Технологическое обеспечение производства стреловидных элементов охотничьих патронов

Для поражения крупных зверей (медведя, лося, оленя и т. п.) из гладкоствольных ружей на дистанции в 50 — 100 м применяются пули, дающие удар большой мощности, высокое пробивное действие и обеспечивающие надежные результаты боя.

За последнее столетие в мире было запатентовано и выпускалось в массовом порядке более двухсот образцов пуль для гладкоствольных ружей, но выдержали испытание временем лишь единицы. Кроме массового фабричного производства используется большое количество пуль, изготовляемых в сфере кустарного производства или лично охотниками. В нашей стране вариантов пуль, выпускаемых заводами и изготовляемых самими охотниками, насчитывается более двух десятков.

Основным недостатком большинства известных пуль для гладкоствольных ружей является значительно больший разброс их при стрельбе на дистанциях более 50 м по сравнению с ружьями со специальной пулей и сверловкой стволов «парадокс» (нарезной «чок»).

Применяемые пули отличаются друг от друга по типу (группе), системе (конструкции) и образцу (варианту). Качество пуль, выпускаемых заводами и кустарно изготовляемых самими охотниками, очень различно и зачастую крайне низкое. Поэтому подходить к выбору пуль для своего ружья следует очень ответственно и тщательно, выстрел пулей производится обычно по крупному, нередко опасному зверю. Случайно взятые пули дают неслучайные промахи, еще хуже — подранков, которых затем не удается добрать. Такие пули небезопасны для оружия и самого стрелка.

В настоящее время в развитых странах наблюдается тенденция к приближению эффективности стрельбы пулевым патроном из гладкоствольных ружей на относительно дальних дистанциях к возможностям аналогичного выстрела из нарезного охотничьего оружия. Эта проблема во многом может быть решена за счет использования стреловидных оперенных пуль. Применение оперенных пуль в гладкоствольных охотничьих ружьях позволяет увеличить начальную скорость пули в 1,5−2 раза по сравнению со скоростью обычных пуль за счет подкалиберного принципа конструирования патронов, повысить убойное действие на дальних расстояниях за счет большей поперечной нагрузки пули, улучшить кучность боя и настильность траектории. Все перечисленные баллистические и эксплуатационные характеристики такого пулевого патрона позволяют надежно поражать зверя на дистанциях до 300 м включительно.

Подкалиберные оперенные пули с отделяющимися поддонами применительно к патронам гладкоствольного охотничьего оружия — это чисто советское изобретение, первые в мире авторские свидетельства на которое получены в СССР еще в шестидесятые годы [9, 10]. В основу их проектирования положены результаты разработок соответствующих конструкций боевых патронов к системам стрелкового вооружения. Этим объясняется значительное ограничение информации и исследований, проводимых в этой области позже, в то время как аналогичные западные проекты рекламировались достаточно широко. Прототипами охотничьих патронов со стреловидными пулями можно считать боевые патроны Д. Ширяева и В. Дворянинова к автомату АО — 27, разработанные в ЦНИИТОЧМАШЕ [58].

Использование в качестве материала стреловидных пуль низкоуглеродистых конструкционных сталей позволяет решать экологические проблемы, связанные с производством свинцовой дроби и пуль, а также вредным для природы засорением последними охотничьих угодий, водоемов и прочей территории в результате стрельбы.

Как показали боевые действия в Чеченской Республике, в условиях «зеленки» (т.е. лесистой и покрытой густым кустарником местности) и ближнего уличного боя, когда необходимо стрелять практически без прицеливания, но очень быстро, наиболее эффективны помповые ружья с коротким и гладким каналом ствола. Значимость результатов еще более увеличивается, если при этом патрон будет многопульным. Известны данные, что спецподразделения МВД и МО РФ в таких условиях успешно применяют картечные патроны, хотя очевидно, что многопульные патроны со стреловидными пулями из-за повышенного пробивного и проникающего действий будут гораздо эффективнее.

Целью данной работы является повышение эффективности производства охотничьих патронов на базе теоретического и экспериментального обоснования предложенных способов пластического формообразования стреловидных пуль.

Для реализации поставленной цели потребовалось решение следующих задач исследования:

1. Разработать способ и устройство радиальной штамповки стабилизаторов стреловидных пуль для охотничьих патронов и оценить их технологические возможности.

2. Разработать математическую модель формирования технологических параметров радиального пластического формообразования стабилизаторов стреловидных пуль.

3. Провести экспериментальное исследование формообразования элементов стреловидных пуль.

4. Спроектировать технологические процессы холодного пластического деформирования стреловидных пуль и свинцовых насадков для предложенных конструкций охотничьих патронов к гладкоствольным ружьям.

Первый раздел содержит обзор существующих конструкций обычных пуль, использующихся в настоящее время в охотничьих боеприпасах, а также конструкций и особенностей изготовления стреловидных пуль, применяемых в боевых патронах к системам стрелкового вооружения. Обоснована целесообразность применения стреловидных пуль в охотничьих патронах для гладкоствольных ружей. Проанализированы известные подходы к изготовлению головных частей и стабилизаторов и выявлены существующие при этом технологические проблемы. Поставлена цель работы и сформулированы задачи исследований.

Второй раздел посвящен разработке конструктивных вариантов патронов со стреловидными пулями, проектированию радиально-штампующего устройства с поступательным движением рабочих бойков для пластического формообразования стабилизаторов, анализу его конструкции и работы. Приведены результаты экспериментальной отработки вариантов разрушающихся прокладок для многопульных патронов.

В третьем разделе исследованы технологические возможности холодного пластического деформирования конических, оживальных головных частей и стабилизаторов стреловидных пуль, а также свинцовых насадков к патронам повышенного экспансивного действия. Получены соответствующие экспериментальные математические модели, являющиеся результатом многофакторных исследований. В частности, исследована точность стабилизаторов, изготавливаемых на разработанном радиально-штампующем устройстве, и разработана методика расчета конструктивных элементов матрицы, позволяющей штамповать свинцовые насадки с требуемым допуском на их массу.

Четвертый раздел посвящен экспериментальному исследованию процесса формообразования наружного контура стабилизатора путем обрубки лопастей в штампе и путем ограничения радиального течения материала, выдавливаемого в лопасти за счет специальной конструкции инструмента.

В заключении приведены основные результаты диссертационной работы. Приложение содержит документы, подтверждающие практическую реализацию полученных результатов.

Научной новизной данной диссертационной работы является следующее:

1. Расширены возможности пластического формообразования точных деталей крестообразного профиля из конструкционных малоуглеродистых сталей за счет разработки устройства радиальной штамповки для изготовления стабилизаторов стреловидных пуль к гладкоствольным охотничьим ружьям.

2. Получены экспериментальные модели, устанавливающие предельные технологические возможности холодной штамповки разъемным инструментом заостренных торцевых участков на цилиндрических стержневых деталях из малоуглеродистых конструкционных сталей.

3. Установлены закономерности влияния размеров и местоположения специального отверстия в матрице предварительного перехода на усилие выдавливания излишков материала в облой при стабилизации массы свинцовых деталей.

Практическая ценность проведенных исследований:

1. Разработано радиально-штампующее устройство с поступательным движением бойков, позволяющее изготавливать высокоточные участки крестообразного профиля с плоским торцем на стержневых цилиндрических деталях из конструкционных углеродистых сталей.

2. Получены практические рекомендации по холодному пластическому формообразованию разъемным инструментом заостренных участков на цилиндрических стержневых деталях, без потери устойчивости заготовки.

3. Разработана методика расчета элементов матрицы предварительного перехода, обеспечивающая двухпереходную штамповку прецизионных свинцовых деталей.

4. Разработан алгоритм проектирования технологических процессов изготовления стреловидных пуль к патронам гладкоствольного охотничьего оружия.

Автор защищает:

— результаты экспериментальных исследований технологических возможностей холодного пластического формообразования стабилизаторов требуемого качества различных геометрических размеров и формы, изготавливаемых из малоуглеродистых конструкционных сталей на разработанном устройстве с поступательным движением инструмента;

— результаты многофакторного экспериментального исследования однооперационной штамповки конической и оживальных головных частей стреловидных пуль разъемным инструментом, исключающей вытекание деформированного материала в зазор между матрицей и пуансоном;

— результаты многофакторного экспериментального исследования возможности стабилизации массы при двухпереходной штамповке свинцовых насадков к пулям повышенного экспансивного действия и методику расчета матрицы предварительного перехода, обеспечивающей изготовление насадков с требуемым допуском на массу;

— рекомендации по разработке технологических процессов изготовления стреловидных пуль и свинцовых насадков.

Основные результаты исследований, разработок и основных положений работы докладывались и обсуждались: на Международной конференции, посвященной 150-летию со дня рождения С. И. Мосина, Тула, 1999; на региональной научно-технической конференции «Проблемы специального машиностроения», Тула, 1999; на XXXI Международной научно-технической конференции «Пути повышения эффективности применения ракетно-артиллерийских комплексов», Пенза, 2001; на Международной научно-технической конференции «Проблемы проектирования и производства систем и комплексов», Тула, 2001: па региональной научно-технической конференции «Техника XXI века глазами молодых ученых и специалистов», Тула, 2002 и отражены в 9 научных публикациях.

Итогом проведенных исследований являются следующие основные результаты и выводы:

1. Расширены возможности пластического формообразования точных деталей крестообразного профиля из конструкционных малоуглеродистых сталей за счет разработки устройства радиальной штамповки для изготовления стабилизаторов стреловидных пуль к гладкоствольным охотничьим ружьям.

2. Произведена экспериментальная оценка точности стабилизаторов, изготавливаемых на разработанном устройстве, и получены математические модели зависимостей разнотолщинности и разности размаха лопастей от толщины штампуемой лопасти.

3. Определены предельные технологические возможности и получены соответствующие математические модели однооперационной холодной штамповки конических и оживальных головных частей стреловидных пуль разъемным инструментом.

4. Выявлены закономерности влияния геометрических размеров и местоположение специального отверстия в матрице на необходимое технологическое усилие при стабилизации массы в процессе штамповки свинцовых насадков. Разработана методика проектирования инструмента для пластического формообразования свинцовых насадков требуемого качества.

5. Спроектированы технологические процессы изготовления стреловидных пуль и свинцовых насадков к охотничьим патронам на базе методов холодного пластического деформирования.

5.5. ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ И ВЫВОДЫ.

1. Проведено экспериментальное исследование возможности стабилизации массы при двухпереходной штамповке свинцовых насадков к патронам повышенного экспансивного действия, и на базе полученных результатов разработана методика расчета конструктивных элементов матрицы предварительного перехода, обеспечивающей пластическое формообразование насадков с заданным чертежом допуском на массу.

2. Спроектированы технологические процессы изготовления стреловидных пуль и свинцовых насадков к охотничьим патронам на базе методов холодного пластического деформирования.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

.

Проведенные исследования позволили сформулировать научно-обоснованные подходы к проектированию технологических процессов холодного пластического формообразования стреловидных пуль и свинцовых насадков к охотничьим патронам для гладкоствольных ружей, обеспечивающие формирование оптимальных технологических свойств конструктивных вариантов на ранних этапах проектирования, выполнение условий, предъявляемых к организации технологического обеспечения массового производства и минимизацию необходимых для этого суммарных временных и материальных затрат.

В качестве основных выводов и результатов можно привести следующее:

1. Расширены возможности пластического формообразования точных деталей крестообразного профиля из конструкционных малоуглеродистых сталей за счет разработки устройства радиальной штамповки для изготовления стабилизаторов стреловидных пуль к гладкоствольным охотничьим ружьям.

2. Произведена экспериментальная оценка точности стабилизаторов, изготавливаемых на разработанном устройстве, и получены математические модели зависимостей разнотолшинности и разности размаха лопастей от толщины штампуемой лопасти.

3. Определены предельные технологические возможности и получены соответствующие математические модели однооперационной холодной штамповки конических и оживальных головных частей стреловидных пуль разъемным инструментом.

4. Выявлены закономерности влияния геометрических размеров и местоположение специального отверстия в матрице на необходимое технологическое усилие при стабилизации массы в процессе штамповки свинцовых насадков. Разработана методика.

151 проектирования инструмента для пластического формообразования свинцовых насадков требуемого качества.

5. Спроектированы технологические процессы изготовления стреловидных пуль и свинцовых насадков к охотничьим патронам на базе методов холодного пластического деформирования.

6. Разработанные технологические процессы, штампующее устройство и инструмент позволили:

— увеличить убойное действие, улучшить кучность и настильность траектории, что позволяет вести эффективную стрельбу, в частности на крупного зверя, на расстоянии до 300 м (поперечник рассеивания на 100 м составляет 180 мм);

— свести стоимость патрона со стреловидными пулями к стоимости отечественных обычных пулевых патронов к гладкоствольным ружьям, в то время как стоимость аналогов: отечественного («Зенит») — в 4 раза большезарубежного («Совестр») — в 45 раз больше.