|
|
больше ...
Термины запроса в документе
Реферат
[RU] Заявляемое изобретение относится к боеприпасам для пехотного стрелкового оружия и может быть использовано для точного поражения целей. Задачей заявляемого изобретения является повышение кучности стрельбы и пробивной способности за счет стабилизации траектории полета пули. Поставленная задача решается тем, что в пуле, содержащей оболочку с головной, ведущей и хвостовой частями с последовательно размещенными в ней бронебойным и свинцовым сердечниками, хвостовая часть выполнена в виде усеченного частично полого конуса с осесимметричными отверстиями по периметру, причем диаметр отверстий составляет (0,1-0,5) калибра пули, а длина ведущей части 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.
Полный текст патента
(57) Реферат / Формула:
Заявляемое изобретение относится к боеприпасам для пехотного стрелкового оружия и может быть использовано для точного поражения целей. Задачей заявляемого изобретения является повышение кучности стрельбы и пробивной способности за счет стабилизации траектории полета пули. Поставленная задача решается тем, что в пуле, содержащей оболочку с головной, ведущей и хвостовой частями с последовательно размещенными в ней бронебойным и свинцовым сердечниками, хвостовая часть выполнена в виде усеченного частично полого конуса с осесимметричными отверстиями по периметру, причем диаметр отверстий составляет (0,1-0,5) калибра пули, а длина ведущей части 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
Пуля
Заявляемое изобретение относится к боеприпасам для пехотного стрелкового оружия, и может быть использовано для точного поражения целей.
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 неустойчивостью пули на траектории полета.
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 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]. Твердый стальной сердечник обеспечивает требуемое пробивное действие, а более тяжелый свинцовый служит для повышения кинетической энергии пули. 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 не менее 0,75 калибра.
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 практически не проводятся.
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 целью происходит под некоторым углом, что также уменьшает ее пробивную способность. В совокупности с невысокой минимальной длиной ведущей части (от 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 пуле, содержащей оболочку с головной, ведущей и хвостовой частями с последовательно размещенными в ней бронебойным и свинцовым сердечниками, хвостовая часть выполнена в виде усеченного частично полого конуса с осесимметричными отверстиями по периметру, причем диаметр отверстий составляет (0,1 - 0,5) калибра пули, а длина ведущей части 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.
Хвостовая часть заявляемой пули в виде усеченного частично полого конуса с осесимметричными отверстиями по периметру является по сути стабилизатором. С одной стороны, такой стабилизатор обеспечивает выравнивание положения пули на траектории потоком воздуха за счет повышения обтекаемости и снижения вихревого донного сопротивления. С другой стороны, средняя
плотность хвостовой части за счет наличия полости и отверстий значительно снижается. Так как наличие бронебойного сердечника, выполненного, например из стали с плотностью, заметно меньшей, чем у свинца, приводит к смещению центра тяжести пули в направлении хвостовой части и появлению продольной разбалансировки ее массы, то снабжение пули хвостовой частью с пониженной средней плотностью компенсирует этот дисбаланс. Причем, в связи с тем, что плотность воздуха по сравнению с плотностью стали пренебрежимо мала, объем, занимаемый хвостовой частью, может быть достаточно мал по сравнению с головной частью. За счет этого достигаются как малые габариты пули в целом при сохранении высоких пробивных характеристик, так и значительное повышение кучности стрельбы.
Суммарный объем полости и отверстий зависит от объема, занимаемого бронебойным сердечником. Минимальное количество отверстий при соблюдении условия осесимметричности равно двум. Максимальное количество отверстий не ограничивается, однако очевидно, что сумма диаметров этих отверстий не может превышать длину окружности за вычетом суммарной длины перемычек. Так, как длина окружности у основания конуса хвостовой части составляет 3,\4К (К - калибр пули), количество отверстий при ширине перемычки, равной диаметру этих отверстий, составит 3,\4К /0,2Я"~15. При расположении отверстий в два ряда их количество удваивается. Наиболее практичным является использование 3-4 отверстий, расположенных на одной окружности. При несоблюдении условия осесимметричности центр тяжести пули смещается в направлении боковой поверхности пули, что приводит к сильному дисбалансу и полной потере аэродинамической устойчивости. Диаметр отверстий обусловлен фактическими размерами используемых боеприпасов. Так, для пули калибра 5,45 мм диаметр отверстий менее 0,1 калибра, т.е. 0,545 мм, может привести к их частичному или полному засорению продуктами горения пороховых газов, что приводит к потере аэродинамической устойчивости. Диаметр отверстий более 0,5 калибра, например 0,7 калибра, приводит к необходимости значительно увеличивать длину хвостовой части и чрезмерному смещению центра тяжести
пули в головную часть, что также отрицательно сказывается на аэродинамической устойчивости.
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 глубиной 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 продольную стабилизацию положения пули при ее движении в стволе. Если длина ведущей части невелика, как, например, допускается прототипом, 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.
Совокупность рассмотренных факторов и предопределяет высокую кучность стрельбы и повышение пробивной способности заявляемой пули за счет продольной стабилизации ее положения на заданной траектории.
Сущность заявляемого технического решения поясняется чертежом фиг.1, где приведено схематическое изображение продольного сечения заявляемой пули.
На чертеже приняты следующие обозначения:
1 - оболочка;
2 - бронебойный сердечник;
3 - свинцовый сердечник;
4 - упрочняющий слой;
5 - полость в хвостовой части;
6 - осесимметричные отверстия в хвостовой части; О-О* - продольная ось пули;
Li - длина головной части пули; L2- длина ведущей части пули; L3 - длина хвостовой части пули; М - центр тяжести пули; М* - геометрический центр пули; А* - калибр пули.
Как видно из фиг.1, заявляемая пуля состоит из оболочки 1 с последовательно расположенными в ней бронебойным сердечником 2 и свинцовым сердечником 3. Бронебойный сердечник содержит упрочняющий слой 4. В хвостовой части пули расположена полость 5 и осесимметричные отверстия 6. Общая длина пули определяется суммарной длиной ее головной L], ведущей L2n хвостовой /^частей. При этом длина ведущей части L2 превышает калибр пули К. Баланс массы, достигаемый благодаря наличию полости и отверстий в хвостовой части заявляемой пули, обеспечивает совмещение геометрического центра
М * с центром ее тяжести М, расположенных на продольной оси О-О*.
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 обусловлено заявляемой формой хвостовой части пули, выполняющей роль как балансира, так и стабилизатора. 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 полости 5 и отверстий 6 обеспечивает снижение донного сопротивления за счет изменения характера обтекания пули воздушным потоком.
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 за бронебойным, вследствие своей большей массы передает свою кинетическую энергию бронебойному. В следующий момент времени оболочка пули раскрывается, и бронебойный сердечник проникает внутрь баллистиче
ского 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 уменьшаются. 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 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 88 - 90% 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 стального 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 мАУсм , доза легирования составила
19 -2
3x10 см . Температура образцов составила 720 К и контролировалась с помощью алюмель-хромелевой термопары. Приведенные параметры обработки определены экспериментально и 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.mlit.net/books/istoriya-russkogo-avtomata-read-249341 -45.
24.07.2013.
Формула изобретения
1. Пуля, содержащая оболочку с головной, ведущей и хвостовой частями с последовательно размещенными в ней бронебойным и свинцовым сердечниками, отличающаяся тем, что хвостовая часть выполнена в виде усеченного частично полого конуса с осесимметричными отверстиями по периметру, причем диаметр отверстий составляет (0,1 - 0,5) калибра пули, а длина ведущей части больше ее калибра.
2. Пуля по п.1, отличающаяся тем, что поверхность бронебойного сердечника, выполненного из стали, содержит упрочняющий слой, например азотированный.
1.
Фиг.1
Пуля
ОТЧЕТ О ПАТЕНТНОМ ПОИСКЕ
(статья 15(3) ЕАПК и правило 42
Дата подачи:
13 мая 2014 (13.05.2014) | Дата испрашиваемого приоритета: 08 августа 2013 (08.08.2013)
Название изобретения: Пуля
Заявитель:
ГОСУДАРСТВЕННОЕ НАУЧНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ "ФИЗИКО-ТЕХНИЧЕСКИЙ ИНСТИТУТ НАЦИОНАЛЬНОЙ АКАДЕМИИ НАУК БЕЛАРУСИ"
1_| 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)
F42B 5/00-5/24, 12/00-12/70, 14/00-14/08, 15/00, 30/00-30/10
Другая проверенная документация в той мере, в какой она включена в область поиска:
В. ДОКУМЕНТЫ, СЧИТАЮЩИЕСЯ РЕЛЕВАНТНЫМИ
Категория*
Ссылки на документы с указанием, где это возможно, релевантных частей
Относится к пункту №
D, А
RU 2075036 С1 (ЦЕНТРАЛЬНЫЙ НАУЧНО-ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ ИНСТИТУТ ТОЧНОГО МАШИНОСТРОЕНИЯ) 10.03.1997, реферат
1-2
RU 2282820 С1 (ОАО "ТУЛЬСКИЙ ПАТРОННЫЙ ЗАВОД") 27.08.2006, фиг. 1
1-2
US 2007/0000404 Al (OLIN CORPORATION) 04.01.2007, реферат, фиг. 1
1-2
IJ последующие документы указаны в продолжении графы В
rjj данные о патентах-аналогах указаны в приложении
^Особые категории ссылочных документов:
"А" документ, определяющий общий уровень техники
"Е" более ранний документ, но опубликованный на дату
подачи евразийской заявки или после нее "О" документ, относящийся к устному раскрытию, экспонированию и т.д.
"Р" документ, опубликованный до даты подачи евразийской
заявки, но после даты испрашиваемого приоритета "D" документ, приведенный в евразийской заявке
"Т" более поздний документ, опубликованный после даты приоритета и приведенный для понимания изобретения
"X" документ, имеющий наиболее близкое отношение к предмету поиска, порочащий новизну или изобретательский уровень, взятый в отдельности
"Y" документ, имеющий наиболее близкое отношение к предмету поиска, порочащий изобретательский уровень в сочетании с другими документами той же категории
" &" документ, являющийся патентом-аналогом
"L" документ, приведенный в ДРУГИХ целях
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:
Т. Ф. Владимирова Телефон № (499) 240-25-91
|
