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:
- просверливается отверстие небольшого диаметра в центральной части заготовки;
- через отверстие пропускается нить электроэрозионного станка, которой вырезается средняя часть, также нитью вырезается внешний контур;
- 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
- Одинцов В.А., Ладов С.В., Левин Д.П. Оружие и системы вооружения // — М.: Изд-во МГТУ им. Н.Э. Баумана. 2016. 219 с.
- Jane’s Infantry Weapons. 2011-2012. 983 с.
- 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.
- 40-мм гранатометный противопехотный комплекс 6Г27 «Балкан». АО «НПО «Прибор» URL: www.militarypribor.ru/ru/products/grl
- 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.
- Завора И.В., Косихин А.И., Николаев С.Е., Чижевский О.Т. Артиллерийский патрон. Пат. № 2421685 Российская Федерация, 2011, бюл. № 17.
- 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.
- 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.
- 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.
- 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