
Из вышесказанного можно сделать вывод о соответствии изобретения условиям патентоспособности.
В новом модернизированном корпусе боеприпаса сохранены габаритные и посадочные параметры штатного изделия при улучшении его аэродинамической формы и обеспечено заданное дробление оболочки на осколки требуемых конфигурации и массы при дополнительном регулируемом дроблении очка под головной взрыватель и перемычки хвостовика, что позволяет рекомендовать его промышленное внедрение в серийное производство для поставок заказчикам
Корпус артиллерийского снаряда, содержащий цилиндрическую оболочку с оживальной головной частью, где выполнено резьбовое очко под взрыватель, в каморе которой сформированы полуготовые осколки пирамидальной формы посредством двух рядов встречно направленных спиральных рифлей треугольного профиля, и примыкающий донной перемычкой хвостовик, сужающийся кзади, к открытому торцу его камеры разрежения, снабженной сквозными щелями, а также медный ведущий поясок, закрепленный в кольцевой канавке перемычки, отличающийся тем, что хвостовик с цилиндрической оболочкой выполнен из единой прутковой заготовки путем объемной двухсторонней деформации с формированием общей упрочненной перемычки с сеткой призматических насечек на ее донной поверхности со стороны каморы, способной выдерживать повышенные нагрузки при стрельбе, причем рифли в оболочке выполнены на всей длине каморы шириной на треть больше рифлей на оживале.
