WO2007126330A1 - Âme à cavitation - Google Patents

Âme à cavitation Download PDF

Info

Publication number
WO2007126330A1
WO2007126330A1 PCT/RU2007/000068 RU2007000068W WO2007126330A1 WO 2007126330 A1 WO2007126330 A1 WO 2007126330A1 RU 2007000068 W RU2007000068 W RU 2007000068W WO 2007126330 A1 WO2007126330 A1 WO 2007126330A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
core
cavitating
diameter
edge
cavity
Prior art date
Application number
PCT/RU2007/000068
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Andrey Albertovich Polovnev
Vladimir Shaymukhametovich Khasiakhmetov
Original Assignee
Jag Defence Group As
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Jag Defence Group As filed Critical Jag Defence Group As
Priority to US12/298,536 priority Critical patent/US8082851B2/en
Priority to EP07747813.9A priority patent/EP2053342B1/en
Publication of WO2007126330A1 publication Critical patent/WO2007126330A1/ru
Priority to NO20084978A priority patent/NO339365B1/no

Links

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F42—AMMUNITION; BLASTING
    • F42B—EXPLOSIVE CHARGES, e.g. FOR BLASTING, FIREWORKS, AMMUNITION
    • F42B10/00—Means for influencing, e.g. improving, the aerodynamic properties of projectiles or missiles; Arrangements on projectiles or missiles for stabilising, steering, range-reducing, range-increasing or fall-retarding
    • F42B10/32—Range-reducing or range-increasing arrangements; Fall-retarding means
    • F42B10/38—Range-increasing arrangements
    • F42B10/42—Streamlined projectiles
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F42—AMMUNITION; BLASTING
    • F42B—EXPLOSIVE CHARGES, e.g. FOR BLASTING, FIREWORKS, AMMUNITION
    • F42B10/00—Means for influencing, e.g. improving, the aerodynamic properties of projectiles or missiles; Arrangements on projectiles or missiles for stabilising, steering, range-reducing, range-increasing or fall-retarding
    • F42B10/32—Range-reducing or range-increasing arrangements; Fall-retarding means
    • F42B10/38—Range-increasing arrangements
    • F42B10/42—Streamlined projectiles
    • F42B10/46—Streamlined nose cones; Windshields; Radomes
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F42—AMMUNITION; BLASTING
    • F42B—EXPLOSIVE CHARGES, e.g. FOR BLASTING, FIREWORKS, AMMUNITION
    • F42B15/00—Self-propelled projectiles or missiles, e.g. rockets; Guided missiles
    • F42B15/22—Missiles having a trajectory finishing below water surface
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F42—AMMUNITION; BLASTING
    • F42B—EXPLOSIVE CHARGES, e.g. FOR BLASTING, FIREWORKS, AMMUNITION
    • F42B6/00—Projectiles or missiles specially adapted for projection without use of explosive or combustible propellant charge, e.g. for blow guns, bows or crossbows, hand-held spring or air guns
    • F42B6/02—Arrows; Crossbow bolts; Harpoons for hand-held spring or air guns
    • F42B6/08—Arrow heads; Harpoon heads

Definitions

  • the invention relates to ammunition of throwing and firearms and can be used in the construction of arrow-harpoons for crossbows and harpoon guns, as well as in the design of shells and bullets of artillery, small arms and sports and hunting weapons used for firing underwater, from air to water, in the air and from water to air.
  • the ability to fire in water is determined for each weapon system separately.
  • cavitating cores must remain stable when flying in air and moving in water, and also have the ability to go through the media section (air - water and water - air).
  • a stable flight of the cavitating core in the air is ensured by its aft part, which during aerodynamic stabilization can take the form of multi-blade plumage, and during stabilization by rotation it can have a conical-cylindrical shape to give the core a larger gyroscopic stability.
  • the initial dimensions of the cavity are many times larger than the dimensions of the core.
  • the length of cavitating ammunition cores of sporting and hunting weapons is 25 ... 60 mm, and at a core speed of 800 m / s the cavity length at a depth of 2 meters exceeds 13 meters, at a core speed of 500 m / s, the cavity length at a depth of 2 meters exceeds 5 meters.
  • the length of the end sections of the cavity (the initial and final section) is 10% of the total length of the cavity, and their contour is constant and corresponds to the asymptotic law of expansion of the jets.
  • the stability of the core in the cavity is ensured by its aft part due to one-sided periodic washing and gliding along the cavity contour with its planing surface; therefore, the largest circle diameter that describes the cross section of the stern determines caliber cavitating core.
  • Scattering on an underwater trajectory depends on the geometry of the head part of the core, which is affected by water particles tearing off the cavitating edge, as well as on the depth and area of the inertial washing of the planing surface of the stern of the core, which determines the value of the one-sided planing resistance.
  • the core When washing in the cavity of the middle or head part, the core loses stability, turns over and is braked by the side surface.
  • the speed of the core V at an underwater distance S depends on its mass m, initial velocity V 0 and cavitation resistance F:
  • V V 0 Xe- S xF / m
  • the range of destruction of targets in water can be increased by increasing the mass of the core m, reducing the diameter of the cavitating edge d and the coefficient of its cavitation resistance C x .
  • the contour of the cavitating core should be consistent with the smallest deviation from the contour of the initial section of the cavity, the volume of which is constant over most of the underwater trajectory.
  • Known cavitating core designed for firing from special weapons (see the description of the patent of the Russian Federation N ° 2112205, MKI b F42B 30/02, publ. 05.27.1998.).
  • the head part of the core with a flat secant nose surface has the form of a truncated cone, the central and aft parts are cylindrical and correspond to the caliber of the weapon.
  • the head of the core is made of tungsten alloy, and the central and aft with aft plumage - from aluminum.
  • the core contour corresponds to the geometry of the well-known cavitating core for 4.5 mm ammunition (see Ivanov V. H. TSNIITOCHMASH - cartridge developer - ed. MIC: Military Parade, January - Feb. 2001., pp. 38 ... 39, Ardashev AH, Fedoseev CJI.
  • Known cavitating core designed for firing firearms using a detachable pan.
  • a conical head with a cylindrical section is mated along a cavitating edge with a flat secant nose surface.
  • the cylindrical part has annular grooves for fastening in a detachable pallet, and the aft part is made in the form of a multi-blade triangular plumage with a sharp edge on the planing surface (see description of US patent JN ° 5955698, MKI b F42B 15/20, publ. 09/21/1999 .).
  • 125 cavitating core is significantly underestimated relative to the cavity contour, which reduces the mass and strength of the core. Due to its small area, the sharp edge of the gliding surface of the feathering blades is subject to deep washing, which leads to increased gliding resistance. Moreover, at the base of the head part
  • the gap between the core and the cavity contour has been significantly reduced; therefore, water particles tearing from the cavitating edge additionally act on the head part.
  • the closest analogue (prototype) to the claimed invention is a cavitating core, designed for firing firearms using a detachable pan.
  • the cavitating core comprises a head part mating with a secant nose surface along the cavitating edge, a central and aft part with
  • the largest diameter of the circle describing the cross section of the stern determines the caliber of the cavitating core.
  • the angle of solution of the tangents to the secant nose surface at the points of its conjugation with the head is 60 - 180 °, and the envelope contour
  • a disadvantage of the known construction is that the contour of three conjugated truncated cones cannot correspond to the exact approximation to the contour of the cavity, therefore the geometry of the cavitating core is not optimal, and the mass of the cavitating core is always underestimated, therefore, the range of destruction of underwater targets is also underestimated. Besides,
  • the technical result is the creation of a cavitating core, the contour of which is close to the contour of the initial section of the cavity.
  • the envelope of the cross sections from the cavitating edge to the caliber 170 of the core is limited by the dependence:
  • D x is the current diameter of the envelope loop R of the cavitating core, mm;
  • d is the diameter of the cavitating edge, mm;
  • the nose surface of the cavitating core can be made in the form second-order surfaces, for example, in the form of a spherical segment or a paraboloid of revolution, or in the form of a conical hole.
  • a narrow annular groove can be made in the head part of the core, the smallest diameter of which is 1.1-1.7 diameters of the cavitating 185 edge.
  • the angle of inclination of the planing surface toward the head measured relative to the longitudinal axis of the core, can be 1 ° - 2.5 °.
  • the inclination angle 190 of the planing surface toward the bottom end face of the core, measured relative to the longitudinal axis of the core can be 1 ° - 2.5 °.
  • the aft with a planing surface can be made in the form of multi-blade plumage.
  • the aft part with a planing surface can be made in the form of a multi-blade plumage equipped with a cylindrical bottom section.
  • the aft part with a planing surface can be made of a material of lower density than the head and central part, 200 to have the form of multi-blade plumage and mounted with the possibility of rotation around the longitudinal axis of the cavitating core.
  • the cavitating core can be made of easily deformable material.
  • the cavitating core can be made of 205 easily deformable material with internal filling of high-density material.
  • the central and aft parts of the cavitating core can be made of material of lower density and strength than the head part of the core, and the head part can be equipped with 210 high-strength element made in the form of a rod or lining.
  • the specified set of features of the invention allows in the dimensions of standard ammunition for firearms and throwing weapons to create cavitating cores having an increased effective range of destruction of underwater targets during underwater and aerial shooting due to 215 optimal matching with the contour of the cavity, reducing cavitation resistance and dispersion on the underwater trajectory.
  • the dimensions of the cavitating core make it possible to stabilize it in the air with a core length of up to six calibers by rotation, and with a core length of more than six calibers stabilize it in the air with fodder 220.
  • the cavitation resistance coefficient C x does not depend on the shape of the central part of the nose surface, which can be rounded or 225 provided with a conical hole, but depends from the angle of the solution of tangents ⁇ at the points of conjugation with the cavitating edge and is determined by the dependence
  • the angle ⁇ must be different from 180 °, which allows the use of cavitating cores not only from tungsten alloy or steel, but also from easily deformable materials, for example, non-ferrous metal alloys.
  • the cavitating core For stable cavitation movement, the cavitating core must be aligned with the cavity so that when the planing surface touches the cavity contour, the necessary clearance is maintained in its head and
  • the caliber of the cavitating core D must be equal to the current diameter D x of the envelope loop R.
  • the diameter of the remaining cross-sections of the core from the cavitating edge to its caliber D located at a distance L must not exceed the envelope
  • the cavitating core contour should coincide with the R contour, and the structural elements of the cavitating core, for example, annular grooves, threads or longitudinal grooves should be limited by the R contour.
  • the contour of the cavitating core R depends on
  • the surface area of the planing surface is determined taking into account the inertial parameters of the core. An underestimated gliding area increases the depth of inertial washing, and an overestimated area
  • the dimensions of the cavitating core according to the invention are limited by the size of the ammunition, for example, the length of the harpoons to spring or pneumatic harpoon guns can be more than 1.2 meters.
  • FIG. 1, FIG. 2, FIG. 3 and FIG. 4 - the first, second, third and fourth example of the implementation of the cavitating core according to the invention, located in the cavity;
  • FIG. b and FIG. 7 is a first, second and third example of the implementation of a cavitating core according to the invention, located in the munition.
  • a cavitating core G consists of a head part 1 conjugated by
  • the core gauge D is smaller than the internal diameter of the bore, measured from the rifling fields. To prevent deformation of the conical nose surface 3, its apex is rounded.
  • the contour of the cavitating core R and the contour of the cavity W are coordinated so that the angle of rotation of the core in the cavity is less than 1.8 °, while a gap ⁇ of less than 0.5 mm is provided between the contour W and the core contour R, gradually decreasing to the planing surface 6.
  • a cavitating core can be made of steel or an easily deformable material, for example, an alloy of non-ferrous metals (bronze, brass), and to increase mass it can be filled with lead or another alloy of increased density, it can be completely made of heavy tungsten alloy. In the air, the core stabilizes
  • FIG. Figure 2 shows the cavitating core located in the cavity to the .308 caliber ammunition, designed for firing without a detachable pallet from rifled weapons.
  • the cavitating core G consists of a head part 1 conjugated along
  • cavitating edge 2 of diameter d with a secant nose surface 3 made in the form of a conical hole, a central part 4 and aft part 5 with a cylindrical planing surface 6 equal to the caliber of the cavitating core D and surface 8.
  • a secant nose surface 3 made in the form of a conical hole
  • a central part 4 and aft part 5 with a cylindrical planing surface 6 equal to the caliber of the cavitating core D and surface 8.
  • the cavitating core is made of a shell 9 made of an easily deformable non-ferrous metal alloy and filled with lead 10.
  • the diameter ⁇ ⁇ of the surface 8 corresponds to the inner diameter of the bore, measured from the rifling fields.
  • the caliber of the cavitating core D corresponds to the outer diameter of a standard bullet of .308 caliber and more
  • the contour of the cavitating core R and the contour of the cavity W are coordinated so that the angle of rotation of the core in the cavity is less than 1.6 °, while a gap ⁇ of less than 0.45 mm is provided between the contour W and the core,
  • the cavitating core glides with the profile surface b with traces of grooves 11, and the surface 8 does not touch the contour of the cavity W.
  • the cavitating core is stabilized by rotation, and its length is 4.8 D.
  • FIG. 3 shows a cavitating core located in a cavity
  • the cavitating core G consists of a head part 1 conjugated along a cavitating edge 2 of diameter d with a secant bow surface 3, a central part 4 and aft part 5 with a planing surface b.
  • the aft part 5 is made in the form of a multi-blade plumage 13.
  • annular grooves 12 are made.
  • the largest circle diameter describing the cross section of the aft part 5 is equal to the caliber of the cavitating core D and smaller than the inner diameter of the barrel bore.
  • the core contour R and the cavity contour W are matched so that the angle of rotation of the core in the cavity is less than 1.4 °, while a gap ⁇ of less than 0.45 mm is provided between the contour W and the head part 1, which increases in the central part 4 and decreases to the planing surface b.
  • the gliding edge of the multi-blade plumage coincides with the contour R
  • the angle of inclination ⁇ of the planing surface b towards the head part 1, measured relative to the longitudinal axis of the core, can be 1.9 °, which allows for approximately exact coincidence of the planing surface b and the cavity outline W,
  • the cavitating core can be made of an alloy of non-ferrous metals or steel, and to increase the mass, its head and central part can be filled with lead or made of a heavy tungsten alloy.
  • the head can be equipped with high strength
  • the cavitating core is limited by the length of the .410 Magpum ammunition and is 6.1 D.
  • the cavitating core is limited by the length of the .410 Magpum ammunition and is 6.1 D.
  • FIG. Figure 4 shows a cavitating core located in the cavity for a 5.66 mm caliber ammunition, intended for firing without a detachable pan, for example, from a 5.66 mm APS submarine assault rifle.
  • the cavitating core G consists of a head part 1 conjugated along a cavitating edge 2 of diameter d with a secant bow surface 3, a central part 4 and aft part 5 with a conical gliding surface b.
  • the diameter of the base of the head is equal to the caliber of the cavitating core D, and is also equal to the diameter of the central and stern
  • a multi-blade plumage 13 is made, provided with a cylindrical bottom section 14, which in this design is intended for fastening a cavitating core in the sleeve.
  • the length of the cavitating core is equal to the length of the regular core to 5.66 mm munition and is 21.4 D.
  • the core contour R and the cavity contour W are matched so that the angle of rotation of the core in the cavity is less than 2.6 °, while a gap ⁇ of less than 0.55 mm is provided between the contour W and the head part 1, which increases in the central part 4 and decreases to the planing surface b.
  • the cavitating core When flying in air, the cavitating core is stabilized by the multi-blade plumage 13. In this case, to increase stability, the center of mass of the cavitating core is shifted to the head part 1 due to the use of a tip 15 made of heavy tungsten
  • the aft surface 17 of the multi-blade plumage 13 and the cylindrical bottom section 14 increase the aerodynamic drag and increase the stability of the cavitating core when flying in air.
  • the head part 1 can be equipped with a high-strength element made in the form of a rod or cladding, in addition, the tip 15 can be made of hardened tungsten alloy 30 or steel.
  • the housing 16, including the Central and aft part can be made of a material of lower density and strength, for example, plastic or aluminum alloy.
  • FIG. 5 depicts a fragment of the .308 Wihssester for a rifled sport and hunting weapon containing a cavitating core G, a detachable pan J and a standard sleeve U with a capsule and a powder charge.
  • the cavitating core G from the cavitating edge 2 to the caliber D corresponds to the core shown in FIG. 1, except for the geometry of the head part 1 along the length 18.
  • the core contour along the length 18 is smaller than the contour R due to the cylindrical surface 19 of the head part and the groove of the head part 20 with a diameter cb equal to 1.1 - 1.7 of the diameter of the cavitating
  • the detachable pallet J is rigidly fixed along the groove 7 on the cavitating core G and pressed into the sleeve U, which is pressed into the groove 22.
  • the outer diameter d 4 of the detachable pallet J corresponds to the outer diameter of the standard .308 caliber bullet, therefore, when moving in the barrel bore
  • the pallet J is crimped in the grooves and acquires, together with the core G, the angular velocity of rotation. After departure from the barrel, the pallet J under the action of centrifugal forces is divided into sectors along the longitudinal grooves 23 and is separated from the cavitating core G.
  • the surface 19 is designed to control the diameter d of the cavitating
  • the groove 20 of the head part 1 allows you to shoot into the water at a small angle from the plane of the water, while increasing the damaging effect of the cavitating core. For example, when approaching a cavitating core at a small angle to the surface of the water and washing out the surface 24, the groove 20 with its edge 25 creates a temporary cavitation cavity under the core
  • the cavity is formed by a cavitating edge 2 of diameter d.
  • a cavitating core made of easily deformable material when penetrating an unprotected target, is deformed with a bend in diameter d 2 of the groove 20, after which it is turned over, increasing the area of damage to 470.
  • the diameter d 2 is less than 1, Id, the core can be deformed along the groove 20 even with underwater movement and lose stability in the cavity.
  • a core made of durable material when colliding at a small angle with a solid obstacle, cleaves along the diameter d 2 of the groove 20, 475, after which an edge 21 with a diameter of d 3 interacts with the obstacle, which in 2
  • the core may not chip along the groove 20.
  • FIG. 6 depicts a fragment of the .308 Wihssester for a rifled 480 sport-hunting weapon containing a cavitating core G and a standard U sleeve with a capsule and powder charge.
  • the cavitating core G corresponds to the cavitating core shown in FIG. 2, but if necessary, can be made entirely of easily deformable material, for example, brass or bronze, and 85 comprise a groove 20 and / or surface 19 shown in FIG. 5. If the core G consists of a shell 9 and is filled with lead 10, then when it hits the target, it is deformed, increasing the area of damage.
  • the core G is pressed with a planing surface of diameter D into the sleeve U, which is compressed into the groove 7.
  • the diameter D takes a 90 profile of the grooves of the bore, and a surface 8 of diameter di slides along the grooves of the grooves.
  • the core glides with a profile surface with traces of rifling, and surface 8 does not touch the contour of the cavity.
  • FIG. 7 depicts .410 Magpum ammunition for a smoothbore sporting and hunting weapon containing a cavitating core G, 95 detachable pan J 'and a standard plastic sleeve U with a capsule and a powder charge.
  • the cavitating core G corresponds to the cavitating core shown in FIG. 3, and the envelope contour of its cross sections is limited by the contour R. If necessary, the cavitating core can
  • 500 comprise a groove 20 and a surface 19 shown in FIG. 5.
  • the cavitating core is fixed along the annular grooves 26 in a two-sector detachable plastic pallet /, in which the diameter dj of the outer surface 27 corresponds to the caliber of the bore and the diameter d of the outer surface 28 exceeds the caliber of the bore.
  • the cavitating core G is mounted as far as the end face 29 against the end of the sleeve U 7 .
  • the trailing edge of the multi-blade plumage 30 is made inclined.
  • the front wall 31 of the pallet is sealed along the line of the connector 32 and along the contour of the rolling 33 of the plastic sleeve l /.
  • the initial core speed is about 15% lower than when shooting in the air, and the separation of the pallet from the core occurs in a gas bubble at a distance of 0.3 - 0.5 m from the muzzle of the barrel.
  • the mass of cavitating cores according to the invention is 10-15% higher than the mass of cavitating cores
  • Cavitating cores according to the invention can be used for spearfishing, to protect against attack by predators in the water, and for sports shooting from harpoon guns, crossbows, small arms and sports and hunting weapons. The appropriateness of firing in water is determined for each model.
  • Ammunition with a cavitating core for small arms can be included in the ammunition of combat swimmers, marines, coastguards, personnel of ships and naval pilots.
  • 540 is used for the self-defense of sea and coastal objects from underwater, surface and air attack weapons during aerial shooting from standard machine gun and cannon armament of boats and helicopters, as well as coastal and naval artillery systems.
  • the invention can be used in the construction of jet weapons, 545 intended for flight in air and / or cavitational movement in water.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Fluid Mechanics (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Aviation & Aerospace Engineering (AREA)
  • Molds, Cores, And Manufacturing Methods Thereof (AREA)
  • Materials For Medical Uses (AREA)
  • Saccharide Compounds (AREA)
  • Particle Accelerators (AREA)

Description

Кавитирующий сердечник
Область техники
Изобретение относится к боеприпасам метательного и огнестрельного оружия и может быть использовано в конструкциях стрел-гарпунов к арбалетам и гарпунным ружьям, а также в конструкциях снарядов и пуль артиллерийского, стрелкового и спортивно-охотничьего оружия, применяемых для стрельбы под водой, из воздуха в воду, в воздухе и из воды в воздух. Возможность стрельбы в воде определяется для каждой системы оружия отдельно. Предшествующий уровень техники Массовое увлечение подводным спортом предполагает создание кавитирующих сердечников для спортивной стрельбы по подводным мишеням и подводной охоты с применением арбалетов, гарпунных ружей и огнестрельного оружия.
Необходимость создания кавитирующих сердечников обусловлена тем, что гарпуны к арбалетам и гарпунным ружьям в воде тормозятся вязким гидродинамическим сопротивлением жидкости и быстро останавливаются, а известные пули, предназначенные для стрельбы в воздухе, при попадании в воду теряют устойчивость и останавливаются на дистанции 0,5 - 0,7м.
Известны 4,5-мм и 5,66-мм боеприпасы с калиберной пулей, выполненной в виде кавитирующего сердечника длиной более 21 калибра. Сердечник устойчиво движется в воде за счет образования естественной каверны, но не стабилизируются при полете в воздухе (см. Иванов В. H. ЦНИИТОЧМАШ - разработчик патронов. - изд. ВПК: Военный парад, янв. - фев. 2001., с. 38...39,
Ардашев A.H., Федосеев CJI. Оружие специальное, необычное, экзотическое - M. Военная техника, 2001., с. 172...177, Чикин А.М. Морские дьяволы - M.
«Beчe», 2003., с. 272...275).
Для успешного поражения целей в водной и воздушной среде кавитирующие сердечники должны сохранять устойчивость при полете в воздухе и движении в воде, а также обладать возможностью перехода через раздел сред (воздух - вода и вода - воздух).
Устойчивый полет кавитирующего сердечника в воздухе обеспечивает его кормовая часть, которая при аэродинамической стабилизации может иметь форму многолопастного оперения, а при стабилизации вращением может иметь конусно-цилиндрическую форму для придания сердечнику большей гироскопической устойчивости.
Из литературы известно, что высокоскоростное движение кавитирующего сердечника в воде сопровождается образованием естественной каверны, расширяющейся за кавитирующей кромкой его секущей носовой поверхности. Контур каверны близок к эллипсоиду вращения, концевые участки которого соответствует асимптотическому закону расширения струй и постоянны на большей части подводной траектории (см. Гуревич М.И. Теория струй идеальной жидкости - M. Изд. Физико - математической литературы, 1961., с. 160...168, 410...460, Якимов Ю.Л. Об интеграле энергии при движении с малыми числами кавитации и предельных формах каверны - Изв. АН СССР, Механика жидкости и газа, N° 3, 1983., с. 67...70).
Также известно, что наибольший диаметр каверны Dк зависит от числа кавитации σ, диаметра кавитирующей кромки d и коэффициента её кавитационного сопротивления Cx:
Dк =d X(cx / σ) 0'5 Число кавитации σ зависит от гидравлического давления P и плотности воды р, а также давления водяного пара в каверне (Po ~ 0,02 кг/см2) и скорости сердечника V: σ = 2 X(P - P0) / р XV 2 Длина каверны Lк зависит от её наибольшего диаметра Dк: LK =DR Хσ" 0'5 X( In σ" 1 + 11I hI a- 1)0'5
Начальные размеры каверны многократно превышают размеры сердечника. Например, длина кавитирующих сердечников боеприпасов спортивно- охотничьего оружия составляет 25...60 мм, а при скорости сердечника 800м/с длина каверны на глубине до 2-х метров превышает 13 метров, при скорости сердечника 500м/с длина каверны на глубине до 2-х метров превышает 5 метров. При этом длина концевых участков каверны (начальный и конечный участок) составляет 10 % от общей длины каверны, а их контур постоянен и соответствует асимптотическому закону расширения струй.
Устойчивость сердечника в каверне обеспечивает его кормовая часть за счет одностороннего периодического замывания и глиссирования вдоль контура каверны своей глиссирующей поверхностью, поэтому наибольший диаметр окружности, описывающий поперечное сечение кормовой части определяет калибр кавитирующего сердечника.
Рассеивание на подводной траектории зависит от геометрии головной части сердечника, на которую воздействуют частицы воды, срывающиеся с кавитирующей кромки, а также от глубины и площади инерционного замывания глиссирующей поверхности кормовой части сердечника, определяющей величину одностороннего сопротивления глиссирования.
При замывании в каверне средней или головной части сердечник теряет устойчивость, переворачивается и тормозится боковой поверхностью.
При движении в каверне сердечник затрачивает энергию на преодоление кавитационного сопротивления F:
F = Cx Хπ Xd2 Xp XV 2 / 8
Скорость сердечника V на подводной дистанции S зависит от его массы m, начальной скорости V0 и кавитационного сопротивления F:
V =V0 Xe-S xF / m
С падением скорости сердечника V возрастает число кавитации σ и уменьшаются размеры каверны Lк и Dк, причем с увеличением глубины уменьшение размеров и смыкание каверны на кормовой части сердечника происходит раньше, при большей скорости V и на меньшей дистанции S.
При смыкании каверны на поверхности сердечника к кавитационному сопротивлению F добавляется вязкое сопротивление жидкости, которое существенно увеличивает общее гидродинамическое сопротивление.
Согласно законам гидродинамики дальность поражения целей в воде можно повысить за счет увеличения массы сердечника m, уменьшения диаметра кавитирующей кромки d и коэффициента её кавитационного сопротивления Cx. Для этого контур кавитирующего сердечника должен быть согласован с наименьшим отступлением от контура начального участка каверны, объём которого постоянен на большей части подводной траектории. Известен кавитирующий сердечник, предназначенный для стрельбы из специального оружия (см. описание к патенту РФ N° 2112205, MKИб F42B 30/02, опубл. 27.05.1998.). Головная часть сердечника с плоской секущей носовой поверхностью имеет вид усеченного конуса, центральная и кормовая часть цилиндрические и соответствуют калибру оружия. Для стабилизации в воздухе головная часть сердечника изготовлена из вольфрамового сплава, а центральная и кормовая часть с кормовым оперением - из алюминия. Контур сердечника соответствует геометрии известного кавитирующего сердечника к 4,5-мм боеприпасу (см. Иванов В. H. ЦНИИТОЧМАШ - разработчик патронов - изд. ВПК: Военный парад, янв. - фев. 2001., с. 38...39, Ардашев A.H., Федосеев CJI.
105 Оружие специальное, необычное, экзотическое - M. Военная техника, 2001., с. 172...177, Чикин А.М. Морские дьяволы - M. «Beчe», 2003., с. 272...275), поэтому под водой сердечник стабилизируется в образующейся каверне.
Недостатком данного кавитирующего сердечника длиной более 21 калибра является его геометрия, для согласования которой с контуром каверны требуется
НО завышение диаметра кавитирующей кромки, при этом создается каверна завышенного объема, а увеличенный зазор между глиссирующей поверхностью и контуром каверны способствует большим угловым колебаниям и глубокому инерционному замыванию узких лопастей кормового оперения. Указанные недостатки приводят к повышению рассеивания на подводной траектории и
115 снижению дальности поражения подводных целей.
Известен кавитирующий сердечник, предназначенный для стрельбы из огнестрельного оружия с использованием отделяемого поддона. В сердечнике коническая головная часть с цилиндрическим участком сопряжена по кавитирующей кромке с плоской секущей носовой поверхностью. Центральная
120 цилиндрическая часть имеет кольцевые проточки для крепления в отделяемом поддоне, а кормовая часть выполнена в виде многолопастного треугольного оперения с острой кромкой на глиссирующей поверхности (см. описание к патенту США JN° 5955698, MKИбF42B 15/20, опубл. 21.09.1999.).
Недостатком известной конструкции является то, что контур
125 кавитирующего сердечника существенно занижен, относительно контура каверны, что снижает массу и прочность сердечника. Острая кромка глиссирующей поверхности лопастей оперения из-за своей малой площади подвержена глубокому замыванию, что приводит к повышенному сопротивлению глиссирования. При этом в основании головной части
130 существенно уменьшен зазор между сердечником и контуром каверны, поэтому частицы воды, срывающиеся с кавитирующей кромки, дополнительно воздействуют на головную часть. Указанные недостатки приводят к увеличению рассеивание на подводной траектории и снижению дальности поражения подводных целей.
135 Наиболее близким аналогом (прототипом) к заявленному изобретению является кавитирующий сердечник, предназначенный для стрельбы из огнестрельного оружия с использованием отделяемого поддона. Кавитирующий сердечник содержит головную часть, сопряженную с секущей носовой поверхностью по кавитирующей кромке, центральную и кормовую часть с
140 глиссирующей поверхностью, причем наибольший диаметр окружности, описывающий поперечное сечение кормовой части определяет калибр кавитирующего сердечника. В плоскости осевого продольного сечения сердечника угол раствора касательных к секущей носовой поверхности в точках её сопряжения с головной частью равен 60 - 180°, а огибающий контур
145 поперечных сечений сердечника ограничен контуром трех сопряженных усеченных конусов, вписанных в контур образующейся каверны. Стабилизация кавитирующего сердечника в воздухе может обеспечиваться вращением или кормовым оперением (см. описание к патенту РФ JVs 2268455, МКИ7 F42B 10/38, опубл. 20.01.2006.).
150 Недостатком известной конструкции является то, что контур трех сопряженных усеченных конусов не может соответствовать точному приближению к контуру каверны, поэтому геометрия кавитирующего сердечника не оптимальна, а масса кавитирующего сердечника всегда занижена, следовательно, занижена и дальность поражения подводных целей. Кроме того,
155 конструкция кавитирующего сердечника не может применяться без отделяемого поддона при стрельбе из арбалетов, гарпунных ружей и огнестрельного оружия.
Раскрытие изобретения
Задачей данного изобретения является повышение эффективной дальности поражения подводных целей при воздушной и подводной стрельбе с
160 применением огнестрельного и метательного оружия.
Технический результат - создание кавитирующего сердечника, контур которого приближен к контуру начального участка каверны.
Указанный технический результат достигается тем, что в кавитирующем сердечнике, содержащем головную часть, сопряженную с секущей носовой
165 поверхностью по кавитирующей кромке, центральную и кормовую часть с глиссирующей поверхностью, причем наибольший диаметр окружности, описывающий поперечное сечение сердечника, определяет калибр сердечника, согласно изобретению, в плоскости осевого продольного сечения сердечника огибающий контур поперечных сечений от кавитирующей кромки до калибра 170 сердечника ограничен зависимостью:
Dx =d X[I +(Lx / d) x(2 Хsiп φ/π) 1/N] N , где:
Dx - текущий диаметр огибающего контура R кавитирующего сердечника, мм; d - диаметр кавитирующей кромки, мм;
Lx - текущее расстояние от кавитирующей кромки до калибра сердечника, мм; 175 φ = 60°...270° - угол раствора касательных к секущей носовой поверхности в точках её сопряжения с кавитирующей кромкой, измеренный со стороны головной части;
N = (2π / φ)0'4...(2π / φ)0"2 - коэффициент объёма сердечника, при этом калибр сердечника равен текущему диаметру Dx огибающего контура. 180 При этом носовая поверхность кавитирующего сердечника может быть выполнена в виде поверхности второго порядка, например, в виде шарового сегмента или параболоида вращения, или в виде конусного отверстия.
В головной части сердечника может быть выполнена узкая кольцевая проточка, наименьший диаметр которой равен 1,1 - 1,7 диаметра кавитирующей 185 кромки.
В плоскости осевого продольного сечения сердечника угол наклона глиссирующей поверхности в сторону головной части, измеренный относительно продольной оси сердечника, может быть равен 1° - 2,5°.
Кроме того, в плоскости осевого продольного сечения сердечника угол 190 наклона глиссирующей поверхности в сторону донного торца сердечника, измеренный относительно продольной оси сердечника, может быть равен 1° - 2,5°.
Кроме того, кормовая часть с глиссирующей поверхностью может быть выполнена в виде многолопастного оперения.
195 Кроме того, кормовая часть с глиссирующей поверхностью может быть выполнена в виде многолопастного оперения, снабженного цилиндрическим донным участком.
Кроме того, кормовая часть с глиссирующей поверхностью может быть выполнена из материала меньшей плотности, чем головная и центральная часть, 200 иметь вид многолопастного оперения и устанавливаться с возможностью вращения вокруг продольной оси кавитирующего сердечника.
Кроме того, кавитирующий сердечник может быть выполнен из легкодеформируемого материала.
Кроме того, кавитирующий сердечник может быть выполнен из 205 легкодеформируемого материала с внутренним наполнением из высокоплотного материала.
Кроме того, центральная и кормовая части кавитирующего сердечника могут быть выполнены из материала меньшей плотности и прочности, чем головная часть сердечника, а головная часть может быть снабжена 210 высокопрочным элементом, выполненным в виде стержня или облицовки.
Указанная совокупность признаков изобретения позволяет в габаритах стандартных боеприпасов к огнестрельному и метательному оружию создать кавитирующие сердечники, обладающие повышенной эффективной дальностью поражения подводных целей при подводной и воздушной стрельбе за счет 215 оптимального согласования с контуром каверны, снижения кавитационного сопротивления и рассеивания на подводной траектории.
Габариты кавитирующего сердечника позволяют при длине сердечника до шести калибров стабилизировать его в воздухе вращением, а при длине сердечника более шести калибров стабилизировать его в воздухе кормовым 220 оперением.
Авторами данного изобретения определено, что в диапазоне практического применения кавитирующих сердечников при числах кавитации σ = 0,002...0,1 коэффициент кавитационного сопротивления Cx не зависит от формы центральной части носовой поверхности, которая может быть скруглена или 225 снабжена конусным отверстием, а зависит от угла раствора касательных φ в точках сопряжения с кавитирующей кромкой и определяется зависимостью:
Cx = siп φ/π , при этом отличается на 2 - 7 % от коэффициента Cx конусных поверхностей, приведенных в книге Гуревич М.И. Теория струй идеальной жидкости - M. Изд. 230 Физико-математической литературы, 1961., с. 443.
Для снижения удельной нагрузки на носовую поверхность кавитирующего сердечника угол φ должен отличаться от 180°, что позволяет использовать кавитирующие сердечники не только из вольфрамового сплава или стали, но и из легкодеформируемых материалов, например, сплавов цветных металлов.
235 Однако при угле φ более 270° снижается прочность кавитирующей кромки, а при угле φ менее 60° образование каверны становится ненадежно.
Для устойчивого кавитационного движения кавитирующий сердечник должен быть согласован с каверной так, чтобы при касании глиссирующей поверхностью контура каверны сохранялся необходимый зазор в его головной и
240 центральной частях, плавно уменьшающийся к его донной части.
Для выполнения этих требований калибр кавитирующего сердечника D должен быть равен текущему диаметру Dx огибающего контура R. Диаметр остальных поперечных сечений сердечника от кавитирующей кромки до его калибра D, расположенного на расстоянии L не должен превышать огибающий
245 контур R. Превышение контура R приводит к замыванию выступающей за контур R поверхности кавитирующего сердечника и потере его устойчивости при движении в каверне. Занижение контура R приводит к снижению массы кавитирующего сердечника, но может быть компенсировано за счет увеличения его длины, например, в конструкции сердечника с кормовым оперением. В
250 оптимальном варианте контур кавитирующего сердечника должен совпадать с контуром R, а конструктивные элементы кавитирующего сердечника, например, кольцевые проточки, резьбы или продольные пазы должны быть ограничены контуром R.
Контур кавитирующего сердечника R, как и контур каверны зависит от
255 диаметра кавитирующей кромки d и коэффициента кавитационного сопротивления Cx, выраженного через угол φ. При этом с контуром каверны может быть согласован сердечник различного коэффициента объема N, который должен быть в диапазоне от (2π/φ)0' до (2π/φ)0'2. Причем, при занижении указанного коэффициента объёма N снижается прочность кавитирующего
260 сердечника, а при завышении указанного коэффициента объёма N текущий диаметр кавитирующего сердечника Dx превышает текущий диаметр каверны.
Площадь глиссирующей поверхности определяется с учётом инерционных параметров сердечника. Заниженная площадь глиссирования повышает глубину инерционного замывания, а завышенная площадь
265 глиссирования повышает торможение глиссирования, что в обоих случаях увеличивает рассеивание сердечников на подводной траектории.
Размеры кавитирующего сердечника по изобретению ограничиваются размерами боеприпаса, например, длина гарпунов к пружинным или пневматическим гарпунным ружьям может составлять более 1,2 метра.
270 Приведенные выше зависимости, по которым можно рассчитать контур квитирующего сердечника длиной от трех до ста шестидесяти калибров были получены расчетным путем, а затем подтверждены практически стрельбой из гарпунных ружей, арбалетов и огнестрельного оружия.
Краткое описание чертежей
275 Изобретение поясняется более подробно на конкретных примерах его осуществления, ни в коей мере не ограничивающих объём притязаний, а предназначенных лишь для лучшего понимания его сущности специалистом. При описании примеров конкретной реализации изобретения даны ссылки на прилагаемые чертежи, на которых изображено:
280 - на фиг. 1, фиг. 2, фиг. 3 и фиг. 4 - первый, второй, третий и четвертый пример выполнения кавитирующего сердечника по изобретению, расположенного в каверне;
- на фиг. 5, фиг. б и фиг. 7 - первый, второй и третий пример выполнения кавитирующего сердечника по изобретению, распололсенного в боеприпасе.
285 На фиг. 1 представлен расположенный в каверне кавитирующий сердечник к боеприпасу калибра .308 (0,308 дюйма = 7,62 мм), предназначенный для стрельбы с отделяемым поддоном из нарезного оружия.
Лучший вариант осуществления изобретения Кавитирующий сердечник G состоит из головной части 1, сопряженной по
290 кавитирующей кромке 2 диаметром d с секущей носовой поверхностью 3, центральной части 4 и кормовой части 5 с цилиндрической глиссирующей поверхностью 6. Калибр сердечника D меньше внутреннего диаметра канала ствола, измеренного по полям нарезов. Для предотвращения деформации конической носовой поверхности 3 её вершина скруглена. Для крепления в
295 отделяемом поддоне в центральной части 4 выполнена проточка 7.
Текущий диаметр Dx огибающего контура кавитирующего сердечника на текущей длине Lx от кавитирующей кромки 2 до калибра D на длине L (кроме проточки 7) совпадает с огибающим контуром R, соответствующего зависимости:
300 Dx = d х [1 + (Wd ) х (2 х siп φ/π) ш] N, где: d = 1,75 мм, φ = 90°, N = 0,50.
Контур кавитирующего сердечника R и контур каверны W согласованы так, что в каверне угол ω поворота сердечника составляет менее 1,8°, при этом между контуром W и контуром сердечника R обеспечивается зазор δ менее 0,5 мм, плавно уменьшающийся к глиссирующей поверхности 6.
305 Кавитирующий сердечник может изготавливаться из стали или легкодеформируемого материала, например, из сплава цветных металлов (бронзы, латуни), а для увеличения массы может быть заполнен свинцом или другим сплавом повышенной плотности, может полностью изготавливаться из тяжелого вольфрамового сплава. В воздухе сердечник стабилизируется
310 вращением, а его длина равна 5, 1 D.
На фиг. 2 представлен расположенный в каверне кавитирующий сердечник к боеприпасу калибра .308, предназначенный для стрельбы без отделяемого поддона из нарезного оружия.
Кавитирующий сердечник G состоит из головной части 1, сопряженной по
315 кавитирующей кромке 2 диаметром d с секущей носовой поверхностью 3, выполненной в виде конусного отверстия, центральной части 4 и кормовой части 5 с цилиндрической глиссирующей поверхностью 6, равной калибру кавитирующего сердечника D и поверхности 8. Для крепления кавитирующего сердечника в гильзе в центральной части 4 выполнена проточка I1.
320 Кавитирующий сердечник выполнен из оболочки 9, изготовленной из легкодеформируемого сплава цветного металла и заполнен свинцом 10. Диаметр ά\ поверхности 8 соответствует внутреннему диаметру канала ствола, измеренного по полям нарезов. Калибр кавитирующего сердечника D соответствует наружному диаметру стандартной пули калибра .308 и больше
325 диаметра dь При движении в канале ствола на глиссирующей поверхности б образуются следы нарезов 11.
Текущий диаметр Dx огибающего контура кавитирующего сердечника на текущей длине Lx от кавитирующей кромки 2 до калибра D на длине L (кроме проточки I1) совпадает с огибающим контуром R, соответствующего
330 зависимости:
Dx = d х [1 + (Lx/d) х (2 х siп φ/π) ш] N, где: d = 1,6 мм, φ - 240°, N = 0,35. Контур кавитирующего сердечника R и контур каверны W согласованы так, что в каверне угол ω поворота сердечника составляет менее 1,6°, при этом между контуром W и сердечником обеспечивается зазор δ менее 0,45 мм,
335 уменьшающийся к глиссирующей поверхности 6. В каверне кавитирующий сердечник глиссирует профильной поверхностью б со следами нарезов 11, а поверхность 8 не касается контура каверны W. В воздухе кавитирующий сердечник стабилизируется вращением, а его длина равна 4,8 D.
На фиг. 3 представлен расположенный в каверне кавитирующий сердечник
340 к боеприпасу калибра .410 (0,410 дюйма = 10,3 мм), предназначенный для стрельбы с отделяемым поддоном из гладкоствольного оружия.
Кавитирующий сердечник G состоит из головной части 1, сопряженной по кавитирующей кромке 2 диаметром d с секущей носовой поверхностью 3, центральной части 4 и кормовой части 5 с глиссирующей поверхностью б.
345 Кормовая часть 5 выполнена в виде многолопастного оперения 13. Для крепления в отделяемом поддоне в центральной части 4 выполнены кольцевые проточки 12. Наибольший диаметр окружности, описывающий поперечное сечение кормовой части 5, равен калибру кавитирующего сердечника D и меньше внутреннего диаметра канала ствола.
350 Текущий диаметр Dx огибающего контура кавитирующего сердечника на текущей длине Lx от кавитирующей кромки 2 до калибра D на длине L (кроме центральной части 4 и передней кромки многолопастного оперения 13 кормовой части 5) совпадает с огибающим контуром R, соответствующего зависимости: Dx = d х [1 + (Wd) х (2 х siп φ/π) 1/N] N, где: d = 1,7 мм, φ = 120°, N = 0,44.
355 Контур сердечника R и контур каверны W согласованы так, что в каверне угол ω поворота сердечника составляет менее 1,4°, при этом между контуром W и головной частью 1 обеспечивается зазор δ менее 0,45 мм, который возрастает в центральной части 4 и уменьшается к глиссирующей поверхности б.
Глиссирующая кромка многолопастного оперения совпадает с контуром R
360 и наклонена под углом к оси кавитирующего сердечника. Это позволяет с учетом угла γ контура каверны W и угла ω поворота кавитирующего сердечника обеспечить точное совпадение глиссирующей поверхности б и контура каверны W, при этом уменьшить глубину замывания лопастей оперения 13 и снизить рассеивание в воде. 365 Глиссирующая поверхность б может быть вписана в расчетный контур R.
Например, в данном примере угол наклона β глиссирующей поверхности б в сторону головной части 1, измеренный относительно продольной оси сердечника, может составлять 1,9°, что позволяет обеспечить примерно точное совпадение глиссирующей поверхности б и контура каверны W, уменьшить
370 глубину замывания лопастей оперения 13 и снизить рассеивание в воде.
Кавитирующий сердечник может изготавливаться из сплава цветных металлов или стали, а для увеличения массы его головная и центральная часть могут заполняться свинцом или изготавливаться из тяжелого вольфрамового сплава. Кроме того, головная часть может быть снабжена высокопрочным
375 элементом, выполненным в виде стержня или облицовки, что позволяет использовать кавитирующий сердечник повторно, например, при стрельбе в акватире (см. описание патента РФ на полезную модель N° 49970, МКИ 7 F 41 J 1/18, от 20.01.2006.). Длина кавитирующего сердечника ограничена длиной боеприпаса .410 Маgпum и равна 6,1 D. При полете в воздухе кавитирующий
380 сердечник стабилизируется оперением 13.
При использовании нарезного оружия целесообразно изготавливать оперение кавитирующего сердечника из материала меньшей плотности, чем его головная и центральная части и устанавливать с возможностью вращения вокруг продольной оси сердечника. Это предотвращает вращение оперения совместно с
385 вращающимся сердечником, повышает аэродинамическая устойчивость в воздухе и снижает рассеивание в воде.
На фиг. 4 представлен расположенный в каверне кавитирующий сердечник к боеприпасу калибра 5,66 мм, предназначенный для стрельбы без отделяемого поддона, например, из 5,66-мм подводного автомата АПС.
390 Кавитирующий сердечник G состоит из головной части 1, сопряженной по кавитирующей кромке 2 диаметром d с секущей носовой поверхностью 3, центральной части 4 и кормовой части 5 с конической глиссирующей поверхностью б. Диаметр основания головной части равен калибру кавитирующего сердечника D, а также равен диаметру центральной и кормовой
395 части и соответствует калибру оружия. В кормовой части 5 выполнено много лопастное оперение 13, снабженное цилиндрическим донным участком 14, который в данной конструкции предназначен для крепления кавитирующего сердечника в гильзе. Длина кавитирующего сердечника равна длине штатного сердечника к 5,66-мм боеприпасу и составляет 21,4 D.
400 Текущий диаметр Dx огибающего контура головной части 1 кавитирующего сердечника на текущей длине Lx от кавитирующей кромки 2 до калибра D на длине L совпадает с огибающим контуром R, соответствующего зависимости: Dx = d х [1 + (LxZd) х (2 х siп φ/π) 1/N] N, где: d = 1,3 мм, φ = 180°, N = 0,27.
405 Контур сердечника R и контур каверны W согласованы так, что в каверне угол ω поворота сердечника составляет менее 2,6°, при этом между контуром W и головной частью 1 обеспечивается зазор δ менее 0,55 мм, который возрастает в центральной части 4 и уменьшается к глиссирующей поверхности б. Угол наклона ε глиссирующей поверхности б в сторону донного торца сердечника,
410 измеренный относительно продольной оси сердечника, составляет 1,5° и определен по углу γ контура каверны W в зоне глиссирования сердечника и по углу ω поворота сердечника в каверне. При этом обеспечивается совпадение глиссирующей поверхности б и контура каверны W, что позволяет уменьшить глубину замывания глиссирующей поверхности б и снизить рассеивание
415 сердечника в воде.
При полете в воздухе кавитирующий сердечник стабилизируется многолопастным оперением 13. При этом для повышения устойчивости центр масс кавитирующего сердечника смещен к головной части 1 за счет использования наконечника 15, изготовленного из тяжелого вольфрамового
420 сплава и более легкого стального корпуса 16. Кроме того, кормовая поверхность 17 многолопастного оперения 13 и цилиндрический донный участок 14 увеличивают аэродинамическое сопротивление и повышают устойчивость кавитирующего сердечника при полете в воздухе.
Конструкции кавитирующих сердечников к арбалетам и гарпунным
425 ружьям соответствуют кавитирующему сердечнику, изображенному на фиг. 4, но отличаются длиной и материалом сердечника. Для возможности многоразового использования головная часть 1 может быть снабжена высокопрочным элементом, выполненным в виде стержня или облицовки, кроме того, наконечник 15 может изготавливаться из упрочненного вольфрамового 30 сплава или стали. Для повышения устойчивости при полете в воздухе и движении в воде корпус 16, включающий центральную и кормовую часть может изготавливаться из материала меньшей плотности и прочности, например, из пластика или алюминиевого сплава.
Стандартные стрелы к арбалетам и гарпуны к гарпунным ружьям имеют
435 большую начальную скорость, но относительно завышенную массу. В этом случае увеличение подводной дистанции прицельной стрельбы возможно за счет повышения начальной скорости кавитирующего сердечника путём снижения его массы. Смещение центра масс кавитирующего сердечника к головной части обеспечивает его устойчивое подводное движение после схлопывания каверны и
440 круговом замывании корпуса Гб до тех пор, пока наконечник 15 будет находиться в каверне.
На фиг. 5 изображен фрагмент боеприпаса .308 Wiпсhеstеr к нарезному спортивно-охотничьему оружию, содержащий кавитирующий сердечник G, отделяемый поддон J и стандартную гильзу U с капсюлем и пороховым зарядом.
445 Кавитирующий сердечник G от кавитирующей кромки 2 до калибра D соответствует сердечнику, изображенному на фиг. 1, кроме геометрии головной части 1 на длине 18. Контур сердечника на длине 18 меньше контура R за счет выполнения цилиндрической поверхности 19 головной части и проточки головной части 20 диаметром сЬ, равным 1,1 - 1,7 диаметра кавитирующей
450 кромки d, при этом диаметр d3 кромки 21 равен текущему диаметру Dx.
Отделяемый поддон J жестко закреплен по проточке 7 на кавитирующем сердечнике G и запрессован в гильзу U, которая обжата в проточку 22. Наружный диаметр d4 отделяемого поддона J соответствует наружному диаметру стандартной пули калибра .308, поэтому при движении в канале ствола
455 поддон J обжимается в нарезах и приобретает совместно с сердечником G угловую скорость вращения. После вылета из ствола поддон J под действием центробежных сил разделяется на сектора по продольным пазам 23 и отделяется от кавитирующего сердечника G.
Поверхность 19 предназначена для контроля диаметра d кавитирующей
460 кромки 2. Проточка 20 головной части 1 позволяет стрелять в воду под малым углом от плоскости воды, при этом повышается поражающее действие кавитирующего сердечника. Например, при подходе кавитирующего сердечника под малым углом к поверхности воды и замывании поверхности 24 проточка 20 своей кромкой 25 создает временную кавитационную полость под сердечником
465 и предотвращает замывание его остальной поверхности. После погружения сердечника в воду каверна образуется кавитирующей кромкой 2 диаметром d. Изготовленный из легкодеформируемого материала кавитирующий сердечник, при проникании в незащищенную цель деформируется с изгибом по диаметру d2 проточки 20, после чего переворачивается, увеличивая при этом 470 площадь поражения. Однако при диаметре d2 меньше 1,Id сердечник может деформироваться по проточке 20 уже при подводном движении и потерять устойчивость в каверне.
Изготовленный из прочного материала сердечник, при соударении под малым углом с твердой преградой скалывается по диаметру d2 проточки 20, 475 после чего с преградой взаимодействует кромка 21 диаметром d3 , который в 2 —
3 раза превышает диаметр d кавитирующей кромки 2, что достаточно для предотвращения рикошета при пробитии преграды. Однако при диаметре dг больше l,7d сердечник может не сколоться по проточке 20.
На фиг. 6 изображен фрагмент боеприпаса .308 Wiпсhеstеr к нарезному 480 спортивно-охотничьему оружию, содержащий кавитирующий сердечник G и стандартную гильзу U с капсюлем и пороховым зарядом.
Кавитирующий сердечник G соответствует кавитирующему сердечнику, изображенному на фиг. 2, но при необходимости может изготавливаться полностью из легкодеформируемого материала, например, латуни или бронзы и 85 содержать проточку 20 и/или поверхность 19, изображенную на фиг. 5. Если сердечник G состоит из оболочки 9 и заполнен свинцом 10, то при попадании в цель он деформируются, увеличивая при этом площадь поражения.
Сердечник G запрессован глиссирующей поверхностью диаметром D в гильзу U, которая обжата в проточку 7 . При выстреле диаметр D принимает 90 профиль нарезов канала ствола, а поверхность 8 диаметром di скользит по полям нарезов. В каверне сердечник глиссирует профильной поверхностью со следами нарезов, а поверхность 8 не касается контура каверны.
На фиг. 7 изображен боеприпас .410 Маgпum к гладкоствольному спортивно-охотничьему оружию, содержащий кавитирующий сердечник G, 95 отделяемый поддон J' и стандартную пластиковую гильзу U с капсюлем и пороховым зарядом. Кавитирующий сердечник G соответствует кавитирующему сердечнику, изображенному на фиг. 3, а огибающий контур его поперечных сечений ограничен контуром R. При необходимости кавитирующий сердечник может
500 содержать проточку 20 и поверхность 19, изображенную на фиг. 5.
Кавитирующий сердечник закреплен по кольцевым проточкам 26 в двухсекторном разъёмном пластиковом поддоне /, в котором диаметр dj наружной поверхности 27 соответствует калибру канала ствола, а диаметр dе наружной поверхности 28 превышает калибр канала ствола. В боеприпасе
505 кавитирующий сердечник G установлен до упора торцевой поверхности 29 в дно гильзы U7. Для лучшего воспламенения порохового заряда задняя кромка многолопастного оперения 30 выполнена наклонной. Для герметизации порохового заряда передняя стенка 31 поддона герметизируется по линии разъёма 32 и по контуру вальцовки 33 пластиковой гильзы l/.
510 При выстреле поверхность 27 диаметром d5 скользит по каналу ствола, а поверхность 28 диаметром d6 обеспечивает обтюрацию порохового газа. Пороховой газ частично проникает в полость 34 и способствует раскрытию поддона J7 и отделению его от сердечника G после вылета из канала ствола.
Экспериментально определено, что при стрельбе из воздуха в воду под
515 углом более 7° от горизонта, а при волнении поверхности воды - под углом более 3° от горизонта кавитирующий сердечник без рикошета переходит в воду и сохраняет свою траекторию.
При подводной стрельбе из малокалиберного огнестрельного оружия выталкивание воды из ствола обеспечивается пороховым газом, при этом
520 начальная скорость сердечника примерно на 15 % ниже, чем при стрельбе в воздухе, а отделение поддона от сердечника происходит в газовом пузыре на расстоянии 0,3 - 0,5м от дульного среза ствола.
При прочих равных параметров масса кавитирующих сердечников по изобретению на 10 - 15 % превосходит массу кавитирующих сердечников,
525 приведенных в описании к патенту РФ N<> 2268455, МКИ7 F42B 10/38, опубл. 20.01.2006., а при проведении их сравнительных испытаний стрельбой из воздуха в воду и под водой получено не только повышение проникающей способности кавитирующих сердечников по изобретению, но и снижение характеристик рассеивания на подводной траектории. 530 Промышленная применимость
Кавитирующие сердечники по изобретению могут применяться для подводной охоты, для защиты от нападения хищников в воде и для спортивной стрельбы из гарпунных ружей, арбалетов, стрелкового и спортивно-охотничьего оружия. Целесообразность стрельбы в воде определяется для каждой модели
535 оружия отдельно.
Боеприпасы с кавитирующим сердечником к стрелковому оружию могут входить в боекомплект боевых пловцов, морской пехоты, береговой охраны, личного состава кораблей и летчиков морской авиации.
Крупнокалиберные боеприпасы с кавитирующим сердечником могут
540 применяться для самообороны морских и береговых объектов от подводных, надводных и воздушных средств нападения при воздушной стрельбе из стандартного пулеметно-пушечного вооружения катеров и вертолетов, а также береговых и корабельных артиллерийских комплексов.
Изобретение может быть использовано в конструкциях реактивного оружия, 545 предназначенного для полета в воздухе и/или кавитиционного движения в воде.
550
555
560
ЗАМЕНЯЮЩИЙ ЛИСТ (ПРАВИЛО 26)

Claims

Формула изобретения
1. Кавитирующий сердечник, содержащий головную часть, сопряженную с
565 секущей носовой поверхностью по кавитирующей кромке, центральную и кормовую часть с глиссирующей поверхностью, причем наибольший диаметр окружности, описывающий поперечное сечение сердечника, определяет калибр сердечника, отличающийся тем, что в плоскости осевого продольного сечения сердечника огибающий контур поперечных сечений от кавитирующей кромки
570 до калибра сердечника ограничен зависимостью:
Dx = d x [1 + (Lx Z d) х (2 х sin φ/π) 1/N] N , где: Dx - текущий диаметр огибающего контура сердечника, мм; d - диаметр кавитирующей кромки, мм;
Lx - текущее расстояние от кавитирующей кромки до калибра сердечника, мм; 575 φ = 60°...270° - угол раствора касательных к секущей носовой поверхности в точках её сопряжения с кавитирующей кромкой, измеренный со стороны головной части;
N = (2π / φ)0'4...(2π / φ)0'2 - коэффициент объёма сердечника, при этом калибр сердечника равен текущему диаметру Dx огибающего контура. 580
2. Кавитирующий сердечник по п. 1, отличающийся тем, что носовая поверхность сердечника выполнена в виде поверхности второго порядка.
3. Кавитирующий сердечник по п. 2, отличающийся тем, что поверхность второго порядка выполнена в виде поверхности конусного отверстия.
4. Кавитирующий сердечник по п. 1, отличающийся тем, что головной 585 части сердечника выполнена узкая кольцевая проточка, наименьший диаметр которой равен 1,1 — 1,7 диаметра кавитирующей кромки.
5. Кавитирующий сердечник по п. 1, отличающийся тем, что в плоскости осевого продольного сечения сердечника угол наклона глиссирующей поверхности в сторону головной части, измеренный относительно продольной
590 оси сердечника, равен 1° - 2,5°.
6. Кавитирующий сердечник по п. 1, отличающийся тем, что в плоскости осевого продольного сечения сердечника угол наклона глиссирующей поверхности в сторону донного торца сердечника, измеренный относительно продольной оси сердечника, равен 1° - 2,5°.
595 7. Кавитирующий сердечник по п. 1, отличающийся тем, что кормовая
ЗАМЕНЯЮЩИЙ ЛИСТ (ПРАВИЛО 26) часть с глиссирующей поверхностью выполнена в виде многолопастного оперения.
8. Кавитирующий сердечник по п. 7, отличающийся тем, что кормовая часть снабжена цилиндрическим донным участком. 600
9. Кавитирующий сердечник по п. 1, отличающийся тем, что кормовая часть с глиссирующей поверхностью выполнена из материала меньшей плотности, чем головная и центральная части, имеет вид многолопастного оперения и устанавливается с возможностью вращения вокруг продольной оси кавитирующего сердечника. 605
10. Кавитирующий сердечник по п. 1, отличающийся тем, что сердечник выполнен из легкодеформируемого материала.
11. Кавитирующий сердечник по п. 10, отличающийся тем, что сердечник выполнен из легкодеформируемого материала с внутренним наполнением из высокоплотного материала. 610
12. Кавитирующий сердечник по п. 1, отличающийся тем, что центральная и кормовая части сердечника выполнены из материала меньшей плотности и прочности, чем головная часть сердечника.
13. Кавитирующий сердечник по п. 1, отличающийся тем, что головная часть снабжена высокопрочным элементом, выполненным в виде стержня или 615 облицовки.
620
625
PCT/RU2007/000068 2006-04-27 2007-02-12 Âme à cavitation WO2007126330A1 (fr)

Priority Applications (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US12/298,536 US8082851B2 (en) 2006-04-27 2007-02-12 Cavitating core
EP07747813.9A EP2053342B1 (en) 2006-04-27 2007-02-12 Cavitating core of an ammunition
NO20084978A NO339365B1 (no) 2006-04-27 2008-11-27 Kaviterende kjerne

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2006114408/02A RU2316718C1 (ru) 2006-04-27 2006-04-27 Кавитирующий сердечник
RU2006114408 2006-04-27

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2007126330A1 true WO2007126330A1 (fr) 2007-11-08

Family

ID=38655772

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/RU2007/000068 WO2007126330A1 (fr) 2006-04-27 2007-02-12 Âme à cavitation

Country Status (5)

Country Link
US (1) US8082851B2 (ru)
EP (1) EP2053342B1 (ru)
NO (1) NO339365B1 (ru)
RU (1) RU2316718C1 (ru)
WO (1) WO2007126330A1 (ru)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2009072925A1 (en) 2007-12-03 2009-06-11 Andrey Albertovich Polovnev Barrel-mounted device for a fire arm
CN115265289A (zh) * 2022-05-16 2022-11-01 东北大学 一种临界入射角小的枪弹

Families Citing this family (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SE533168C2 (sv) * 2008-06-11 2010-07-13 Norma Prec Ab Projektil för skjutvapen
RU2498189C2 (ru) 2011-03-21 2013-11-10 Андрей Альбертович Половнев Устройство для подводной стрельбы из огнестрельного оружия
CN103376031A (zh) * 2012-04-23 2013-10-30 徐际长 鱼雷外壳增速袋
CH709564A2 (de) * 2014-04-25 2015-10-30 Alpha Velorum Ag I G Aerodynamisch verbesserte Geometrie der Nase von Überschallflugkörpern.
RU2597431C2 (ru) * 2014-08-26 2016-09-10 Андрей Альбертович Половнев Пуля боеприпаса стрелкового оружия
RU2582322C1 (ru) * 2014-11-18 2016-04-20 Федеральное казенное предприятие "Нижнетагильский институт испытания металлов" (ФКП "НТИИМ") Бронебойный подкалиберный снаряд
RU2585949C1 (ru) * 2015-03-03 2016-06-10 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Кемеровский государственный университет" (КемГУ) Пуля с выпускаемыми стабилизаторами
RU167975U1 (ru) * 2016-04-21 2017-01-13 Акционерное общество "Новосибирский завод искусственного волокна" Отделяемый подводный модуль для реактивного снаряда
KR101702955B1 (ko) * 2016-11-03 2017-02-09 주식회사 두레텍 유효 사거리가 향상된 탄두
CN110017739B (zh) * 2019-04-09 2021-08-17 北方工业大学 一种新型水下子弹弹头及其制备方法
RU2722891C1 (ru) * 2019-08-27 2020-06-04 Андрей Альбертович Половнев Кавитирующий сердечник боеприпаса огнестрельного оружия
CN113124718A (zh) * 2021-04-21 2021-07-16 东北大学 一种超空泡枪弹
EP4115731A1 (en) 2021-07-06 2023-01-11 OÜ Eurad Harpoon tip of underwater weapon
CN113606991B (zh) * 2021-07-21 2022-07-26 西北工业大学 一种用于水下艇速发射的高压室结构及设计方法

Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB191409800A (en) * 1914-04-21 1915-04-21 John Herschel Hardcastle Improvements in Projectiles.
RU2007690C1 (ru) * 1992-04-24 1994-02-15 Производственное объединение "Луганский станкостроительный завод" Сердечник пули патрона стрелкового оружия
RU2045742C1 (ru) * 1992-02-25 1995-10-10 Производственное Объединение "Барнаульский Станкостроительный Завод" Сердечник бронебойной пули патрона стрелкового оружия
RU2112205C1 (ru) 1996-08-07 1998-05-27 Государственное предприятие "Центральное конструкторское исследовательское бюро спортивно-охотничьего оружия" Пуля универсальная
US5955698A (en) 1998-01-28 1999-09-21 The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Navy Air-launched supercavitating water-entry projectile
WO2000049362A1 (en) * 1999-02-19 2000-08-24 Ivo Exel A subcalibre ammunition
RU49970U1 (ru) 2005-05-18 2005-12-10 Владимир Шаймухаметович Хазиахметов Акватир (варианты)
RU2268455C1 (ru) 2004-11-19 2006-01-20 Федеральное государственное унитарное предприятие "Центральный научно-исследовательский институт химии и механики" (ФГУП "ЦНИИХМ") Кавитирующий сердечник подводного боеприпаса

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4517897A (en) * 1982-10-18 1985-05-21 Schweizerische Eidgenossenschaft, Vertreten durch die Eidg. Munitionsfabrik Thun der Gruppe fur Rustungsdienste Small arms projectile
US6865523B2 (en) * 2001-06-07 2005-03-08 The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Navy Non-linear axisymmetric potential flow boundary model for partially cavitating high speed bodies
US20040231552A1 (en) * 2003-05-23 2004-11-25 Mayersak Joseph R. Kinetic energy cavity penetrator weapon
US7765934B2 (en) * 2005-05-09 2010-08-03 Ruag Ammotec Lead-free projectile

Patent Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB191409800A (en) * 1914-04-21 1915-04-21 John Herschel Hardcastle Improvements in Projectiles.
RU2045742C1 (ru) * 1992-02-25 1995-10-10 Производственное Объединение "Барнаульский Станкостроительный Завод" Сердечник бронебойной пули патрона стрелкового оружия
RU2007690C1 (ru) * 1992-04-24 1994-02-15 Производственное объединение "Луганский станкостроительный завод" Сердечник пули патрона стрелкового оружия
RU2112205C1 (ru) 1996-08-07 1998-05-27 Государственное предприятие "Центральное конструкторское исследовательское бюро спортивно-охотничьего оружия" Пуля универсальная
US5955698A (en) 1998-01-28 1999-09-21 The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Navy Air-launched supercavitating water-entry projectile
WO2000049362A1 (en) * 1999-02-19 2000-08-24 Ivo Exel A subcalibre ammunition
RU2268455C1 (ru) 2004-11-19 2006-01-20 Федеральное государственное унитарное предприятие "Центральный научно-исследовательский институт химии и механики" (ФГУП "ЦНИИХМ") Кавитирующий сердечник подводного боеприпаса
RU49970U1 (ru) 2005-05-18 2005-12-10 Владимир Шаймухаметович Хазиахметов Акватир (варианты)

Non-Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
ARDASHEV A.N.; FEDOSEEV S.L.: "Oruzhie spetsialnoe, neobychnoe, exoticheskoe", 2001, VOENNAYA TECHNIKA, pages: 172 - 177
CHIKIN A.M.: "Morskie Diavoly", 2003, VECHE, pages: 272 - 275
GUREVICH M.I.: "Teoria struy idealnoy zhidkosti", 1961, PHYSICAL-MATHEMATICAL LITERATURE PUBLISHING, pages: 160 - 168
IVANOV V.N.: "ZNIITOCHMASH - razrabotchik patronov", VPK: VOENNY PARAD, 2 January 2001 (2001-01-02), pages 38 - 39
See also references of EP2053342A4
YAKIMOV YU.L.: "Fluid and Gas Mechanics", 1983, ACADEMY OF SCIENCE OF THE USSR, article "Ob integrale energii pri dvizhenii s malymi tchislami kavitatsii I predelnyh formah kaverny", pages: 67 - 70

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2009072925A1 (en) 2007-12-03 2009-06-11 Andrey Albertovich Polovnev Barrel-mounted device for a fire arm
CN115265289A (zh) * 2022-05-16 2022-11-01 东北大学 一种临界入射角小的枪弹
CN115265289B (zh) * 2022-05-16 2023-08-29 东北大学 一种临界入射角小的枪弹

Also Published As

Publication number Publication date
RU2316718C1 (ru) 2008-02-10
US8082851B2 (en) 2011-12-27
US20090064888A1 (en) 2009-03-12
EP2053342A4 (en) 2012-07-25
NO20084978L (no) 2009-01-26
EP2053342A1 (en) 2009-04-29
EP2053342B1 (en) 2014-06-18
NO339365B1 (no) 2016-12-05

Similar Documents

Publication Publication Date Title
RU2316718C1 (ru) Кавитирующий сердечник
US5955698A (en) Air-launched supercavitating water-entry projectile
US20230243629A1 (en) Cavitation core of a firearm projectile
US10126105B2 (en) Projectiles for ammunition and methods of making and using the same
US20180120069A1 (en) Projectile
US11898827B2 (en) Spinning projectile
US20170199019A1 (en) Armor-piercing cavitation projectile
WO2006057572A1 (fr) Noyau a cavitation pour projectile sous-marin
WO2008090505A2 (en) Reloadable subsonic rifle cartridge
US5092246A (en) Small arms ammunition
RU2112205C1 (ru) Пуля универсальная
RU2318175C2 (ru) Патрон стрелкового оружия для подводной стрельбы
RU2360210C2 (ru) Патрон подводный
US20240183642A1 (en) Spinning projectile
US11415398B2 (en) Gas favoring boattail projectile
WO2006043856A2 (fr) Projectile pour arme a feu ou arme pneumatique
RU2122176C1 (ru) Патрон стрелкового оружия для подводной стрельбы
WO2023233080A1 (en) Projectile
EP4363785A1 (en) Barrel and launching device as well as method for firing off a projectile
WO2023277769A1 (en) Projectile
WO2024200907A1 (en) Pressurized projectile
AU2018256609A1 (en) Small arms cartridge
rial Number et al. OFFICE OF NAVAL RESEARCH DEPARTMENT OF THE NAVY CODE OOCC ARLINGTON VA 22217-5660

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 07747813

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 12298536

Country of ref document: US

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE

WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 2007747813

Country of ref document: EP