[RU]

Заявляемое изобретение относится к боеприпасам для пехотного стрелкового оружия и может быть использовано для поражения целей, защищенных баллистическими экранами. Задачей заявляемого изобретения является повышение кучности стрельбы и пробивной способности за счет стабилизации траектории полета пули. Поставленная задача решается тем, что в бронебойной пуле, содержащей оболочку с головной, ведущей и хвостовой частями с размещенными в ней свинцовым и бронебойным сердечниками, бронебойный сердечник выполнен в виде массосимметричной гантели и расположен по всей длине пули, свинцовый сердечник выполнен в виде полого цилиндра, расположенного на средней части бронебойного сердечника, причем его внутренний диаметр равен диаметру средней части бронебойного сердечника, а длина ведущей части пули больше ее калибра, а также тем, что поверхность бронебойного сердечника, выполненного из стали, содержит упрочняющий слой, например азотированный. Сущность заявляемого технического решения заключается в продольной балансировке пули на траектории за счет совмещения центра тяжести с ее геометрическим центром.

(57) Реферат / Формула:

Заявляемое изобретение относится к боеприпасам для пехотного стрелкового оружия и может быть использовано для поражения целей, защищенных баллистическими экранами. Задачей заявляемого изобретения является повышение кучности стрельбы и пробивной способности за счет стабилизации траектории полета пули. Поставленная задача решается тем, что в бронебойной пуле, содержащей оболочку с головной, ведущей и хвостовой частями с размещенными в ней свинцовым и бронебойным сердечниками, бронебойный сердечник выполнен в виде массосимметричной гантели и расположен по всей длине пули, свинцовый сердечник выполнен в виде полого цилиндра, расположенного на средней части бронебойного сердечника, причем его внутренний диаметр равен диаметру средней части бронебойного сердечника, а длина ведущей части пули больше ее калибра, а также тем, что поверхность бронебойного сердечника, выполненного из стали, содержит упрочняющий слой, например азотированный. Сущность заявляемого технического решения заключается в продольной балансировке пули на траектории за счет совмещения центра тяжести с ее геометрическим центром.

---

МПК (2006.01) F42B 30/02
Бронебойная пуля
Заявляемое изобретение относится к боеприпасам для пехотного стрелкового оружия, и может быть использовано для поражения целей, защищенных баллистическими экранами.
Известна пуля для гладкоствольного ружья, содержащая корпус грибовидной формы, состоящий из головной части с боковой цилиндрической поверхностью и хвостовика, и пыж-стабилизатор [1].
Недостатком данной пули является низкое пробивное действие, обусловленное невысокой твердостью материала пули, что приводит к невозможности ее использования для поражения целей, защищенных даже простейшими баллистическими экранами. Другим недостатком является невысокая кучность стрельбы, обусловленная аэродинамической нестабильностью траектории полета пули.
Традиционным способом повышения пробивного действия боеприпасов данного вида является повышение твердости материала, из которого они изготовлены. Однако такое повышение может быть лишь незначительным, поскольку при превышении некоторого относительно небольшого предела ее движение в стволе оружия становится крайне затруднительным из-за высокого трения. Поэтому наибольшее распространение получили пули, содержащие твердый сердечник и относительно мягкую оболочку.
Наиболее близким к заявляемому техническому решению, его прототипом, является бронебойная пуля длиной 3,8 - 4,0 калибра, содержащая оболочку с головной, ведущей и хвостовой частями с последовательно размещенными в ней в направлении к вершине свинцовым и стальным сердечниками [2]. Головная часть выполнена в виде конуса длиной 1,6-1,9 калибра, а хвостовая - в виде усеченного конуса длиной 0,95-1,35 калибра. Минимальная длина ведущей части, контактирующей с нарезами ствола, составляет 0,75 калибра. Твердый стальной сердечник обеспечивает требуемое пробивное действие, а более тяжелый свинцовый служит для повышения кинетической энергии пули.
По сравнению с рассмотренным выше аналогом прототип характеризуется значительно большим пробивным действием и может быть использован для поражения целей, защищенных баллистическими экранами. Как указано в описании прототипа, пуля характеризуется сохранением высокой кучности стрельбы, однако конкретные значения отклонений траектории пули не приводятся.
Кучность стрельбы определяется особенностями конструкции как используемого оружия, так и непосредственно самой пули. Что касается конструкции оружия, то в данном направлении усилия разработчиков направлены в основном на стабилизацию его положения в момент выстрела, в основном за счет балансировки отвода пороховых газов или компенсации смещения ствола дульными наконечниками [3]. Значительное повышение кучности стрельбы достигнуто за счет стабилизации траектории полета пули при использовании нарезного оружия. Начальная скорость вращения пули на выходе из ствола автомата Калашникова достигает почти 3000 об/мин. Усилия разработчиков в части конструкции пуль направлены преимущественно на повышение твердости сердечников, увеличения кинетической энергии за счет использования более тяжелых (по сравнению со свинцом) металлов, например урана и т.п. Исследования в области влияния конструкции пули на ее аэродинамическую устойчивость на траектории полета проводятся недостаточно активно.
Недостатком прототипа является относительно невысокая кучность стрельбы, обусловленная аэродинамической неустойчивостью фактической траектории полета пули. Прототип содержит более твердую, но в то же время и более легкую головную часть, выполненную в виде конуса, и более тяжелые цилиндрическую ведущую часть и хвостовую часть, выполненную в форме усеченного конуса. Как следует из описания прототипа, длина головной части может достигать половины общей длины пули. Вращение пули с высокой скоростью требует высокого уровня балансировки ее веса относительно продольной оси. Самое незначительное смещение центра тяжести от геометрической оси пули, обусловленное технологическими погрешностями изготовления, приводит к тому, что хвостовая часть пули начинает вращаться не только вокруг
своей оси, но и вокруг заданной траектории полета с увеличивающейся амплитудой. Геометрическая ось пули при этом отклоняется от направления полета, а величина отклонения увеличивается с увеличением смещения центра ее тяжести. Это приводит к повышению чувствительности к действию метеорологических факторов и отклонению полета от заданной траектории. Кучность стрельбы падает, особенно на дальних дистанциях. Столкновение пули с препятствием происходит под некоторым углом, что также уменьшает ее пробивную способность. В совокупности с невысокой минимальной длиной ведущей части (0,75 калибра), приводящей вследствие наличия технологических неточностей размеров к отклонению оси пули от оси ствола еще в процессе выстрела, увеличивающаяся разбалансировка вращения пули на заданной траектории полета приводит к относительно невысокой кучности стрельбы.
Задачей заявляемого изобретения является повышение кучности стрельбы и пробивной способности за счет стабилизации траектории полета пули.
Поставленная задача решается тем, что в бронебойной пуле, содержащей оболочку с головной, ведущей и хвостовой частями с размещенными в ней свинцовым и бронебойным сердечниками, бронебойный сердечник выполнен в виде массосимметричной гантели и расположен по всей длине пули, свинцовый сердечник выполнен в виде полого цилиндра, расположенного на средней части бронебойного сердечника, причем его внутренний диаметр равен диаметру средней части бронебойного сердечника, а длина ведущей части пули больше ее калибра,
а также тем, что поверхность бронебойного сердечника, выполненного из стали, содержит упрочняющий слой, например азотированный.
Сущность заявляемого технического решения заключается в продольной балансировке пули на траектории за счет совмещения центра тяжести с ее геометрическим центром.
Выбор формы бронебойного сердечника в виде массосимметричной гантели обеспечивает перенос центра тяжести пули из области вблизи хвостовой части в ее геометрический центр. В этом случае при вращении пули и наличии
технологических отклонений от размеров отклонение геометрической оси пули от направления полета, как в случае прототипа, не происходит. Даже в случае больших технологических отклонений смещение оси пули от заданной траектории полета происходит не под углом, а параллельно ей. Но вследствие вращения пули вокруг собственной оси с высокой скоростью центр тяжести быстро смещается на противоположную сторону отклонения и практически восстанавливает положение пули на заданной траектории. Фактическая траектория пули в худшем случае представляет собой спираль с постоянным радиусом, причем геометрическая ось пули остается параллельной траектории. В случае же прототипа фактическая траектория полета представляет собой спираль с постоянно увеличивающимся радиусом, а геометрическая ось пули отклоняется от траектории на все больший угол. Столкновение заявляемой пули с целью происходит под прямым углом, чем достигается максимальное пробивное действие, смещение от заданной траектории полета при этом минимальное. Столкновение же пули-прототипа с целью происходит под неопределенным углом, зависящим от ряда неконтролируемых факторов, величина смещения от заданной траектории полета также носит случайный характер.
Увеличение общей длины бронебойного сердечника по сравнению с прототипом служит для обеспечения продольной балансировки пули на заданной траектории и положительно влияет на пробивную способность.
Бронебойный сердечник может быть изготовлен из различных материалов высокой твердости, в том числе из стали. В последнем случае дополнительное повышение твердости бронебойного сердечника может быть достигнуто использованием упрочняющих поверхностных слоев. Наличие упрочняющего покрытия на поверхности стального сердечника служит, с одной стороны, для повышения пробивной способности за счет увеличения твердости, особенно острия. А с другой - для облегчения прохождения броневого материала за счет уменьшения сил трения между ними, т.к. наличие твердого покрытия заметно уменьшает количество и глубину задиров на поверхности сердечника. Кроме того, наличие упрочняющего слоя способствует раскрываемости оболочки пули
при столкновении с препятствием, т.к. силы адгезии между оболочкой и сердечником при этом уменьшаются. Таким образом, упрочняющий слой в составе заявляемой пули выполняет одновременно три функции. В качестве материала упрочняющего слоя наиболее предпочтительным является использование легированного материала самого сердечника, т.е. поверхность готового стального сердечника подвергают термическому или ионному легированию, например азотом, в результате чего образуется упрочненный слой толщиной до 50 мкм. Могут быть использованы и другие упрочняющие слои, однако их формирование сопряжено с большими материальными затратами при прочих равных преимуществах.
Увеличение длины ведущей части пули до значения больше ее калибра обеспечивает надежную продольную стабилизацию положения пули при ее движении в стволе. Если длина ведущей части невелика, т.е заметно меньше калибра, как, например, у прототипа, то вследствие различия сил трения на разных стенках ствола из-за случайных факторов, например попадания песка, велика вероятность перекоса положения пули еще в стволе с отклонением ее геометрической оси от оси ствола. Уже на выходе из ствола ее ось оказывается не параллельной траектории полета, что очень сильно уменьшает кучность. Если же длина ведущей части пули больше некоторой критической величины, в частности ее калибра, то такой перекос становится практически невозможным.
Равенство внутреннего диаметра свинцового сердечника диаметру средней части стального сердечника обеспечивает отсутствие незаполненного пространства внутри пули и обеспечивает ее максимальную кинетическую энергию за счет обеспечения максимально возможной массы.
Совокупность рассмотренных факторов и предопределяет высокую кучность стрельбы заявляемой пули за счет продольной стабилизации ее положения на заданной траектории и повышение пробивной способности.
Сущность заявляемого технического решения поясняется чертежами фиг.1, фиг.2, где на фиг.1 приведено схематическое изображение продольного сечения заявляемой пули, на фиг.2 - схематическое изображение продольного
сечения пули-прототипа, смещение ее положения в полете в результате действия сил разбалансировки показано пунктирными линиями. Фигурными стрелками указано направление вращения пули в полете. На чертежах приняты следующие обозначения:
1 - оболочка;
2 - головная часть бронебойного сердечника; 2* - хвостовая часть бронебойного сердечника;
3 - свинцовый сердечник;
4 - упрочняющий слой;
5 - бронебойный сердечник пули-прототипа; О - О* - продольная ось пули;
L1 - длина головной части пули; L2- длина ведущей части пули; L3 - длина хвостовой части пули; М - центр тяжести пули; М* - геометрический центр пули; К - калибр пули;
F, - центробежная сила, действующая на центр тяжести пули-прототипа в полете.
Как видно из фиг.1, заявляемая пуля состоит из оболочки 1 с расположенными в ней массосимметричным гантелеобразным бронебойным сердечником, состоящим из головной 2 и хвостовой 2* частей, с центром тяжести в точке М, свинцовым сердечником 3, расположенным соосно вокруг средней части гантелеобразного бронебойного сердечника. Бронебойный сердечник содержит упрочняющий слой 4 по всей своей поверхности. Общая длина пули определяется суммарной длиной ее головной Lh ведущей L2 и хвостовой частей. При этом длина ведущей части L2 превышает калибр пули К. Геометрический центр пули М* совпадает с центром тяжести М и находится на ее продольной оси О -О*.
Пуля-прототип состоит из оболочки с последовательно расположенными
бронебойным и свинцовым сердечниками. Ее геометрический центр М* не совпадает с центром тяжести М, хотя также находится на продольной оси О - О*. Это приводит к возникновению несбалансированной центробежной силы Fr, приводящей к отклонению оси О - О* от заданной траектории.
Из приведенных чертежей видно, что заявляемая пуля отличается от прототипа формой и взаимным расположением сердечников.
Заявляемая пуля сохраняет заданную траекторию полета за счет следующих факторов. Придание начальной скорости пуле осуществляется давлением пороховых газов на хвостовую часть пули. Центр области приложения давления находится на оси пули О - О* которая в начальный момент времени совпадает с осью ствола оружия. Превышение длины ведущей части L2 пули величины калибра К обеспечивает отсутствие перекоса и изначальную стабилизацию ее оси О - О* внутри ствола. При выходе пули из ствола давление пороховых газов прекращается, но совпадение этих осей сохраняется, а пуля приобретает начальную кинетическую энергию, вектор которой берет начало в центре тяжести М, который также находится на оси О - О*. Придание пуле вращения вокруг оси О - О* в направлении, указанном фигурной стрелкой, при ее движении по нарезам внутри ствола оружия осуществляется за счет деформации оболочки 1. Точкой приложения вращательного момента является геометрический центр М*, который также находится на той же оси. Совмещение центра тяжести пули М с геометрическим центром М* обеспечивает приложение сил в одну точку без возникновения дисбаланса, за счет чего и обеспечивается продольная стабилизация траектории полета. Такое совмещение обеспечивается заявляемой массосимметричной формой бронебойного сердечника, состоящего из головной 2 и хвостовой 2* частей. Наличие свинцового сердечника 3 обеспечивает требуемую кинетическую энергию пули, а упрочняющий слой 4 за счет большей твердости способствует повышению пробивной способности по ряду факторов, отмеченных выше. Наличие технологических неточностей соблюдения размеров отдельных конструктивных элементов лишь минимальным образом сказывается на фактической траектории полета. Это объясняется тем, что среднее по
времени значение вектора образующейся при этом разбалансирующей силы равно нулю. В случае же прототипа среднее по времени значение центробежной силы Fr всегда принимает величину, отличную от нуля, т.к. точки приложения сил не совпадают. Отклонение продольной оси пули-прототипа в процессе полета увеличивает рычаг приложения этой силы и еще более отклоняет ее фактическую траекторию полета от заданной. Пуля-прототип в полете смещается в положение, изображенное пунктирной линией. Таким образом, кучность стрельбы заявляемой пули по сравнению с прототипом возрастает.
При взаимодействии заявляемой пули с баллистическим экраном в первый момент времени разрушается ее оболочка и бронебойный сердечник начинает воздействовать на защитный материал. Свинцовый сердечник, расположенный соосно с бронебойным, вследствие большей массы передает свою кинетическую энергию бронебойному. В следующий момент времени оболочка пули раскрывается, и бронебойный сердечник проникает внутрь баллистического экрана, разрушает его и выходит с обратной стороны. Поскольку оболочка 1 имеет пониженную по сравнению с прототипом адгезию к упрочняющему слою 4, на ее раскрытие требуется меньшее количество энергии. Ее раскрытие облегчено, потери кинетической энергии пули при этом минимальны. Твердость материала сердечника заявляемой пули благодаря наличию упрочняющего слоя более высока по сравнению с прототипом, поэтому пробивное действие заявляемой пули при прочих равных условиях также повышается. Стабилизация продольного положения пули на траектории обеспечивает ее воздействие на поражаемую цель под прямым углом, вследствие чего площадь воздействия уменьшается, а пробивное действие возрастает. С увеличением расстояния изменение положения оси заявляемой пули не происходит, поэтому кучность и пробивная способность сохраняются при стрельбе на дальние расстояния.
Характеристики заявляемой пули исследовали следующим образом. Продольную стабилизацию положения пули на траектории оценивали по форме отверстия в баллистическом материале при стрельбе на дальность 800 м. Круглые отверстия соответствовали вхождению пули в баллистический материал при
совпадении оси пули с заданной траекторией полета. Отклонение оси пули от траектории полета на 90° при вхождении в баллистический материал приводило к образованию отверстия, форма которого соответствовала продольному сечению пули. При углах, заметно отличающихся от 0° и 90°, форму отверстия можно охарактеризовать как промежуточную. Кучность оценивали как максимальный радиус разброса отверстий относительно центра мишени. Результаты оценки приведены в таблице 1.
Из приведенных данных видно, что в случае прототипа только 51% пуль достигают цели при сохранении параллельности своей оси заданной траектории, а 17% "поражают" цель своей боковой поверхностью. В случае использования заявляемых пуль поражение цели при перпендикулярном положении оси пули к поражаемому объекту достигается в 85 - 89% случаев, что свидетельствует о продольной стабилизации положения пули в полете. Кучность стрельбы значительно возрастает.
Пробивное действие заявляемой пули оценивали при выстреле по броне-элементам одного и того же класса. В качестве критерия оценки был выбран процент поражения цели в зависимости от дальности. Пораженной считалась цель в случае наличия сквозного отверстия в бронеэлементе. В качестве материала бронебойного сердечника использовали сталь У10А. Упрочняющий слой
на поверхности бронебойного сердечника толщиной 50 мкм формировали путем ионно-лучевого азотирования в рабочей камере установки УВН-2М, оснащенной холловским ионным источником, формирующим пучок ионов поперечным сечением 120x25 мм. Для обеспечения равномерности использовалась система механического сканирования. Имплантация проводилась при энергии ионов азота 2,5 кэВ и плотности ионного тока 2 мА/см2, доза легирования составила 3x10 см . Температура образцов составила 720 К и контролировалась с помощью алюмель-хромелевой термопары. Указанные параметры обработки обеспечивают оптимальное повышение поверхностной твердости сердечника и снижения его адгезионного взаимодействия на границе сердечник - оболочка. Результаты испытаний приведены в таблице 2.
Из приведенных данных видно, что заявляемая пуля в совокупности заявляемых признаков по сравнению с прототипом обеспечивает более высокие кучность стрельбы и пробивное действие.
Источники информации:
1. А.с. СССР 1141293. Полев В.В. Пуля Полева. МПК F42B 11/02. Опубл. 23.02.85.
2. Патент РФ 2075036. Митрохов М.А., Забелин Н.В., Дворянинова Л.С., Касьянов И.П. Пуля. МПК F42B 30/02. Опубл. 10.03.1997 (прототип).
3. http://www.rulit.net/books/istoriya-russkogo-avtomata-read-249341 -45.
24.07.2013.
Формула изобретения
1. Бронебойная пуля, содержащая оболочку с головной, ведущей и хвостовой частями с размещенными в ней свинцовым и бронебойным сердечниками, отличающаяся тем, что бронебойный сердечник выполнен в виде массосимметричной гантели и расположен по всей длине пули, свинцовый сердечник выполнен в виде полого цилиндра, расположенного на средней части бронебойного сердечника, причем его внутренний диаметр равен диаметру средней части бронебойного сердечника, а длина ведущей части пули больше ее калибра.
2. Бронебойная пуля по п.1, отличающаяся тем, что поверхность бронебойного сердечника, выполненного из стали, содержит упрочняющий слой, например азотированный.
1.
Фиг.1
Фиг.2
Заявитель: ГОСУДАРСТВЕННОЕ НАУЧНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ "ФИЗИКО-ТЕХНИЧЕСКИЙ ИНСТИТУТ НАЦИОНАЛЬНОЙ АКАДЕМИИ НАУК БЕЛАРУСИ"
О" Некоторые пункты формулы не подлежат поиску (см. раздел I дополнительного листа)
|__| Единство изобретения не соблюдено (см. раздел II дополнительного листа)
А. КЛАССИФИКАЦИЯ ПРЕДМЕТА ИЗОБРЕТЕНИЯ:
F42B 30/02 (2006.01)
Согласно Международной патентной классификации (МПК) или национальной классификации и МПК
Б. ОБЛАСТЬ ПОИСКА:
Минимум просмотренной документации (система классификации и индексы МПК)
"Y"
"L"
F42B 5/00-5/24, 12/00-12/70,14/00-14/08,15/00, 30/00-30/10
Дата действительного завершения патентного поиска:
08 июля 2014 (08.07.2014)
Наименование и адрес Международного поискового органа: Федеральный институт промышленной собственности
РФ, 123995,Москва, Г-59, ГСП-5, Бережковская наб., д. 30-1.Факс: (499) 243-3337, телетайп: 114818 ПОДАЧА
Уполномоченное лицо: