Рубрики

вторник, 5 февраля 2019 г.

ПРИМЕНЕНИЕ ПОРАЖАЮЩИХ ЭЛЕМЕНТОВ ИЗ ТЯЖЁЛОГО СПЛАВА В 40-ММ ВЫСТРЕЛЕ С ОСКОЛОЧНОЙ ГРАНАТОЙ ДЛЯ КОМПЛЕКСА 6С19 «БАЛКАН»



По представлению чл.-корр. РАРАНБ.Э. Кэрта
И.В. Завора
АО «Научно-производственное объединение «Прибор»

Статья посвящена совершенствованию 40-мм гранатометного комплекса 6С19 «Балкан» за счет введения в состав выстрела поражающих элементов заданного дробления из тяжелого сплава. Экспериментальные исследования и расчеты позволили установить, что примене­ние в составе выстрела 7П39 поражающих элементов из тяжелого сплава позволяет повы­сить приведенную площадь осколочного поражения живой силы в 1,8...2,4 раза по сравне­нию со штатным исполнением.

Военные конфликты второй половины XX века показали необходимость существенного повышения огневой эффективности вооруже­ния ближнего боя. Одним из основных направ­лений развития вооружения ближнего боя стало появление автоматических гранатомётов, соче­тающих скорострельность пулемёта и высокое поражающее действие осколочных боеприпа­сов [1, 2]. Появление такого вида оружия значи­тельно повысило огневую мощь пехотных под­разделений, обеспечивая поражение осколочны­ми боеприпасами живой силы и огневых средств противника, расположенных открыто и за есте­ственными складками местности, а также объек­тов небронированной техники настильным и на­весным огнём.
Впервые автоматические гранатомёты нача­ли массово применяться США в ходе войны во Вьетнаме. Наиболее известный образец — авто­матический гранатомёт Mk 19 под боеприпасы калибром 40×53 мм — устанавливался на ста­нок-треногу, а также на различные транспорт­ные средства: тактические и разведывательные автомобили, бронетранспортёры, катера и вер­толёты. Опыт применения показал его высокую эффективность [2].
Основываясь на успешном опыте приме­нения в ходе Вьетнамского конфликта, мно­гие страны начали работы по созданию сво­их автоматических гранатомётов. В большин­стве стран разработки велись под боеприпас калибра 40×53 мм. Российские разработчики пошли по своему собственному пути, создав 30-мм автоматический гранатомёт АГС-17, бо­екомплект которого включает 30-мм осколоч­ные выстрелы ВОГ-17, а также выстрелы по­вышенного могущества и дальности стрельбы ВОГ-30 и ВОГ-30Д.
Следующим шагом в развитии отечествен­ного гранатометного вооружения является раз­работка АО «НПО «Прибор» 40-мм автомати­ческого противопехотного гранатометного ком­плекса 6С19 «Балкан» [3, 4] (рис. 1). Комплекс включает 40-мм автоматический противопехот­ный гранатомёт на станке 6Г27 и три типа вы­стрелов: осколочный, учебный и практический.
Основными преимуществами комплек­са «Балкан» перед остальными зарубежными и отечественными автоматическими гранатомёта­ми является увеличенная до 2500 м дальность стрельбы и мощное осколочное действие, по­зволяющее уверенно поражать не только откры­то расположенную, но и защищенную средства­ми индивидуального бронирования живую силу противника.
Ключевым компонентом комплекса, обе­спечивающим его могущество, является 40-мм выстрел с осколочной гранатой индекса 7П39. Конструктивно выстрел состоит из головного контактного взрывателя, стального осколочного корпуса, снаряжённого бризантным взрывчатым составом, и метательного заряда.
Стоит отметить, что все существующие в России и за рубежом автоматические гранатомё­ты построены по классической схеме — унитарный выстрел калибра 30...40 мм с экстрактируемой гильзой. Они обеспечивают ведение огня на максимальные дальности до 1700…2200 м.



Рис. 1. 40-мм автоматический противопехотный гранатометный комплекс 6С19 «Балкан»




А в основу баллистического решения ком­плекса «Балкан» заложена нестандартная для данного класса оружия конструкция боеприпаса с «улетающей» (или неотделяющейся) гильзой, позволяющая получить увеличение дальности стрельбы до 2500 м, что превосходит дальность стрельбы зарубежных автоматических гранато­метов аналогичного калибра. Согласно данной схеме, пороховая навеска метательного заряда размещается внутри «улетающей» гильзы, име­ющей специальные отверстия для выхода поро­ховых газов. Данное конструктивное решение позволило существенно упростить механику гранатомета и снизить его массу.
Осколочное действие боевой части выстрела обеспечивается стальным корпусом с мощным разрывным зарядом массой 85 г против 30.40 г у аналогичных гранат. Результаты проведённых государственных испытаний показали возмож­ность уверенного поражения осколочной грана­той на радиусе 10 м живой силы, защищённой средствами индивидуальной защиты второго класса.
Основным элементом выстрела, обеспе­чивающим его осколочное действие, является стальной корпус. Корпус представляет из себя штампованную деталь с нанесенными на цилин­дрической части насечками. Фактически здесь применяется схема естественного дробления, в которой управление образованием осколков осу­ществляется за счет геометрических размеров насечек.
На этапе предварительных испытаний ком­плекса «Балкан» была отработана технология из­готовления корпуса методом редуцирования, при котором насечки на внутренней цилиндрической поверхности корпуса формировались штамповыми операциями. Данный метод изготовления корпусов обладает высокой производительно­стью и ориентирован на массовое производство — миллионы штук в год. Однако особенность данного метода является использование сложно­го инструмента с многопозиционной оснасткой. На практике получается, что качество дробления корпуса на осколки определяется технологией его изготовления и сильно зависит от отлаженности технологического процесса, а также каче­ства и состояния применяемого инструмента и технологической оснастки.
На последующих этапах отработки были проведены работы по поиску более оптимальной схемы организации дробления. Кроме того, ре­шалась задача создания корпуса, пригодного для изготовления на универсальном переналажива­емом оборудовании и экономически выгодного при фактических объёмах заказов. Было прове­дено значительное количество опытных стаци­онарных подрывов корпусов с различными схе­мами нанесения насечки. Наиболее стабильное дробление показала схема с кольцевыми проточ­ками на внутренней цилиндрической поверхно­сти. Данная схема была принята за базовую и после проведенной оптимизации её геометриче­ских параметров была внедрена в конструкцию выстрела. Применение осколочного корпуса с новой схемой дробления позволило успешно за­вершить государственные испытания комплекса «Балкан».
Несмотря на достигнутый результат, суще­ствуют возможности для дальнейшего повыше­ния могущества осколочного действия. Хотя ка­чество дробления было повышено, в осколочном спектре по-прежнему присутствуют осколки из нежелательных массовых групп. Кольцевые про­точки на внутренней цилиндрической поверхно­сти корпуса хорошо препятствуют образованию «саблевидных» осколков [5], однако дробление по окружности в данной схеме не контролируется.
Одним из способов дальнейшего повыше­ния осколочного действия комплекса «Балкан» является применение в конструкции 40-мм вы­стрела поражающих элементов заданного дро­бления из тяжёлого сплава [6-8] (рис. 2). Работа по исследованию возможности применения дан­ных поражающих элементов в 40-мм выстреле 7П39 комплекса «Балкан» проводятся АО «НПО «Прибор» в инициативном порядке.
Конструктивно выстрел состоит из голов­ного контактного взрывателя 1, боевой части, и метательного заряда. Боевая часть выстрела состоит из набора колец 6, размещенных в ци­линдрической внешней оболочке 3 с привинчи­вающейся донной частью 7, шашки разрывного заряда 5, а также переходной втулки 2. Набор ко­лец фиксируется в трубке при помощи резьбо­вого стопорного кольца 4. Стальное сферическое дно выполняет силовую функцию и служит для соединения элементов выстрела. Метательный заряд аналогичен штатному метательному заря­ду выстрела 7П39, входящему в комплекс «Бал­кан», и включает «улетающую» гильзу 9 с уста­новленным капсюлем-воспламенителем 10 и размещенной внутри навеской пироксилинового пороха 8.
Каждое кольцо имеет на своей внешней по­верхности равномерно нанесённые насечки, по­зволяющие формировать поражающие элементы заданного дробления. Кольца изготавливаются из тяжёлого сплава на основе вольфрама. Изго­товление колец ведется методом инжекционного формования из порошкового материала.
Стоит отметить, что поражающие элементы заданного дробления, как и готовые поражаю­щие элементы, в том числе из тяжелых сплавов, нашли свое применение в зарубежных боепри­пасах для автоматических гранатометов калибра 40 х 53 мм.
Например, в выстреле HTE-309 калибра 40 х 53 мм, предназначенного для автоматиче­ских гранатометов, применяются готовые по­ражающие элементы из сплава на основе воль­фрама в форме шариков, а в выстреле Mk285 применяется комбинированная боевая часть, включающая как готовые поражающие элемен­ты в форме шариков, так и поражающие элемен­ты в виде колец с заданным дроблением.



Рис. 2. Устройство 40-мм выстрела с поражающими элементами заданного дробления

В рамках данной работы рассматривается несколько вариантов исполнения колец, основ­ные характеристики которых представлены в таблице. Варианты исполнения колец различа­ются применяемым материалом, количеством и размерами насечек, а также способом их изго­товления.
Базовая конструкция опытного 40-мм вы­стрела предполагает использование поражаю­щих элементов заданного дробления из тяжело­го сплава на основе вольфрама, но также рассма­тривается вариант изготовления колец из стали. Во всех случаях массы элементов выстрела по­добраны таким образом, чтобы обеспечивалась сходимость баллистического решения со штат­ным 40-мм выстрелом 7П39, применяемым в комплексе «Балкан».
Применяемые при изготовлении колец мате­риалы можно разделить на две группы по спосо­бу получения из них готовых деталей.
К первой группе можно отнести тяжелый сплав и сталь, изготовление колец из которых ве­лось при помощи механической и электроэрозионной обработки. Исходной заготовкой в данном случае является пруток, который обрабатывается следующим образом:
  1. просверливается отверстие небольшого диаметра в центральной части заготовки;
  2. через отверстие пропускается нить электроэрозионного станка, которой вырезается средняя часть, также нитью вырезается внешний контур;
  3. получившаяся цилиндрическая заготовка разрезается нитью на отдельные кольца.
Данный метод изготовления обладает низ­кой производительностью и не пригоден для се­рийного производства, однако позволяет вести изготовление на универсальном оборудовании и может успешно применяться для изготовления опытных изделий в небольшом количестве с це­лью проведения экспериментальных работ.
Вторая группа включает порошковые мате­риалы, изготовление из которых ведётся мето­дом инжекционного формования [9]. Сущность этой технологии заключается в том, что мелко­дисперсные металлические порошки смешива­ются с термопластичным связующим и специ­альными смазками и нагреваются до жидкого те­кучего состояния, а из полученной смеси литьем под давлением, используя термопластавтомат, формуются заготовки, которые затем спекаются. При этом дополнительной механической обра­ботки не требуется.
Преимущества данной технологии заключа­ется в том, что она предполагает точное повторе­ние геометрии детали, высокую точность разме­ров и прочность, а также изготовление деталей в массовых объёмах при довольно низкой себе­стоимости.



Для всех изготовленных вариантов исполне­ния колец предусмотрены натурные испытания в составе специальной сборки опытного 40-мм выстрела для стационарных подрывов. Натур­ные испытания включают проведение двух ви­дов стационарных подрывов: в улавливающей среде на определение характера дробления ко­лец и других элементов выстрела и в мишенной обстановке на определение углов разлёта пора­жающих элементов с измерением их начальных скоростей.
Основной целью проведения стационарных подрывов в улавливающей среде является анализ влияния схемы нанесения насечки на кольцах на качество их дробления. Рассматриваемые схемы нанесения насечки представлены на рис. 3.



Рис. 3. Схема нанесения насечек: а — внешняя прямоугольная с относительной глубиной 50%; б — внешняя треугольная с относительной глубиной 66%; в — двусторонняя треугольная с относительной глубиной 33% с каждой стороны

Проведенные испытания показали, что схе­ма нанесения насечки оказывает принципиаль­ное влияние на характер дробления. Фотогра­фии полученных после улавливания осколков для трех вариантов исполнения колец приведе­ны на рис. 4.
Вариант исполнения № 1 кольца с прямо­угольной насечкой с относительной глубиной 50% показал неудовлетворительное качество дробления. Подавляющее большинство пора­жающих элементов разрушились на три и более фрагмента (рис. 4, а). Вероятная причина — не­достаточная глубина насечки и неоптимальная форма пазов.
Вариант исполнения № 2 кольца с симме­тричной треугольной насечкой с относительной глубиной 66% показал удовлетворительное каче­ство дробления. По форме извлеченных из уло­вителя осколков можно сделать вывод, что в дан­ном случае реализуются основные (рис. 4, б) и сопутствующие осколки. При этом масса пора­жающего элемента заданного дробления как ос­новного осколка составляет ~ 84% от исходной массы соответствующего сегмента кольца.
Проведённое численное моделирование формирования поражающих элементов из коль­ца для выстрела данной конструкции [8] также подтверждает образование основных и сопут­ствующих осколков. Они формируются трещи­нами, исходящими из вершин насечек, которые выполняют роль концентраторов напряжений, и ориентированными по линям максимальных касательных напряжений [10] под углом ~ 45° к внутренней поверхности кольца.
Вариант исполнения № 3 кольца с симме­тричной треугольной насечкой с относительной глубиной 33% с каждой стороны показал удов­летворительное качество дробления. По форме извлеченных из уловителя осколков можно сде­лать вывод, что разрушение кольца на осколки происходит путем радиального отрыва. Харак­терно образование острых кромок в месте отры­ва. Также происходит снижение массы осколков (рис. 4, в) до 85% от номинала из-за их частично­го разрушения.
Целью проведения стационарных подры­вов в мишенной обстановке является получение распределения количества осколков по секторам разлета, а также значений их начальных скоро­стей, соответствующим каждому из секторов.


а          б          в
Рис. 4. Фотографии осколков для схем нанесения насечек: а — внешняя прямоугольная с относительной глубиной 50%; б — внешняя треугольная с относительной глубиной 66%; в — двусторонняя треугольная с относительной глубиной 33% с каждой стороны

Применяемая при испытаниях щитовая ми­шенная обстановка обеспечила фиксацию по­паданий осколков при углах их разлета от 0° до 180°, а также измерение их начальной скорости. Данный вид испытаний проводился для вариан­тов исполнения колец № 1 и № 2. Учитывая, что схема нанесения насечек на кольцах не оказывала значительного влияния на геометрические и мас­совые характеристики опытного выстрела в це­лом, распределение осколков по секторам разлета у обоих испытанных вариантов было близким.
Кроме стационарных подрывов опытного 40-мм выстрела, были испытаны по аналогич­ным методикам и 40-мм выстрелы 7П39, входя­щие в комплекс «Балкан». Полученные экспери­ментальные результаты показали возможность достижения превосходства испытанных вариан­тов опытного выстрела по сравнению с выстре­лом 7П39 по приведенной площади поражения в 2,4 раза по цели типа открыто расположенной живой силы и в 1,8 раз по цели типа живой силы, защищенной средствами индивидуального бро­нирования 2 класса.
В ближайшей перспективе планируется за­вершение испытаний всех изготовленных вари­антов исполнения колец, а также проведение ис­пытаний по отстрелу ранее полученных при ста­ционарных подрывах поражающих элементов и осколков естественного дробления по имитато­рам целей, защищенных средствами индивиду­ального бронирования второго и более высоких классов для уточнения критериев их поражения.
Также стоит отметить, что данное направ­ление исследований является частью комплек­са мероприятий, проводимых АО «НПО «При­бор» с целью дальнейшего усовершенствова­ния 40-мм автоматического противопехотного гранатометного комплекса 6С19 «Балкан»: адап­тация к установке на различные носители, рас­ширение номенклатуры применяемых выстре­лов, а также оснащение системой дистанцион­но-управляемого подрыва гранат, включающей современный компьютеризированный прицель­ный комплекс. Реализация данных направле­ний позволит обеспечить качественный скачок в совершенствовании характеристик комплек­са, кардинальное повышение эффективности в борьбе с существующими и перспективными целями.

Литература
  1. Одинцов В.А., Ладов С.В., Левин Д.П. Оружие и системы вооружения // — М.: Изд-во МГТУ им. Н.Э. Баумана. 2016. 219 с.
  2. Jane’s Infantry Weapons. 2011-2012. 983 с.
  3. Чижевский О.Т., Косихин А.И., Нико­лаев С.Е., Завора И.В. 40-мм автоматический противопехотный гранатометный комплекс «Балкан» — перспективы развития и примене­ния на носителях различных родов войск // Бое­припасы и спецхимия. 2016. № 5. 56 с.
  4. 40-мм гранатометный противопехотный комплекс 6Г27 «Балкан». АО «НПО «Прибор» URL: www.militarypribor.ru/ru/products/grl
  5. Средства поражения и боеприпасы / А.В. Бабкин, В.А. Велданов, Е.Ф. Грязнов, Н.А. Имховик и др. // Под ред. В.В. Селивано­ва. Учебник для вузов. — М.: Изд-во МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2008.
  6. Завора И.В., Косихин А.И., Нико­лаев С.Е., Чижевский О.Т. Артиллерийский па­трон. Пат. № 2421685 Российская Федерация, 2011, бюл. № 17.
  7. Завора И.В., Имховик Н.А., Соловьев В.С. Численное моделирование метания готовых по­ражающих элементов 40-мм осколочных гранат, снаряжённых ВВ различного типа // Оборонная техника. 2011. № 2-3. С. 20-24.
  8. Завора И.В., Имховик Н.А. Численное моделирование процессов формирования и ме­тания полуготовых поражающих элементов из тяжёлого сплава в малокалиберном выстреле ближнего боя // Сб. статей XXVIII Всерос. НТК «Передача, приём, обработка и отображение ин­формации о быстропротекающих процессах». — М.: Изд-во РПА «АПР». 2017.
  9. Пархоменко А.В., Амосов А.П., Самбо­рук А.Р. Наукоёмкая технология инжекционного порошкового формования металлических дета­лей (мим-технология) // Наукоёмкие технологии в машиностроении. 2012. № 12. С. 8-13.
  10. Орленко Л.П. Физика взрыва. В 2 кн. // — М.: Физматлит. 2002. 656 с.


Известия Российской академии ракетных и артиллерийских наук. 2018. № 2 (102). С. 127-132.

Комментариев нет:

Отправить комментарий

Follow by Email