RU202778U1

RU202778U1 - Твердосплавной сердечник

Info

Publication number: RU202778U1
Application number: RU2020106808U
Authority: RU
Inventors: Валерий Сергеевич Фадеев; Олег Викторович Штанов; Юрий Леонидович Чигрин; Олег Викторович Довгаль; Александр Викторович Конаков; Николай Михайлович Паладин; Виктор Федорович Тагунов
Original assignee: Общество с ограниченной ответственностью "Информационные технологии" (ООО "ИнфоТех")
Priority date: 2020-02-13
Filing date: 2020-02-13
Publication date: 2021-03-05

Abstract

Полезная модель относится к боеприпасам, в частности к твердосплавным сердечникам с повышенной плотностью для пуль автоматического оружия и винтовок, имеющих высокую пробивную способность, высокую кучность боя и сниженные затрат на изготовление. Задачей заявляемого технического решения является повышение поражающей способности пули. В процессе решения поставленной задачи достигается технический результат - повышение кучности боя при стрельбе, повышение технологичности изготовления сердечника, снижение затрат на изготовление. Технический результат достигается твердосплавным сердечником, характеризующимся тем, что имеет головную и хвостовую части, длина сердечника равна (2,21÷3,48)d, головная часть выполнена конусообразной формы, головная часть конуса имеет вершину в виде полусферы диаметром не более 0,9 мм, диаметр основания конуса головной части равен (0,72-0,86)d, длина головной части равна (0,58÷1,65)d, хвостовая часть сердечника имеет форму усеченного конуса, больший диаметр которого равен диаметру основания конуса головной части, меньший диаметр равен (0,68-0,86)d, где d - калибр пули, имеет фаску по торцу хвостовой части, равную (0,15÷0,40) мм, номинальная масса сердечника равна (34÷62)% массы пули, все поверхности сердечника получены прессованием, спеканием и галтовкой, твердый сплав сердечника содержит карбид вольфрама по массе (88-98)%, остальное - кобальт и имеет предел прочности на изгиб не менее 1475 МПа, отклонение массы сердечника от номинального значения (Мн) находится в пределах поля допуска, равного (0,011-0,0585)Мн, где Мн - номинальная масса сердечника.

Description

Полезная модель относится к боеприпасам, в частности к твердосплавным сердечникам с повышенной плотностью для пуль автоматического оружия и винтовок, имеющих высокую пробивную способность, высокую кучность боя и сниженные затраты на изготовление.

Известен сердечник, пули для патронов стрелкового оружия выполненный в форме сочетания двух усеченных конусов, которые являются головной и хвостовой частью. Образующие усеченного конуса головной части выполнены под углом 20,0-65,0 градусов с диаметром меньшего основания 0,02-0,3 калибра. Образующие усеченного конуса хвостовой части выполнены с углом от 15 минут до 1 градуса. Наружная поверхность сердечника выполнена с шероховатостью равной Ra 1,25-6,3. (Патент RU №2468332, заявка №2011105037 от 11.02.2011, МПК F42B 12/04).

Недостатком известного технического решения является не технологичность изготовления сердечника. Все поверхности сердечника подвергаются механической обработке (шлифованию). Конус хвостовой части также получают шлифованием. Головная часть конуса имеет площадку диаметром 0,02-0,3 калибра. Такое исполнение головной части снижает пробивную способность сердечника. Материал сердечника не определен, что не позволяет в полной мере оценить его тактико-технические характеристики.

Известен твердосплавный сердечник, для пули для снайперского патрона, длина сердечника равна (2,2÷3,48)d, головная часть сердечника выполнена конусообразной формы, имеет контактную площадку, диаметр которой равен (0,018÷0,25)d, поверхность хвостовой части сердечника имеет шероховатость не выше Ra 1,6, масса сердечника равна (34÷62)% массы пули, а твердый сплав сердечника содержит карбид вольфрама по массе (85-96)%, при этом хвостовая часть сердечника имеет форму усеченного конуса с диаметром меньшего основания в хвостовой части и углом наклона образующей к плоскости основания (0,25-1,5)°, смещение заднего торца сердечника от заднего торца оболочки равно (0,1÷0,4)d, где d - калибр пули, соосность конуса головной части и конуса хвостовой части не более (0,02-0,03) мм, разброс по массе пули и сердечника в поле допуска составляет (0,03-0,05) г. Кроме этого, разностенность оболочки составляет не более 0,01 мм, а свинцовой рубашки не более 0,02 мм, расстояние от внутренней передней стенки оболочки до переднего торца сердечника не более 0,6d, масса свинцовой рубашки равна (5÷20)% от массы пули, предел прочности материала пули на сжатие не менее 4000 МПа, на изгиб не менее 2000 МПа, коэффициент интенсивности напряжений К_1С не ниже 8 МПа м^1/2, твердость HRA не ниже 85.0 единиц, хвостовая часть сердечника имеет фаску или радиус закругления до 0,15d, больший диаметр усеченного конуса хвостовика равен диаметру головной части сердечника и равен (0,72-0,86)d, образующие усеченного конуса головной части выполнены под углом 20,0-65,0°, при этом головная часть сердечника соприкасается с внутренней поверхностью головной части оболочки пули только большим основанием усеченного конуса головной части. (Патент на полезную модель RU №170528, заявка №2016114484 от 14.04.2016 МПК F42B 12/04).

Недостатками известного технического решения является:

Недостаточная бронепробиваемость. Головная часть конуса сердечника имеет площадку диаметром (0,018÷0,25)d, где d - диаметр калибра. Такое исполнение головной части снижает пробивную способность сердечника. Материал сердечника определен как твердый сплав с содержанием карбид вольфрама по массе (85-96)%, что ограничивает область применение твердых сплавов с более высоким содержанием карбида вольфрама. Разброс по массе сердечника в поле допуска составляет (0,03-0,05) г, что для снайперского сердечника оправдано, но для стрелкового оружия экономически не выгодно.

Не технологичность изготовления сердечника. Поверхность хвостовой части сердечника имеет шероховатость поверхности не более Ra 1,6, что требует механической обработки шлифованием. Это требует значительных дополнительных затрат на оборудование и инструмент.

Известен твердосплавный сердечник для стрелкового оружия, имеющий головную и хвостовую части, длина сердечника равна (2,21÷3,48)d, головная часть выполнена конусообразной формы, диаметр основания конуса головной части равен (0,72-0,86)d, имеет фаску по торцу хвостовой части, номинальная масса сердечника равна (34÷62)% массы пули, при этом головная часть сердечника имеет длину равную (0,58÷1,65)d, где d - калибр пули, хвостовая часть сердечника имеет форму цилиндра, диаметр которого равен диаметру основания конуса, головная часть конуса имеет вершину в виде полусферы диаметром не более 0,9 мм, все поверхности сердечника получены прессованием, спеканием и галтовкой, фаска по торцу хвостовой часть сердечника равна (0,15÷0,40) мм, твердый сплав сердечника содержит карбид вольфрама по массе (88-98)%, остальное - кобальт и имеет предел прочности на изгиб не менее 1475 МПа, отклонение массы сердечника от номинального значения (Мн) находится в пределах поля допуска равного (0,011-0,0585)Мн, где Мн - номинальная масса сердечника. (Патент на полезную модель RU №191061, заявка №2019108185 от 21.03.2019 МПК F42B 12/06). Данное техническое решение принято в качестве прототипа.

Недостаток данного технического решения заключается в нетехнологичности сборки пули совместно со свинцовой рубашкой. Изготовление сердечника с цилиндрической хвостовой частью снижает такой параметр баллистики как кучность по сравнению с сердечниками, имеющими хвостовую часть в виде усеченного конуса.

Задачей заявляемого технического решения является повышение поражающей способности пули.

В процессе решения поставленной задачи достигается технический результат - повышение кучности боя при стрельбе, повышение технологичности изготовления сердечника, снижение затрат на изготовление.

Технический результат достигается твердосплавным сердечником, характеризующимся тем, что имеет головную и хвостовую части, длина сердечника равна (2,21÷3,48)d, головная часть выполнена конусообразной формы, головная часть конуса имеет вершину в виде полусферы диаметром не более 0,9 мм, диаметр основания конуса головной части равен (0,72-0,86)d, длина головной части ровна (0,58÷1,65)d, хвостовая часть сердечника имеет форму усеченного конуса, больший диаметр, которого равен диаметру основания конуса головной части, меньший диаметр равен (0,68-0,86)d, где d - калибр пули, имеет фаску по торцу хвостовой части, равную (0,15÷0,40) мм, номинальная масса сердечника равна (34÷62)% массы пули, все поверхности сердечника получены прессованием, спеканием и галтовкой, твердый сплав сердечника содержит карбид вольфрама по массе (88-98)%, остальное - кобальт и имеет предел прочности на изгиб не менее 1475 МПа, отклонение массы сердечника от номинального значения (Мн) находится в пределах поля допуска, равного (0,011-0,0585)Мн, где Мн - номинальная масса сердечника.

Авторами разработана технология прессования и последующего спекания твердосплавных сердечников, имеющих обратный конус хвостовой части. Разработанная технология позволила исключить из процесса дорогостоящую операцию шлифование конуса на хвостовике. Конструкция сердечника имеющего форму хвостовой части в виде усеченного конуса, больший диаметр которого равен (0,72-0,86)d диаметру основания конуса головной части, меньший диаметр равен (0,68-0,86)d, позволяет получать лучшие результаты при сборке патрона. Улучшается центрирование хвостовой части пули, и как следствие кучность стрельбы.

Изменение соотношений вышеуказанных пределов конструктивных параметров сердечника заметно влияет на его тактико-технические характеристики. Уменьшение длины сердечника менее 2,21 калибра снижает его массу и снижает пробивное действие из-за уменьшения удельного давления на преграду. Увеличение длины сердечника более 3,48 калибра снижает пробивное действие из-за уменьшения его устойчивости.

Оптимизация геометрических параметров головной части, выполнение ее в форме конуса с диаметром основания (0,72-0,86)d, и длиной равной (0,58÷1,65)d, где d - калибр пули, изготовление сердечника из более тяжелых сплавов с высоким содержанием карбида вольфрама (97-98%) позволили повысить броневую пробиваемость сердечника. Твердый сплав сердечника содержит карбид вольфрама по массе (88-98)%, остальное кобальт и имеет предел прочности на изгиб не менее 1475 Мпа. Увеличение пробиваемости достигнуто за счет увеличения удельной энергии соударения на единицу площади в начальный период контакта сердечника с броневой преградой.

Сердечник с вершиной конусной части выполненной в виде полусферы, диаметр которой равен не более 0,9 мм, разрушает металлическую броню по смешанному механизму пробития (разрушения). В месте контакта появляются области, с сильно локализованной пластической деформацией, называемые плоскостями адиабатического сдвига (ПАС), в окрестностях которых концентрируется тепло. Быстрое деформирование металла приводит к локализованному нагреву контакта и катастрофическому разрушению брони в виде плавления. Выполняя вершину конусной части сердечника в виде полусферы, диаметр которой равен не более 0,9 мм, мы получаем стабильные результаты по пробитию брони, так как каждый раз повторяется один и тот же механизм пробития с образованию ПАС в первой стадии пробития брони и хрупким разрушение тыльной стороны бронеплиты во второй стадии пробития плиты. При реализации такого механизма пробития, не происходит хрупкого разрушения сердечника, он сохраняет свою форму, а реализация менее энергоемкого, хрупкого разрушения, сохраняет его кинетическую энергию, а, следовательно, запреградное поражающее действие.

Получение поверхности полусферы вершины головной части, головной части сердечника, хвостовой части сердечника, фаски по торцу хвостовой части сердечника прессовым инструментом на стадии прессования и галтовки после спекания, позволяют исключить операции шлифования и значительно снизить затраты на изготовление сердечника. Исключаются дополнительные затраты на оборудование (шлифовальные станки) и инструмент (алмазные круги). Наличие фаски по торцу хвостовой часть сердечника равной (0,15÷0,40) мм, позволяет повысить надежность технологического процесса, исключить выпадение сердечника из свинцовой рубашки при сборке пули и снизить затраты на изготовление пули. Отклонение массы сердечника от номинального значения (Мн) в пределах поля допуска равного (0,011-0,0585)Мн, где Мн - номинальная масса, позволяет получать партии сердечников с минимальным разбросом по массе сердечника и повысить кучность стрельбы, за счет уменьшения разброса по массе сердечников предназначенных для одной партии изготовления патронов.

Соотношения конструктивных параметров сердечника определены в зависимости от калибра патрона d.

На фиг. 1 представлен сердечник, состоящий из головной части 1 в форме конуса и хвостовой части 2 в форме усеченного конуса. Вершина конусной головной части 1 сердечника выполнена в виде полусферы 1.1. диаметром D₁ не более 0,9 мм. Хвостовая часть 2 имеет форму усеченного конуса, больший диаметр D которого равен диаметру основания конуса головной части D=(0,72-0,86)d, меньший диаметр равен D₂=(0,68-0,86)d, имеет фаску 2.1 по торцу хвостовой части 2 сердечника. Длина сердечника равна l₁=(2,21÷3,48)d, длина d головной части 1 сердечника равна l₂=(0,58-1,65)d.

Проводились сравнительные испытания сердечников изготовленных по прототипу и предлагаемому техническому решению.

Твердосплавные сердечники изготавливали из вольфрамокобальтовых порошков с содержанием карбида вольфрама 92% и 97% по массе и содержанием кобальта 8% и 3% соответственно. Спекание проводили в две стадии: предварительное - с целью удаления пластификатора в водородной атмосфере и окончательное - вакуумно-компрессионное в печи VKPgr 50/90/50 фирмы Degussa. Плотность сердечников после спекания равнялась 14,8 г/см² и 15,2 г/см² у сердечника с содержанием кобальта 8% и 3% соответственно.

Проведено определение пробивной способности пуль снаряженных сердечниками изготовленных по прототипу и предлагаемому техническому решению при стрельбе из пулемета РПК74 по ОСТ В3-300-75, по броне марки 2П толщиной 10 мм, установленной вертикально под углом 90° к направлению стрельбы на дистанции 100 м. Процент пробития пули с сердечником имеющим параметры прототипа составил 98%. Процент пробития пули с сердечником имеющим параметры предлагаемого технического решения составил 100%. Отсутствие операций шлифования сердечника позволили снизить затраты на его изготовление до (6-8)%, а изготовление хвостовика с обратной конусностью и наличие фаски по торцу хвостовой часть сердечника равной (0,15÷0,40) мм, повысить качество сборки пули.

Результаты сравнительных испытаний подтвердили высокую пробивную способность предлагаемого сердечника и снижение затрат на изготовление по сравнению с прототипом при высокой кучности боя.

Claims

Твердосплавной сердечник, характеризующийся тем, что имеет головную и хвостовую части, длина сердечника равна (2,21÷3,48)d, головная часть выполнена конусообразной формы, головная часть конуса имеет вершину в виде полусферы диаметром не более 0,9 мм, диаметр основания конуса головной части равен (0,72-0,86)d, длина головной части равна (0,58÷1,65)d, хвостовая часть сердечника имеет форму усеченного конуса, больший диаметр которого равен диаметру основания конуса головной части, меньший диаметр равен (0,68-0,86)d, где d - калибр пули, имеет фаску по торцу хвостовой части, равную (0,15÷0,40) мм, номинальная масса сердечника равна (34÷62)% массы пули, все поверхности сердечника получены прессованием, спеканием и галтовкой, твердый сплав сердечника содержит карбид вольфрама по массе (88-98)%, остальное - кобальт и имеет предел прочности на изгиб не менее 1475 МПа, отклонение массы сердечника от номинального значения (Мн) находится в пределах поля допуска, равного (0,011-0,0585)Мн, где Мн - номинальная масса сердечника.