Цельнотянутая артиллерийская гильза

Цельнотянутая артиллерийская гильза

Реферат

 

Изобретение относится к области боеприпасов, в частности к конструкции цельнотянутых артиллерийских гильз, и может быть использовано для снижения неблагоприятного влияния поверхностных дефектов корпуса гильзы. Сущность изобретения заключается в том, что в известной гильзе из малоуглеродистой стали, содержащей корпус и дно, металл ее корпуса выполнен с постоянной по длине величиной предела прочности, равной 0,52...0,91 от предела прочности металла дна, причем переходная зона изменения предела прочности расположена в месте сопряжения корпуса с дном. 1 ил.

Предлагаемое изобретение относится к области боеприпасов, в частности к конструкции цельнотянутых артиллерийских гильз, и может найти широкое применение при производстве артиллерийских гильз из малоуглеродистой стали.

Известна артиллерийская латунная гильза (А.Н. Латухин "Современная артиллерия", Москва, 1970 г. стр. 108, 109), имеющая дульце, корпус, фланец и дно.

С экономической точки зрения латунные гильзы дорогостоящие, т.к. на их изготовление идет много латунных сплавов.

Поэтому наиболее приемлемой гильзой является гильза, изготовленная из малоуглеродистой стали.

В настоящее время известна наиболее близкая по технической сути и достигаемому эффекту к изобретению цельнотянутая артиллерийская гильза из малоуглеродистой стали (А. Н. Латухин, "Современная артиллерия, М. 1970 г. стр. 108, 109), содержащая дульце, корпус, фланец и дно, которые обладают заданными конструктором механическими свойствами, выбранная за прототип.

Однако известная гильза имеет существенный недостаток. Так, при стрельбе при отрицательных температурах (минус 60^oC) на таких гильзах время от времени образовывались трещины, что может привести к выходу орудия из строя и тяжелым травмам расчета.

Проведенное исследование показало следующее.

Механические свойства гильзы являются неотъемлемым элементом ее конструкции, они всегда задаются конструктором, обеспечиваются технологией изготовления гильз и инструментом при их изготовлении. Гильза-прототип обладает механическими свойствами: предел прочности _в 70 90 кгс/см², относительное удлинение 2 4% причем предел прочности корпуса гильз больше предела прочности его дна, т.е. предел прочности от дна к корпусу резко повышается, достигая максимума на расстоянии 30-50 мм от дна, затем равномерно снижается к дульцу. От них во многом зависят функционирование гильз после выстрела и обтюрация гильзой пороховых газов, т.е. корпус гильзы к орудиям патронного и раздельного заряжания должен иметь переменные механические свойства по длине: s_в (предел прочности) вверху у дульца меньше, чем у дна гильзы. Это делается для того, чтобы гильза верхней частью своего корпуса, где _в меньше, обтюрировала пороховые газы, а нижняя часть корпуса обладала повышенной упругостью для уменьшения конечного натяга гильзы в камере после выстрела.

Отечественные стальные гильзы изготавливаются из малоуглеродистой стали. Известно, что сталь в условиях отрицательных температур теряет пластичность, приобретая повышенную хрупкость ("хладноломкость"). Опыт показывает, что чем больше предел прочности и меньше пластичность, тем меньшей ударной вязкостью обладает сталь, тем большую хрупкость приобретает она при отрицательных температурах. Разрушение гильзы происходит, как правило, по месту поверхностного дефекта на корпусе гильзы, каковыми являются царапины, забоины, вмятины. Указанные дефекты, являясь концентраторами напряжений, при сильно напряженном и высокодинамичном процессе (выстрел) приводят к возникновению трещин на корпусе гильзы в момент максимального давления.

Указанные поверхностные дефекты неизбежны в условиях производства и эксплуатации артиллерийских гильз. Общие технические требования допускают незначительные царапины, забоины, вмятины на корпусе гильзы по контрольным образцам. Эти эталоны устанавливаются в процессе производства, и гильзы с эталонными дефектами подвергаются испытаниям стрельбой. Но контроль гильз на соответствие контрольному образцу осуществляется визуально. Так, например, глубину царапины или характер мелких гофр можно точно определить лишь по шлифу, а для этого необходимо разрезать гильзу. Совершенно очевидно, что не исключена в этом случае возможность попадания в годную продукцию гильз с недопустимым дефектом, который явится причиной разрушения гильзы при выстреле.

Кроме того, поверхностные дефекты неизбежно возникают в процессе эксплуатации гильз (транспортировка, погрузка, разгрузка, случайные падения и т.д. ). Отсутствие эталонных образцов в частях не дает возможности сравнения полученных дефектов в условиях боевых действий с эталонными дефектами, что тоже может быть причиной разрушения гильз.

Очевидно, что разрушение гильз является следствие сочетания двух факторов, а именно резкого падения пластичности и ударной вязкости при отрицательных температурах и наличия на корпусе поверхностных дефектов. Задачей настоящего изобретения является снижение неблагоприятного влияния поверхностных дефектов корпуса гильзы, полученных в процессе изготовления и эксплуатации гильз, на их функционирование в условиях отрицательных температур до минус 60^oC включительно.

Общими признаками прототипа с предлагаемой гильзой является наличие корпуса и дна.

В отличие от прототипа в предлагаемой цельнотянутой артиллерийской гильзе из малоуглеродистой стали металл корпуса выполнен с постоянной по длине величиной предела прочности, равной 0,52.0,91 от предела прочности металла дна, причем переходная зона изменения предела прочности расположена в месте сопряжения корпуса с дном.

Указанные признаки, отличительные от прототипа и на которые распространяется испрашиваемый объем правовой охраны, во всех случаях достаточны.

Предлагаемая конструкция гильзы имеет преимущества перед прототипом. Так, выполнение металла корпуса с постоянной по длине величиной предела прочности, равной 0,52.0,91 от предела прочности металла дна, с переходной зоной изменения предела прочности, расположенной в месте сопряжения корпуса с дном, повышает надежность функционирования гильзы при температурах до минус 60^oC включительно.

Вышеуказанные отличительные признаки, отличающие заявленное техническое решение от прототипа, не выявлены в других технических решениях и не известны из уровня техники при излучении патентных исследований, что позволяет сделать вывод о соответствии заявляемого изобретения критерию "новизна".

Исследуя уровень техники в ходе проведения патентного поиска по всем видам сведений, доступных в странах бывшего СССР и зарубежных странах, обнаружили, что заявляемое техническое решение явным образом не следует из известного на сегодня уровня техники, следовательно, можно сделать вывод о соответствии заявляемого изобретения критерию "изобретательский уровень".

Сущность изобретения заключается в том, что цельнотянутая артиллерийская гильза из малоуглеродистой стали, содержащая корпус и дно, отличается тем, что металл ее корпуса выполнен с постоянной по длине величиной предела прочности, равной 0,52.0,91 от предела прочности металла дна, причем переходная зона изменения предела прочности расположена в месте сопряжения корпуса с дном, которые между собой обычно сопрягаются по радиусу, равному 8-12 мм.

Изобретение поясняется чертежом, где на продольном разрезе гильзы, имеющей корпус 1 и дно 2, изображено штриховкой расположение зон с различными механическими свойствами: к зона с минимальным пределом прочности металла в корпусе; М переходная зона механических свойств от дна к корпусу располагается по сопряжению корпуса с дном; д зона с повышенным пределом прочности в дне.

Если корпус обладает пределом прочности (_вк) меньше, чем 0,52 предела прочности дна (_вк < 0,52 < _вд), корпус гильзы теряет жесткость. Это влечет за собой во-первых, снижение усилия распотронирования; во-вторых, опасность разгерметизации соединения снаряда с гильзой от тряски; в-третьих, при падении гильзы в составе выстрела на твердое основание (например, при поражении заряжающего) гильза может получить деформацию, которая воспрепятствует вхождению выстрела в зарядную камору орудия.

Если корпус обладает _вк большем 0,91 _вд, то сохраняется опасность разрушения гильзы из-за малой пластичности и ударной вязкости металла корпуса. Кроме того, при подобных механических свойствах верхней части корпуса ухудшается обтюрация пороховых газов, т.к. из-за увеличения предела прочности корпус гильзы прилегает к каморе ствола при большем давлении, следовательно, возрастает и время прилегания корпуса гильзы к каморе, за которое пороховые газы могут успеть просочиться к затвору орудия через зазор между гильзой и каморой.

Переходную зону (М) изменения механических свойств необходимо располагать в месте сопряжения корпуса с дном в связи со следующим: переходная зона механических свойств характеризуется неравномерностью структуры металла. В зоне с большим пределом прочности (у дна) зерно мелкое и неравноосное ("наклепанная" структура), в зоне с меньшим пределом прочности (у корпуса) зерно крупнее и равнооснее ("вытянутая" структура).

Очевидно, что под действием внутреннего давления пороховых газов зона с меньшим _в деформируется сильнее, чем зона с большим _в. В результате из-за различных величин допустимых деформацией в переходной зоне возможно образование межкристаллических дефектов (микротрещин), которые снижают прочность гильзы при повторном ее использовании.

Для снижения этих неблагоприятных факторов переходную зону (M) целесообразно выполнять в месте, которое имеет больший запас прочности. Таким местом в гильзе и является зона сопряжения корпуса и дна, т.к. в этом месте стенка корпуса имеет максимальную толщину.

В предлагаемой гильзе предел прочности от дна уменьшается (в зоне радиуса сопряжения корпуса с дном), достигая минимума в нижней части корпуса гильзы, и остается постоянным по всей его длине или незначительно увеличивается (4-8%) к дульцу.

Функционирование гильзы осуществляется следующим образом.

В орудие досылается снаряд, гильза с зарядом. Затем нажимают на спусковой механизм, срабатывает капсюльная втулка. Под действием давления пороховых газов деформируется корпус гильзы. В результате того, что 0,52_вд < _вк < 0,91 _вд устраняется влияние поверхностных дефектов корпуса на функционирование гильзы при температуре до минус 60^oC включительно.

Повышенный предел прочности нижней части корпуса назначался для того, чтобы снизить усилие экстракции, однако, как показывает опыт, гильзы, обладающие малой упругостью и высокой пластичностью, легче экстрактируются после выстрела с давлением пороховых газов 4000-7000 кг/см², т.к. гильза после радиальной деформации растяжения от воздействия максимального давления пороховых газов получает деформацию сжатия от стенок каморы орудия, которые возвращаются в свое первоначальное положение после спада давления в стволе. Кроме того, к настоящему времени накоплен большой опыт и есть много доступных и эффективных способов облегчения экстракции в случае возможного ухудшения ее при стрельбе со средним давлением пороховых газов (1500-3000 кгс/см²).

Предложенная гильза технологична. Заданный предел прочности дна (_вд 70 кгс/мм²) достигается за счет наклепа на операции "выдавливание дна", а требуемый предел прочности металла корпуса (_вк 44 кгс/мм²) обеспечивается за счет специального профиля штампового инструмента последней вытяжки (матрица и пуансон), который и рассчитывается исходя из заданных чертежом механических свойств корпуса, и термообработкой.

Таким образом, предлагаемая цельнотянутая артиллерийская гильза является промышленно применимой, так как она вполне удобна для использования при производстве артиллерийских гильз из малоуглеродистой стали.

Для реализации предлагаемой артиллерийской гильзы изготовлена их опытная партия, испытания которых прошли с положительными результатами. По результатам отработки принято решение о постановке предложенной артиллерийской гильзы на производство с последующей сдачей на вооружение, а также проработкой вопроса о патентовании ее в ряде зарубежных стран.

Формула изобретения

Цельнотянутая артиллерийская гильза из малоуглеродистой стали, содержащая корпус и дно, отличающаяся тем, что металл ее корпуса выполнен с постоянной по длине величиной предела прочности, равной 0,52 0,92 от предела прочности металла дна, причем переходная зона изменения предела прочности расположена в месте сопряжения корпуса с дном.

РИСУНКИ

Рисунок 1