RU2534143C1

RU2534143C1 - Cartridge for smooth-bore systems

Info

Publication number: RU2534143C1
Application number: RU2013147918/11A
Authority: RU
Inventors: Сергей Алексеевич Калинин
Original assignee: Сергей Алексеевич Калинин
Priority date: 2013-10-29
Filing date: 2013-10-29
Publication date: 2014-11-27

Abstract

FIELD: weapons and ammunition.

SUBSTANCE: cartridge includes a cylindrical case, a propellant charge, an igniter capsule, a propellant element and a piston. The piston by its cylindrical surface contacts the inner surface of the case. The piston has through holes at an angle of inclination to its horizontal plane for the passage of gases from the propellant charge. The propellant charge is arranged throughout the free volume of the case. The piston is made in the bottom part on the propellant element itself. The diameter of the propellant element in the middle part is smaller than the inner diameter of the case. The propellant element diverges conically in the front part to the piston diameter and is changed over to a cylinder and then to an ogival section.

EFFECT: achievement of a rotational movement of the propellant element in the case at firing.

1 dwg

Description

Изобретение относится к боеприпасам для стрелковых и артиллерийских гладкоствольных систем, в которых стабилизация метаемого элемента (пули, снаряда) путем вращения вдоль продольной оси, осуществляется в гильзе при газодинамическом прохождении газовых продуктов горения.The invention relates to ammunition for rifle and artillery smoothbore systems, in which stabilization of a missile element (bullet, projectile) by rotation along the longitudinal axis is carried out in a sleeve during gas-dynamic passage of gas combustion products.

Принцип стабилизации пуль и снарядов за счет нарезов в канале ствола и аэродинамическая стабилизация за счет оснащения метательных элементов хвостовым оперением давно общеизвестны (Советское стрелковое оружие. Д.Н. Болотин, издательство «Воениздат», 1990 г.). Но и им присущи недостатки - повышенное аэродинамическое сопротивление (не идеальная аэродинамическая форма, искаженная нарезами или хвостовыми стабилизаторами), сложность и дороговизна изготовления нарезного ствола и другие факторы.The principle of stabilization of bullets and shells due to grooves in the barrel bore and aerodynamic stabilization due to equipping propelling elements with tail unit have long been well known (Soviet small arms. D.N. Bolotin, Publishing House "Voenizdat", 1990). But they also have disadvantages - increased aerodynamic drag (not perfect aerodynamic shape, distorted by rifling or tail stabilizers), the complexity and cost of manufacturing a rifled barrel and other factors.

Известны технические решения, где уже внутри гильзы выполняется ряд полезных функциональных действий при выстреле из оружия. Например, патрон по патенту RU 2059189 C1, 27.04.1996 г.Known technical solutions, where already inside the liner a number of useful functional actions are performed when firing a weapon. For example, the cartridge according to patent RU 2059189 C1, 04/27/1996

В этом патенте, патрон содержит гильзу, капсюль-воспламенитель, полый поддон-обтюратор толкающего типа, в полости которого размещен метаемый заряд, и пулевой метаемый элемент из стали, выполненный с верхней ведущей частью и нижней центрирующей частью. Полый поддон-обтюратор разъемно соединен с метаемым элементом, при этом он выполнен с возможностью осевого хода. Поддон-обтюратор исполняет роль толкающего поршня и элемента для отсечки газов и запирания их в гильзе.In this patent, the cartridge contains a sleeve, an igniter capsule, a push-type hollow obturator pan in whose cavity a missile charge is placed, and a bullet missile element made of steel made with an upper leading part and a lower centering part. The hollow obturator pan is detachably connected to the missile element, while it is made with the possibility of axial movement. The obturator tray acts as a pushing piston and an element for cutting off gases and locking them in a sleeve.

Наиболее близко по предлагаемому решению являются патенты RU 2482431, 02.12.2011 г. и RU 2489673, 02.12.2011 г. Патент RU 2482431, 02.12.2011 г. выбран в качестве прототипа, где в патроне, содержащем гильзу со скатом, метаемый заряд, капсюль-воспламенитель, метаемый элемент и поршень, поршень установлен в донной части гильзы и на его внешней цилиндрической боковой поверхности в сторону ската гильзы, выполнен кольцевой выступ, а в центральной части торца поршня выполнено цилиндрическое углубление, на дне которого имеется выступ (или выступы) с наклонной боковой поверхностью. Также в поршне выполнены сквозные отверстия под углом наклона к горизонтальной плоскости поршня, для прохода газов от метаемого заряда, размещенного по всему свободному объему гильзы. Метаемый элемент входит в цилиндрическое углубление на поршне и в своей донной части имеет паз (или пазы) с наклонной боковой поверхностью, в который разъемно входит аналогичный выступ (или выступы), расположенный на поршне. В конической части ската гильзы установлен кольцевой конический обтюратор, имеющий по крайне мере одно кольцевое ребро и кольцевую проточку, с наклоном, сопряженным с поверхностью кольцевого выступа на поршне.The closest to the proposed solution are patents RU 2482431, 02/02/2011, and RU 2489673, 02/02/2011, Patent RU 2482431, 02/02/2011, is selected as a prototype, where in a cartridge containing a sleeve with a ramp, a missile charge, an igniter capsule, a throwing element and a piston, a piston is installed in the bottom of the sleeve and on its outer cylindrical side surface toward the slope of the sleeve, an annular protrusion is made, and in the central part of the piston end there is a cylindrical recess with a protrusion (or protrusions) at the bottom with inclined side surface Strongly. Also, through-holes are made in the piston at an angle of inclination to the horizontal plane of the piston, for the passage of gases from a propelled charge placed throughout the entire free volume of the sleeve. The throwing element enters the cylindrical recess on the piston and in its bottom part has a groove (or grooves) with an inclined side surface, into which a similar protrusion (or protrusions) located on the piston detachably enters. An annular conical obturator is installed in the conical part of the slope of the sleeve, having at least one annular rib and an annular groove, with a slope mating with the surface of the annular protrusion on the piston.

При таком техническом решении метаемому элементу придается не только поступательное, но и одновременно вращательное движение в гильзе.With this technical solution, the throwing element is given not only translational, but also rotational movement in the sleeve.

При этом стрельба ведется из гладкоствольного оружия, метаемый элемент хорошо стабилизирован и имеет оптимальные баллистические характеристики. Единственным недостатком такой конструкции патрона является разъемный с метаемым элементом поршень, который в последней фазе вылета из гильзы метаемого элемента ударяется в коническую часть ската гильзы, где находится конический обтюратор. Что в свою очередь дает возмущающий фактор на точность стрельбы.At the same time, shooting is carried out from smooth-bore weapons, the missile element is well stabilized and has optimal ballistic characteristics. The only drawback of this cartridge design is a piston that is detachable with a throwing element, which in the last phase of departure from the sleeve of the throwing element hits the conical part of the slope of the sleeve where the conical obturator is located. Which in turn gives a disturbing factor on accuracy.

Задачей предлагаемого технического решения является придание метаемому элементу поступательного и одновременно вращательного движения в гильзе без удара поршня о скат гильзы с упрощением общей конструкции патрона.The objective of the proposed technical solution is to give the missile element translational and at the same time rotational movement in the sleeve without hitting the piston against the slope of the sleeve, simplifying the overall design of the cartridge.

Указанная задача решается за счет того, что патрон имеет цилиндрическую гильзу, метательный заряд, капсюль-воспламенитель, метаемый элемент, поршень, соприкасающийся своей цилиндрической поверхностью с внутренней поверхностью гильзы и имеющий сквозные отверстия под углом наклона к горизонтальной плоскости поршня, для прохода газов от метаемого заряда, размещенного по всему свободному объему гильзы. Поршень выполнен в донной части на самом метаемом элементе, диаметр метаемого элемента в средней части меньше внутреннего диаметра гильзы, а в передней части конусно расширяется до диаметра поршня с переходом в цилиндр, а далее в оживальную часть.This problem is solved due to the fact that the cartridge has a cylindrical sleeve, propelling charge, primer, throwing element, piston in contact with its cylindrical surface with the inner surface of the sleeve and having through holes at an angle to the horizontal plane of the piston for the passage of gases from the missile charge placed throughout the free volume of the sleeve. The piston is made in the bottom part on the missile element itself, the diameter of the missile element in the middle part is less than the inner diameter of the sleeve, and in the front part it conically expands to the diameter of the piston with the transition to the cylinder, and then to the animating part.

На чертеже рис.1 изображен патрон.The drawing Fig. 1 shows a cartridge.

Патрон содержит цилиндрическую гильзу 1, размещенный в ней метательный заряд 2. В донной части гильзы находится капсюль-воспламенитель 3, на который опирается своей закругленной конусной вершиной метаемый элемент 4. Метаемый элемент 4 расположен по оси симметрии гильзы и в передней части центрируется головной расширенной частью, а в донной части поршнем со сквозными отверстиями 5 для прохода газов от метательного заряда 2. Основной принцип исполнения отверстий 5 - это принцип вентилятора, когда газовый поток изменяет направление (закручивается) и тем самым, воздействуя на поршень как часть метаемого элемента 4, вращает его.The cartridge contains a cylindrical sleeve 1, a propellant charge 2 placed in it. At the bottom of the sleeve there is an igniter 3, on which the throwing element 4 rests. With its rounded conical tip, the throwing element 4 is located along the symmetry axis of the sleeve and is centered in the front part with the expanded head , and in the bottom part with a piston with through holes 5 for the passage of gases from the propellant charge 2. The basic principle of the holes 5 is the principle of the fan, when the gas flow changes direction (twist t) and thereby, acting on the piston as part of the missile element 4, rotates it.

Принцип работы патрона для гладкоствольных систем следующий.The principle of operation of the cartridge for smooth-bore systems is as follows.

Образующиеся при разбитии капсюля-воспламенителя 3 и воспламенении порохового метательного заряда 2 газы смещают метаемый элемент 4 и разгоняют его до необходимой скорости. При этом воспламенение метательного заряда 2 происходит по всему объему, так как в поршне есть сквозные отверстия 5. При движении метаемого элемента 4 газы из передней полости гильзы начнут проходить через отверстия 5 в донную часть, а так как сквозные отверстия конструктивно выполнены под углом наклона к горизонтальной плоскости поршня по принципу вентилятора, начнется вращение метаемого элемента 4. Таким образом, метательный элемент 4 получает необходимую поступательную скорость и угловое вращение для стабилизации полета.The gases generated when the igniter 3 is broken and the propellant propellant charge 2 is ignited displace the propellant 4 and accelerate it to the required speed. In this case, the ignition of the propellant charge 2 occurs throughout the volume, since there are through holes 5 in the piston. When the propelled element 4 moves, gases from the front cavity of the sleeve will begin to pass through holes 5 to the bottom, and since the through holes are structurally made at an angle to horizontal piston plane according to the principle of a fan, the rotation of the missile element 4 will begin. Thus, the throwing element 4 receives the necessary translational speed and angular rotation to stabilize the flight.

Но надо иметь в виду, что после вылета метаемого элемента 4 из гильзы 1 он начинает движение в канале ствола, где на определенном участке (который рассчитывается газодинамическими расчетами) движение пороховых газов может менять направленность. Поэтому длина ствола будет конструктивно определятся данными газодинамическими расчетами.But it must be borne in mind that after the throwing element 4 takes off from the sleeve 1, it begins to move in the bore, where in a certain area (which is calculated by gasdynamic calculations) the movement of powder gases can change direction. Therefore, the barrel length will be structurally determined by these gas-dynamic calculations.

Метаемый элемент, по диаметру расширенной головной части и поршневой, предпочтительно рекомендуется выполнять калиберным. А с целью снижения трения и обеспечения стабильных баллистических характеристик рекомендуется внешнюю цилиндрическую поверхность метаемого элемента покрывать защитно-антифрикционным покрытием.Thrown element, the diameter of the expanded head and the piston, it is preferably recommended to perform gauge. And in order to reduce friction and ensure stable ballistic characteristics, it is recommended to cover the outer cylindrical surface of the missile element with a protective antifriction coating.

Предлагаемая конструкция патрона обеспечивает метаемому элементу не только поступательное, но и вращательное движение в гильзе, при этом в зависимости от угла наклона отверстий обеспечивается высокая угловая скорость метаемого элемента - более 1000 оборотов в секунду, что эффективно стабилизирует метаемый элемент и повышает дальность и точность стрельбы. При этом предлагаемый патрон позволяет отказаться от нарезного ствола, что упрощает конструкцию оружия, также снижаются массогабаритные характеристики самого патрона за счет эффективного размещения метательного заряда и устраняется возмущающий фактор удара поршня о скат гильзы по сравнению с прототипом. При этом метаемый элемент в такой конструкции (в хвостовой части аэродинамический стабилизатор) будет также дополнительно стабилизироваться аэродинамическим воздействием на полетной траектории.The proposed cartridge design provides the missile element not only translational, but also rotational movement in the sleeve, while depending on the angle of inclination of the holes, a high angular velocity of the missile element is provided - more than 1000 revolutions per second, which effectively stabilizes the missile element and increases the range and accuracy of fire. Moreover, the proposed cartridge allows you to abandon the rifled barrel, which simplifies the design of weapons, also reduces the overall dimensions of the cartridge due to the effective placement of the propellant charge and eliminates the disturbing factor of the piston's impact on the slope of the sleeve compared to the prototype. In this case, the missile element in such a design (in the rear part of the aerodynamic stabilizer) will also be additionally stabilized by the aerodynamic effect on the flight path.

Claims

A cartridge containing a cylindrical sleeve, a propelling charge, an igniter capsule, a throwing element, a piston in contact with its cylindrical surface and the inner surface of the sleeve and having through holes at an angle to the horizontal plane of the piston for the passage of gases from the throwing charge located throughout the free volume of the sleeve characterized in that the piston is made in the bottom part on the missile element itself, the diameter of the missile element in the middle part is less than the inner diameter of the sleeve, and in the front part sti conically expands to the diameter of the piston with the transition to the cylinder, and then to the animated part.