Маркированый артиллерийский малокалиберный снаряд

 

Полезная модель относится к боеприпасам, а более конкретно, к артиллерийским малокалиберным снарядам осколочно-фугасного типа и может быть использована при серийном изготовлении корпусов снарядов и гранат. Артиллерийский малокалиберный боеприпас содержит осколочный корпус из малоуглеродистой стали, включающей железо, углерод, марганец, алюминий и ванадий, сформированный многопереходным холодным выдавливанием каморы под снаряжение из прутковой заготовки и резанием наружного профиля, и медный ведущий поясок, наплавленный электрической дугой из присадочной медной проволоки на центрирующее утолщение корпуса. Новым является то, что сталь корпуса дополнительно включает в качестве легирующей добавки серу в количестве 0,026-0,030 мас.%, при следующем соотношении компонентов (мас.%):

углерод0,08-0,20
марганец0,30-0,65
алюминий0,02-0,09
ванадий0,10-0,20
сера0,026-0,030
железоостальное.

Предложенное техническое решение улучшило технологичность стали по штампуемости и резанию, обеспечив безпоровое сварочное соединение с медью при электродуговой наплавке ведущего пояска, при этом повышены показатели механической прочности и основного назначения как артиллерийских снарядов, так и гранат, что расширяет область использования модифицированной легированной стали.

Полезная модель относится к боеприпасам, а более конкретно, к артиллерийским малокалиберным снарядам осколочно-фугасного типа и может быть использована при серийном изготовлении корпусов снарядов и гранат.

Уровень данной области техники характеризует артиллерийский малокалиберный снаряд, описанный в патенте на полезную модель RU 63049, F42В 12/20, 2007 г., содержащий головной взрыватель и взрывчатое наполнение каморы тонкостенного корпуса, в радиальной канавке центрирующего утолщения которого запрессован ведущий поясок, при этом хвостовик корпуса на длине полкалибра выполнен в форме сужающегося кзади усеченного конуса, где в открытой донной полости установлено трассирующее устройство.

Особенностью этого снаряда является то, что камора под ведущим пояском выполнена ступенчатой с занижением диаметра, ступень которого выбрана из условия, чтобы расстояние от каморы меньшего диаметра до радиальной канавки под набивной ведущий поясок было соизмеримо с толщиной стенки корпуса.

Ступенчатая форма каморы формирует утоненную стенку корпуса, что сохраняет требуемую осколочность и дополнительно обеспечивает фугасное действие. Снаряд имеет повышенную полезную нагрузку взрывчатого наполнения в более объемной каморе. Тонкостенный корпус выполнен без рифлений на внутренней поверхности, что технологически проще и дешевле в серийном производстве.

Выбранная геометрическая форма хвостовика (укороченной конической части снаряда, имеющего сверхзвуковую скорость полета) совокупно с реактивной струей продуктов сгорания трассирующего устройства, выполняющей функции аэродинамического стабилизатора, улучшают продольную устойчивость снаряда на траектории полета за счет снижения торможения и смещения центра давления за центр его масс, что повышает кучность стрельбы и вероятность поражения цели.

Перемычка корпуса между каморой и донной полостью под трассирующее устройство практически исключает его радиальные деформации при напрессовке медного кольца в канавку типа «ласточкин хвост», имеющей рифления на дне для повышения сцепления с ведущим пояском.

Недостатком описанного снаряда является неудовлетворительная функциональная надежность из-за возможных случаев срыва ведущего медного пояска в канале ствола при выстреле.

Кроме того, произвольное дробление корпуса на осколки допускает образование конгломератов поражающих элементов и мелких неубойных осколков, что заметно снижает эффективность основного действия бое-припаса по назначению.

Для производства корпусов снарядов не используются прогрессивные технологические приемы, в частности, камора изготавливается резанием, потому что снарядная сталь 50 плохо штампуется из-за относительно высокого содержания углерода, которое ограничивает применение наплавки медного ведущего пояска.

При наплавке пояска, с сопутствующим конвективным теплоотводом циркулирующей через камору воды, происходит нежелательная локальная закалка металла корпуса, частицы которого в общей сварочной ванне распределяются в объеме наплавляемого пояска всплывают на поверхность. Твердые включения закаленной стали на фасонированной поверхности медного ведущего пояска оказывают сильное абразивное действие на боевые грани нарезов ствола орудия, что недопустимо.

Отмеченные недостатки устранены в артиллерийском малокалиберном снаряде, описанном в патенте RU 69225 U1, F42В 12/20, 2007 г., содержащем головной взрыватель, детонатор которого расположен во взрывчатом наполнении ступенчатой каморы корпуса, выполненного из низкоуглеродистой стали, модифицированной алюминием и ванадием, медный ведущий поясок и сформированный в донной полости пиротехнический заряд трассера.

Особенностью этого боеприпаса является выполнение каморы корпуса многопереходным холодным выдавливанием прутковой заготовки, цилиндрическая поверхность которого монолитно связана с ведущим пояском посредством электродуговой наплавки присадочной медной проволоки, при этом металл корпуса при температуре плавления меди не калится.

В качестве пруткового материала для изготовления корпусов снарядов использована промышленно выпускаемая низкоуглеродистая сталь 15ФЮА по ГОСТ В. 10230, содержащая (мас.%):

углерод0,13-0,18
марганец0,30-0,50
алюминий0,02-0,07
ванадий0,10-0,15
серадо 0,25
железоостальное.

При многопереходном холодном выдавливании каморы снаряда из прутковой заготовки происходит сопутствующий наклеп, в результате чего достигаются необходимые прочностные характеристики, в частности 02>65 кг/мм2.

Содержание в стали алюминия улучшает служебные характеристики изделий, так как алюминий связывает свободный азот металла, что предотвращает деформационное старение в течение времени хранения снарядов.

Содержание в составе стали ванадия обеспечивает хорошую свариваемость корпуса с наплавляемой медью ведущего пояска, измельчение зерна для упрочнения при объемной деформации штампованного корпуса, который лучше сцепляется с медью пояска, так как при наплавке исключено газообразование, формирующее поры по границе раздела металлов.

Исключение радиальной канавки утолщенной стенки корпуса под набивной ведущий поясок позволило дополнительно увеличить объем каморы для взрывчатого наполнения, чем увеличить фугасное действие снаряда.

Однако, продолжением отмеченных достоинств штампованного снаряда с наплавленным медным пояском являются присущие недостатки.

Ограниченное целевое использование конструкционной легированной стали, с ограничением нижнего предела содержания углерода, только для изготовления термообрабатываемых корпусов снарядов, имеющих повышенную прочность, которой не требуется для артиллерийских гранат, предельно не нагружаемых при стрельбе с дозвуковой начальной скоростью.

Недостаточное содержание в стали марганца определяет неудовлетворительную смачиваемость корпуса наплавляемой медью ведущего пояска, что снижает прочность его крепления.

Производство легированной стали в настоящее время ведется в электропечах, что определяет повышенное содержание свободных азота и кислорода, для связывания которых необходимо повышенное количество алюминия и ванадия.

Заданное дробление корпусов боеприпасов обеспечивается нарезанием сетки рифлей, формирующих плоскости сдвига при механическом нагружении оболочки детонацией снаряжения.

При этом абразивное действие металла корпуса, в котором сера, как поставщик твердой смазки, содержится в качестве неконтролируемой примеси, на режущий инструмент, определяет его низкую стойкость и требует дополнительных технологических затрат.

Технической задачей, на решение которой направлена настоящая полезная модель, является усовершенствование малоуглеродистой легированной стали для расширения ее технологических возможностей использования для изготовления корпусов артиллерийских как снарядов, так и гранат, при улучшении их служебных характеристик и показателей назначения.

Требуемый технический результат достигается тем, что в известном артиллерийском малокалиберном боеприпасе, содержащем осколочный корпус из малоуглеродистой стали, включающей железо, углерод, марганец, алюминий и ванадий, сформированный многопереходным холодным выдавливанием каморы под снаряжение из прутковой заготовки и резанием наружного профиля, и медный ведущий поясок, наплавленный электрической дугой из присадочной медной проволоки на центрирующее утолщение корпуса, по предложению авторов, сталь корпуса дополнительно включает в качестве легирующей добавки серу в количестве 0,026-0,030 мас.%, при следующем соотношении компонентов (мас.%):

углерод0,08-0,20
марганец0,30-0,65
алюминий0,02-0,09
ванадий0,10-0,20
сера0,026-0,030

Отличительные признаки предложенного технического решения улучшили технологичность стали по штампуемости и резанию, обеспечив безпоровое сварочное соединение с медью при электродуговой наплавке ведущего пояска, при этом повышены показатели механической прочности и основного назначения как артиллерийских снарядов, так и гранат, что расширяет область использования легированной стали.

Содержание в стали корпуса боеприпаса серы в диапазоне 0,026-0,030 мас.% определяет ее действие как легирующего компонента, улучшающего технологичность при фасонировании профиля корпуса резанием.

При этом гарантированно повышается стойкость режущего инструмента, так как распределенные в объеме металла сернистые соединения выполняют функции твердой смазки.

Предложенные изменения диапазонов содержания компонентов стали направлены на достижения качественно новых показателей и свойств:

- при снижении минимального содержания углерода и содержании ванадия на нижнем пределе диапазона возможно производительно штамповать корпуса артиллерийских гранат, так как снижение прочности металла допустимо (по технической документации она не контролируется) и не влияет на функционирование при выстреле;

- при снижении минимального содержания углерода и повышении верхнего предела содержания ванадия из металла возможно штамповать корпуса артиллерийских снарядов, так как ванадий переходит в твердый раствор и повышает предел текучести до установленного значения.

Увеличение содержания в стали ванадия измельчается зерно, улучшающее осколочность корпусов, и обеспечивается способность металла к глубокой вытяжке, что позволяет сократить число технологических переходов штамповки, а также снижает порог хладноломкости до температуры минус 60°С.

Повышение верхнего предела содержания в стали марганца с 0,50 до 0,65 мас.% улучшает свариваемость с медью, повышает прочностные характеристики корпусов боеприпасов и стойкость прессового инструмента. При этом избыток марганца изменяет характер образующихся окислов, так закись железа переходит в особую форму, при которой сталь перестает быть красноломкой.

Повышенное содержание в стали алюминия и ванадия необходимо для полной дегазации металла, исключающей порообразование при наплавке медного ведущего пояска на стальной корпус боеприпасов, что улучшает адгезионную связь металлов в общей сварочной ванне, предотвращая тем самым возможность срыва пояска в канале ствола при выстреле.

При содержании в стали алюминия меньше 0,02 мас.% неполностью связывается свободный азот, что приводит к деформационному старению металла корпусов и недостаточно измельчается зерно, что снижает прочностные характеристики стали.

Часть алюминия в стали, переходя в окислы, служит для измельчения зерна, являясь центрами кристаллизации, что повышает прочность металла, а часть связывает свободный азот, предотвращая ее деформационное старение.

При содержании в стали алюминия больше 0,09 мас.% образуется много окислов алюминия, которые имеют высокую твердость и оказывают абразивное воздействие на режущий инструмент снижая его стойкость

Загрязнение стали неметаллическими включениями вызывает повышенный износ режущего инструмента при финишной обработке корпусов.

При содержании в стали ванадия меньше 0,10 мас.% неполностью связываются свободные азот и кислород, что снижает прочность сцепления меди со сталью из-за наличия пор в общей сварочной ванне, а также негативной роли полосчатости ферритно-перлитной структуры металла.

Кроме того, недостаток в стали ванадия вызывает деформационное старение на прессовых операциях.

Содержание ванадия в стали, сравнительно с прототипом, значительно увеличено, чтобы образовались избыточные карбиды, которые обеспечивают дробление корпуса по границам ферритной матрицы.

Содержание в стали ванадия больше 0,20 мас.% не создает заметного улучшения адгезионного сцепления меди ведущего пояска с металлом корпуса, при существенном повышении прочностных свойств металла, снижающих стойкость прессового инструмента.

Следовательно, каждый существенный признак необходим, а их совокупность в устойчивой взаимосвязи являются достаточными для достижения новизны качества, неприсущей признакам в разобщенности, то есть поставленная техническая задача решена не суммой эффектов, а новым сверхэффектом суммы признаков.

Проведенный сопоставительный анализ предложенного технического решения с выявленными аналогами уровня техники, из которого полезная модель явным образом не следует для специалиста по артиллерийским боеприпасам, показал, что она неизвестна, а с учетом возможности промышленного серийного изготовления корпусов артиллерийских боеприпасов из модернизированной стали на существующем оборудовании, можно сделать вывод о соответствии критериям патентоспособности.

Сущность предложенного технического решения поясняется чертежом, который имеет чисто иллюстративную цель и не ограничивает объема притязаний совокупности признаков формулы. На чертеже изображены:

на фиг.1 - артиллерийский снаряд;

на фиг.2 - винтовочная подствольная граната.

В тонкостенном корпусе 1, содержащем взрывчатое наполнение 2 ступенчатой каморы 3, установлен головной взрыватель 4.

Корпус 1 получают многоступенчатым холодным выдавливанием каморы 3 из прутковой заготовки малоуглеродистой легированной стали, содержащей (мас.%): 0,08-0,20 углерод, 0,30-0,65 марганец, 0,02-0,09 алюминий, 0,10-0,20 ванадий, 0, 026-0,030 серу и железо - остальное.

На цилиндрической поверхности корпуса 1 посредством электродуговой наплавки сформирован медный ведущий поясок 5.

В донную полость 6 корпуса 1 снаряда (фиг.1) запрессован пиротехнический состав трассирующего заряда 7, причем прессование проводят в специальной матрице на оправке, которые исключают деформирование соединения пояска 5 с корпусом 1.

Хвостовая часть корпуса 1 на длине полкалибра имеет коническое сужение кзади под углом наклона образующей 8-10°, выбранным из условия максимального снижения аэродинамического торможения на траектории полета к цели на сверхзвуковой скорости.

На внутренней поверхности корпуса 1 осколочной гранаты (фиг.2) выполнены при штамповке пирамидальные рифли 8 для поперечного дробления осколочных поясов корпуса 1, совокупно образующие пилообразный профиль каморы 3.

По наружной поверхности корпуса 1 нарезаны при финишной механической обработке фасонной гребенкой кольцевые канавки 9, формирующие ослабленные сечения оболочки для разделения на осколочные пояса при подрыве снаряжения 2.

В донной полости 6 хвостовика 10 корпуса 1 размещен метательный заряд 11, инициируемый капсюлем-воспламенителем 12 при выстреле.

Генерируемые при горении метательного заряда 11 газообразные продукты динамично струйно выбрасываются через выходные отверстия 13, сообщая гранате ускорение движения.

Испытания образцов прутковых заготовок из предложенной легированной стали при изготовлении опытной партии корпусов артиллерийских снарядов и гранат показали повышение стойкости прессового и режущего инструментов в среднем на 4-10%.

Показатели механической прочности металла готовых корпусов снарядов превышают установленный технический норматив: предел прочности и предел текучести выше, чем в прототипе, на 3-4 кг/мм2.

Количество эффективных поражающих элементов при дроблении оболочки из универсальной стали увеличилось на 8-10%, что позволяет рекомендовать практическое использование изобретения при изготовлении серийной продукции для поставки заказчикам.

Предложенный артиллерийский боеприпас, корпус которого изготовлен из модифицированной малоуглеродистой легированной стали, является технологичным при использовании прогрессивных операций холодного выдавливания каморы и электродуговой наплавки медного ведущего пояска, обеспечивая повышенные прочностные характеристики и улучшенные показатели назначения, что позволяет рекомендовать его для практического использования в отрасли.

1. Артиллерийский малокалиберный снаряд, содержащий осколочный корпус из малоуглеродистой легированной стали, модифицированной алюминием и ванадием, камора под снаряжение которого сформирована многопереходным холодным выдавливанием из прутковой заготовки, и медный ведущий поясок, наплавленный электрической дугой из присадочной медной проволоки на его центрирующее утолщение, отличающийся тем, что корпус выполнен из малоуглеродистой деформационно-нестареющей стали, дополнительно легированной серой.

2. Снаряд по п.1, отличающийся тем, что сталь корпуса включает серу в качестве легирующей добавки в количестве 0,026-0,030 мас.% при следующем соотношении компонентов, мас.%:

углерод0,08-0,20
марганец0,30-0,65
алюминий0,02-0,09
ванадий0,10-0,20
сера0,026-0,030
железоостальное



 

Наверх