боеприпас и ствол для его выстрела

Формула изобретения

1. Боеприпас, выполненный в виде твердого тела осесимметричной формы, отличающийся тем, что он выполнен в виде пластины, преобразуемой при выстреле, за счет ее деформации в стволе, в тело компактной формы с малым аэродинамическим сопротивлением.

2. Боеприпас по п.1, отличающийся тем, что пластина ограничена окружностью.

3. Боеприпас по п.1, отличающийся тем, что пластина ограничена гранями.

4. Боеприпас по п.1, отличающийся тем, что пластина выполнена многослойной из разных металлов, в т.ч. биметаллической.

5. Боеприпас по п.1, отличающийся тем, что пластина соединена с подкалиберным боеприпасом, расположенным со стороны ее движения при выстреле.

6. Ствол для выстрела боеприпаса по п.1, характеризующийся тем, что он выполнен из металла с отверстием в казенной части, соответствующим габаритам боеприпаса и соединенным своей конусной частью с центральным отверстием по меньшему диаметру конуса, а центральное отверстие соединено с радиальными каналами для формирования при выстреле стабилизатора боеприпаса, при этом площадь центрального отверстия более чем в два раза меньше площади пластины, а ширина радиальных каналов составляет не менее двух толщин пластины.

7. Ствол по п.6, отличающийся тем, что он выполнен из стали с алитированной рабочей поверхностью с покрытием из электроплавленных окислов Al₂O ₃, образованным в режиме микроплазменного оксидирования.

8. Ствол по п.6, отличающийся тем, что он выполнен из цветного сплава на основе алюминия или титана с электроплавленным покрытием из Al₂О₃, выполненным на рабочей поверхности.

9. Ствол по п.6, отличающийся тем, что он выполнен способом литья выжиманием с кристаллизацией под давлением.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к военной технике и может быть использовано при изготовлении стрелкового оружия и ствольной артиллерии для поражения не укрытой и укрытой живой силы противника, его боевой техники, включая БМП, танки, корабли, воздушные цели, в т.ч. самолеты, крылатые и межконтинентальные ракеты, взлетные полосы аэродромов, а также для защиты мегаполисов и атомных электростанций от воздушного нападения, поражения укрепсорружений и бункеров, защиты земли от угрозы столкновения с астероидами.

Известен боеприпас, выполненный в виде металлического осесимметричного тела, длиной, превышающей его диаметр, который выстраивается через стальной ствол, имеющий центральное отверстие, соответствующее диаметру боеприпаса, снабженное продольными винтообразными каналами,, выполненными на поверхности отверстия для придания вращения боеприпасу в канале ствола и при движении на траектории (Прохоров Б.Д. Боеприпасы артиллерии. М.: Машиностроение, 1973, стр.8).

Наиболее близким аналогом, принятым за прототип, является боеприпас, выполненный в виде твердого тела осесимметричной формы (RU 2103629 С1, опубл. 27.01.1998 г.).

Недостатком боеприпаса является большая трудоемкость его изготовления (из-за нетехнологичности), т.к. при его производстве используются низшая ступень развития процессов и машин, при точечном взаимодействии орудия и предмета обработки (Приложение 1.), а следовательно, и сравнительно низкая, учитывая массовый характер производства боеприпасов, производительность.

Скорость, развиваемая известным боеприпасом при выстреле на выходе из канала ствола, составляет менее 1 км/с, что ограничивает его боевую эффективность.

При использовании бронебойных подкалиберных снарядов, предусматривающих применение отделяемых поддонов, стоимость боеприпаса значительно удорожается.

При стрельбе известными осколочно-фугасными боеприпасами дальность их выстрела ограничена обычно 20-ю километрами.

Для применения проникающих боеприпасов обычно задействуется авиация для использования их в качестве бомб или используется ракетная техника, что связано с большими затратами при выполнении поставленной задачи.

Целью предлагаемого изобретения является устранение отмеченных недостатков, а именно: упрощение формы боеприпаса и процесса его изготовления, повышение производительности изготовления и повышение боевой эффективности.

Поставленная цель достигается тем, что боеприпас, выполненный в виде твердого тела осесимметричной формы, выполнен в виде пластины, преобразуемой при выстреле за счет ее деформации в стволе в тело компактной формы с малым аэродинамическим сопротивлением. Пластина может быть ограничена окружностью или гранями, многослойной из разных металлов, в т.ч. биметаллической.

Предлагаемая конструкция боеприпаса позволяет повысить ступень развития процессов его производства с низшей (1 ступень, точечное взаимодействие) до высшей (3-4 ступень, поверхностное и объемное взаимодействие), а следовательно, повысить производительность производства боеприпасов и снизить себестоимость их изготовления. Производство боеприпасов сводится к простейшей операции - вырубке их из листового материала, а формирование необходимой геометрической формы с оптимальным аэродинамическим сопротивлением происходит в процессе выстрела.

За счет большого диаметра первичной заготовки (пластины) боеприпас получает большой импульс энергии, часть которой (около 40%) расходуется на деформацию, но остальной энергии достаточно для того, чтобы значительно повысить скорость боеприпаса при выходе из канала ствола по сравнению с серийным в 2 и более раз.

Боеприпас может применяться как в комплекте с гильзой, начиненной порохом, так и в безгильзовом варианте с использованием газодинамической пушки, которая в настоящее время имеет практическое применение при газодинамическом напылении восстанавливаемых изношенных деталей. В этом случае скорострельность изделия возрастает за счет устранения операции выброса стреляной гильзы и использования многоствольного варианта типа «вращающийся барабан».

Пластина может быть соединена с боеприпасом, выполненным с габаритами по типу подкалиберного, расположенным со стороны движения его при выстреле. В этом случае при равных диаметрах пластины (по предлагаемому варианту) и применяемого в настоящее время в известных конструкциях подкалиберных снарядов отделяемого поддона боеприпас получает необходимую кинетическую энергию при выстреле для развития на траектории заданной скорости, что упрощает выстрел и позволяет снизить издержки на его осуществление.

Использование пластины в комплекте с осколочно-фугасным снарядом, выполненной по диаметру, превышающему диаметр снаряда, позволяет увеличить дальность выстрела, а в проникающих боеприпасах - увеличить их вес и соответственно поражающее действие. Проникающими боеприпасами предлагаемой конструкции целесообразно стрелять под большим углом к горизонту (около 70°). В этом случае боеприпас вначале достигает высоты 10-15 км, а затем набирает максимальную скорость при свободном падении и подходе к цели. Например, при весе 0,5 т и падении с высоты 15 км его скорость при подходе к цели без учета сопротивления воздуха составит:

где

V - скорость в м/с без учета сопротивления воздуха

g - ускорение свободного падения в м/с²

Н - высота свободного падения в м

W _k - кинетическая энергия тела при свободном падении

Для поражения астероидов проникающий боеприпас выстреливается навстречу его движению.

Если пластина, выполненная диаметром 200 мм, соединена со 100-мм фугасным снарядом, то импульс, получаемый снарядом при выстреле с учетом 40% потери на ее деформацию, в 2 и более раз превысит импульс, получаемый обычным 100 мм снарядом. Следовательно, дальность стрельбы таким боеприпасом возрастет соответственно.

Такое же соотношение получается при стрельбе проникающими боеприпасами.

Ствол для выстрела предлагаемого боеприпаса, характеризующийся тем, что он выполнен из металла с отверстием в казенной части, соответствующим габаритам боеприпаса и соединенным своей конусной частью с центральным отверстием по меньшему диаметру конуса, а центральное отверстие соединено с радиальными каналами для формирования при выстреле стабилизатора боеприпаса, при этом площадь центрального отверстия более чем в 2 раза меньше площади пластины, а ширина радиальных каналов составляет не менее 2-х толщин пластины.

Ствол может быть выполнен из стали с алитированной рабочей поверхностью и снабжен покрытием из электроплавленных окислов Al₂ О₃ (корунда), образованным в режиме микроплазменного оксидирования, или из цветного сплава на основе алюминия или титана также с корундовым покрытием на рабочей поверхности.

Преимущественный способ изготовления стволов предлагаемой конструкции - способ литья выжиманием с кристаллизацией под давлением (ЛВКД). Ствол, получаемый способом ЛВКД, имеет механические свойства металла на уровне кованного. Полость ствола оформляется при литье с последующей механической и электрохимической обработкой в режиме микроплазменного оксидирования для образования на рабочей поверхности износостойкого корундового покрытия.

Если ствол выполняется из стали, то рабочая поверхность его предварительно алитируется, а затем покрывается корундом.

Ствол может быть выполнен из высокопрочного алюминиевого сплава (преимущественно в стрелковом оружии), например из сплава В96, или из титанового сплава. В этом случае корундовое покрытие наносится на рабочую поверхность без специальной подготовки ее.

Длина ствола назначается только исходя из условий завершения процесса деформации пластины для получения необходимой геометрической формы, поэтому предлагаемый ствол значительно короче по длине серийного, в котором боеприпасу придается вращение.

На фиг.1 представлен боеприпас в виде стальной пластины толщиной 1,5 мм, ограниченной окружностью, на фиг.2 - боеприпас в виде стальной пластины, ограниченной гранями, на фиг.3 - боеприпас из биметалла (например, сталь-медь, магниевый сплав-сталь, медный сплав-свинец), на фиг.4 - пластина, соединенная со стальным стержнем диаметром 40 мм, применяемым в подкалиберных снарядах, на фиг.5 - пластина, соединенная с осколочным фугасным снарядам, на фиг.6 - пластина, соединенная с проникающим снарядом, на фиг.7 - ствол перед выстрелом пластиной, на фиг.8 ствол перед выстрелом бронебойного боеприпаса, на фиг.9 - ствол перед выстрелом осколочно-фугасным боеприпасом, на фиг.10 - ствол перед выстрелом проникающего снаряда, на фиг.11 - боеприпас при выходе деформированной пластины из канала ствола, на фиг.12 - бронебойный боеприпас при выходе из канала ствола, на фиг.13 - осколочно-фугасный боеприпас при выходе его из канала ствола, на фиг.14 - проникающий снаряд при выходе его из канала ствола.

Боеприпас для стрелкового оружия (фиг.1) выполнен в виде стальной пластины 1 толщиной 1,5 мм и ограничен окружностью диаметром 26 мм.

В варианте бронебойного боеприпаса (фиг.4) пластина 1 выполнена диаметром 150 мм и соединена со стальным стержнем 6 диаметром 40 мм, выполненным из высокопрочной стали, с расположенным в головной части вольфрамовым сердечником 7, выполненным диаметром 20 мм, длиной 300 мм и весом 2 кг, заключенным в тонкостенную оболочку 8 из магниевого сплава. В головной части боеприпаса расположен наконечник 9 из магниевого сплава, обеспечивающий зажигательное действие.

В случае осколочно-фугасного боеприпаса (фиг.5) пластина 1 диаметром 200 мм соединена со снарядом 11 калибра 100 мм, снабженным головным взрывателем 12.

В случае проникающего снаряда (фиг.6) пластина 1 диаметром 400 мм соединена со стальным корпусом 14, выполненным из высокопрочной стали диаметром 200 мм и весом около 0,5 т.

Ствол 15 (фиг.7), выполненный из титанового сплава, имеет в казенной части ряд, состоящий из гильзы 16 и пластины 1, казенная часть переходит в конусную часть 17, малый конус 18 которого переходит в центральное цилиндрическое отверстие 19, соединенное со щелевидными каналами 20 и корундовым покрытием 21.

Ствол 15 (фиг.8) имеет в казенной части заряд, состоящий из гильзы 16 и пластины 1, соединенной со стальным стержнем 6, расположенным в канал ствола.

Ствол 15 (фиг.9) имеет в казенной части заряд, состоящий из гильзы 16 и пластины 1, соединенной со 100 мм осколочно-фугасным снарядом 11, расположенным в канале ствола 15.

Ствол 15 (фиг.10) имеет в казенной части заряд, состоящий из гильзы 16 и пластины 1, соединенной с монолитным снарядом 14 расположенным в канале ствола 15.

Работа предлагаемого устройства

При воспламенении порохового заряда в гильзе 16, заряженной в ствол 15 (фиг.7), пластина 1 диаметром 26 мм двигается под импульсом газового давления по конусной части 17 ствола 15, деформируясь по конусу и заполняя щелевидные каналы 20, и при достижении малого диаметра 18 конус 17 входит в канал 19, диаметр которого равен 8 мм, и щелевидные каналы 20 ствола, получая компактную форму (фиг.11) с оптимальной геометрией, обеспечивающей минимальное аэродинамическое сопротивление и устойчивость боеприпаса в полете.

За счет большой первоначальной площади боеприпаса перед выстрелом, равной 5,3 см², и площади на выходе боеприпаса 0,92 см², т.е. более чем в 5 раз меньшей первоначальной площади, он получает импульс энергии, обеспечивающий увеличение скорости по сравнению с известным боеприпасом более чем в 2 раза, а кинетическую энергию обеспечивающую увеличение дальности стрельбы боеприпаса и его поражающее действие.

При выстреле бронебойного боеприпаса (фиг.4) из ствола 15 (фиг.8) пластина 1 диаметром 150 мм деформируется в стабилизатор (фиг.12), обеспечивающий устойчивость бронебойного снаряда при движении на траектории, а скорость его движения, равную скорости серийного подкалиберного снаряда с отделяющимся после выстрела поддоном. Предлагаемый вариант значительно проще, что удешевляет выстрел.

При выстреле осколочно-фугасным боеприпасом (фиг.5) из ствола 15 (фиг.9) пластина 1 диаметром 200 мм имеет площадь 314 см², деформируется в стабилизатор 100-мм осколочно-фугасного снаряда (фиг.13), имеющего площадь поперечного сечения всего 78,5 см² . Приобретая при выстреле импульс энергии, более чем в 2 раза превышающий импульс энергии серий его 100-мм осколочно-фугасного снаряда. Предлагаемый боеприпас может поражать цель на расстоянии,в 2 раза превосходящем серийный.

Выстрел проникающего боеприпаса (фиг.6) калибра 200 мм производится из ствола 30 (фиг.10), где используется пластина 1 диаметром 400 м, соединенная с монолитным снарядом 33 весом 500 кг.

При стрельбе предлагаемым боеприпасом из системы «Гаубица» он имеет при выходе из канала ствола оптимальную геометрию (фиг.14). При достижении высоты около 15 км снаряд «пикирует» на цель при свободном падении, имея скорость при подходе к цели , а кинетическую энергию без учета сопротивления воздуха.

Реальной же энергии вполне достаточно, чтобы разрушить любое укрепсооружение, пробить любой авианосец, поразить любой танк.

Использование изобретения позволяет упростить и удешевить производство боеприпасов, повысить производительность их изготовления и боевую эффективность.