Discuz! Board

 找回密码
 立即注册
搜索
热搜: 活动 交友 discuz
查看: 175|回复: 3

【翻译/坑】俄罗斯标准破片圆筒、高破片钢和钝感炸药项目

[复制链接]

1

主题

1

帖子

19

积分

新手上路

Rank: 1

积分
19
发表于 2019-6-21 16:21:59 | 显示全部楼层 |阅读模式
本帖最后由 SVD 于 2019-6-22 20:28 编辑

本人预计要翻译5篇文章,当初动了这个想法的的时候只有预期要翻译3篇,由于顾及关连性、完整性,坑就变大了。

此外,文章内大量的图表、例图、少数公式和一些图案和有关其的排版,我发现明显需要比自己预期更多的时间来处理。


要说为什么急着发上来嘛,本萌新需要权限和贡献,也想于某些欢迎我的大佬们对得住自己的脸。

这目前还是个坑,内容散乱请见谅。


80Г2С专利文章的其中一部分


本发明涉及用于制造破片弹药壳体之材料的开发,即开发高破片钢。建议用于制造弹药破片的高破片钢,含有以下重量百分比的成分:0.7-0.9碳、1.5-2.5锰、0.8-1.2硅,铁 - 其余。在(以该钢材)透过经热冲压后再行热处理制造之破片弹药的壳体中,(壳体成品上)钢的屈服强度至少为500MPa,并且相对断面收缩率至少为15%。
当在测试以A-IX-2组合物装填的钢制破片模型12号所建构的爆破中,破片的中间组分之相对质量(质量≤4克,>1克)应至少为0.4(即占总质量的40%以上),且质量大于0.25克之破片数量不小于1500个,宣称的弹药壳体和弹药(战斗部),是以上述钢种制成的。 本发明的技术成果确保了(弹药)在发射时、穿透掩体时的高性能参数,并确保了重1到4克的中间组分破片之高产率的强大破碎性能。如第三页和з.п.文件2内的插图23、表6所述。
本发明涉及弹药,更具体地说,涉及杀伤(破片)弹药的壳体材料。
一方面,破片弹药的壳体材料必须满足射击和撞击地面时在强度上的要求条件,包括半岩石质地面,另一方面,满足在爆炸期间能够尽可能均匀地破碎壳体,形成相对密集(译註:短,而不是延展性好的低碳钢、铬钢可能会形成的长破片)形式的破片的要求条件。当今的砲弹用碳钢,包括国产С-60钢,美国SAE 1340钢等,不满足第二个要求。
(С-60长期以来作为苏俄炮弹壳体的标准钢材,其组成与标准结构钢Ст.60相仿,但进一步限制了磷和硫的含量,按其组成,应也可表示为60Г,其破片表现比125毫米杀爆弹上用的45Х1铬钢要好得多,使用45Х1在当时似乎是有特殊考量。使用С-60和A-IX-2的组合已经可以达到下文会提到的破片谱品质标准中的第三级,而45Х1,换句话说在毛子军圈里头杀伤概率几次被吊起来黑的3OF26,只能达到第二级。据说钢材已经换了。)
已知具有增加的可破碎性的钢的国内和国外发展(высокоосколочные стали/High Fragmentation Steels)。在俄罗斯联邦专利号20790992095740专利中提出了用于炮弹壳体的硅弹簧钢60С2。类似成分的钢AISI-9260是在美国开发的。使用这种钢材制造155毫米杀爆弹的壳体,可以提供大约两倍于相同口径的标准杀爆弹M107的效率。在俄罗斯联邦专利号20829432095739专利中,宣称用高碳钢制造杀爆弹。美国“伯利恒钢铁公司”公司开发了一种具有渗碳 - 珠光体结构的高碳过共析硅锰钢HF-1(美国专利号3547032),其组成大致相当于我国牌号110Г2С。
这种钢用于生产口径为155毫米(ХМ708)和203毫米(ХМ711,ХМ762)的杀爆弹,以及口径为155毫米(М549)和203毫米(ХМ560)火箭增程弹的战斗部。在美国的高破片钢种中还有硅锰钢PR-2(国产钢50Г2С3的类似物)、石墨钢AISI-06(美国专利号3676907,类似钢材为140ГС)、共析钢52100(类似钢材为9Х2)和FS-01(类似钢材9Г)、硼钢(美国专利号3880081)等。
(译注:其中只有9Х2本来就是在俄罗斯工业市场中作为工具钢而较流通的钢材,其它上述牌号应该较为少见(至少yandex了钢材百科没能找到,很可能没有流通,或者说,没有量产这些钢材,确实俄罗斯内部的炮弹钢材系统主要是45Х1、45Х2、С-60、60С2、80С2、80Г2С和一些迫击炮弹和二战榴弹炮弹如О-530А库存中使用的高硬度铸钢,没有见过实际制造炮弹时使用上述这些牌号),不过,译者认为钢材牌号和其配方组成代表一种解决方案而没有高低优劣之分,更没有什么“谁先想到的”、“神仙钢材”,这往往是经过媒体有意无意地渲染后由大众从片面角度观察得出的印象,没有实际的代表意义。)
作为参照原型,选择了根据宣称的掺杂方案(C-Mn-Si)接近国内对应牌号110Г2С的高碳钢HF-1。
作者使用标准RSFC弹药(俄罗斯标准破片圆筒,俄罗斯联邦专利N 2025646)进行的高碳钢110Г2С的实验研究表明,这种钢的破碎特性通常符合现代要求,但低于2005 - 2010年所预测的水平。110Г2С钢的一个显着缺点是其低延展性,在某些情况下不能提供在身管内和受冲击时必要的强度。此外,这种钢材要求复杂和昂贵的等温加工。本发明旨在消除这些缺点。技术方案是,与110Г2С过共析钢相比,碳含量降低到对应于共析组分(含碳量约0.8%)的值,同时保持锰和硅的含量。选择与共析组合相对应的碳含量取决于这样的事实:这提供了珠光体结构,而没有(/避免了)会使得破碎品质劣化的铁素体网(如在亚共析钢中,60С2就是),同时没有会导致粉碎成过小的破片的渗碳体网(如在过共析钢中,110Г2С就是)。(译注:形成这两种相的网状结构似乎是一种冶金学上的缺陷。但这两种相本身则并不是缺陷,珠光体就是铁素体和渗碳体共析出来混合而成的相。)
本发明的实质在于,所提出的高破片钢含有以下比例(依重量百分比)的组成:碳 - 0.7-0.9;锰 - 1.5-2.5;硅 - 0.8-1.2;铁 - 其余,通过热冲压制造杀伤弹药的壳体,随后的热处理提供至少500MPa的屈服强度,至少15%的相对断面收缩率,并且当通过爆破测试由其制成并配备有A-IX-2的破片模型12号时,中间组分的破片(质量≤4克,>1克)之相对质量应至少为0.4,质量大于0.25克的破片数量不小于1500。拟议的弹药壳体以上述钢制成,或者说弹药包含所述钢制成的壳体。
本发明的技术成果是改善破碎特征(增加有效中间组分的产率和杀伤性破片的总数,改善破片的形状),作为结果,提升了弹药破碎效应之效率、提高了脆性、强度和延展性,并因此增加了壳体以及整个射弹在身管内和受冲击时的强度。

Изобретение иллюстрируется графиками: 图 1 - диаграмма "железо-углерод" (фрагмент до 2%С); 图 2 - структура перлита эвтектоидного состава; 图 3 - взаимодействие косой волны разрежения со случайно ориентированными колониями перлита; 图 4 - микроструктура стали 80Г2С после термической обработки с колониями перлитов; 图 5 - фрактограмма поверхности разрушения ударных образцов (сталь 80Г2С); 图 6 - фрактограмма поверхности разрушения осколков (сталь 80Г2С); 图 7 - структурная диаграмма марганцевых сталей; 图 8 - термокинетическая диаграмма превращения; 图 9 - диаграмма изотермического распада аустенита (С 0,8%);
图 10 - стандартный макет N12;
图 11 - компьютерное моделирование процесса взрыва стандартного макета N 12;
图 12 - характерные конфигурации осколков;
图 13 - распределение осколков по массе (плавка I);
图14 - распределение осколков по массе (плавка II);
图 15 - треугольная фракционная диаграмма;
图 16 - классификационная плоскость "Число осколков - относительное содержание средней фракции";
图 17 - зависимость числа осколков от содержания углерода;
图 18 - зависимость относительного содержания средней фракции от содержания углерода;
圖19 - условия реализации нормального дробления с учетом статистического рассеивания;
图20 - изменение средней длины выборки крупных осколков в зависимости от содержания углерода;
图21 - изменение максимального удлинения осколка от содержания углерода;
图22 - изменение параметра формы осколка в зависимости от содержания углерода;
图23 - изменение перепада миделей осколка в зависимости от содержания углерода.

Химический состав предлагаемой стали обоснован следующими соображениями. Сталь с любым содержанием углерода (до 1,7%) непосредственно после затвердевания представляет собой однородный сплав, состоящий из аустенита. По мере охлаждения из аустенита выделяется либо феррит (линия GS (图1), либо цементит (линия ES). Аустенит стали любого состава при достижении 723°С содержит 0,83% углерода (точка S). В результате превращения при дальнейшем охлаждении из аустенита образуется механическая смесь из феррита и цементита, называемая перлитом (эвтектоидное превращение). В стали доэвтектоидного состава (С < 0,83%) структура состоит из избыточного феррита и перлита, в стали заэвтектоидного состава - из перлита и цементита Fe3C (карбида железа). При С= 0,83% сталь имеет чисто перлитную структуру в виде тонких пластинок цементита, равномерно распределенных в основной массе феррита (图2).

Угол χ ориентации пластинки является случайной величиной, распределенной по некоторому закону с плотностью f(χ). Взаимодействие с металлом косых ударных волн и волн разрежения, возникающих в стенках осколочного корпуса при скольжении вдоль него детонационной волны, следовательно, также будет иметь локально-случайный характер, что приведет к появлению распределенных очагов разрушения, роль которых в до- и заэвтектоидных сталях выполняют соответственно перлитные и цементитные включения (图3). Данный процесс реализуется в области, близкой к эвтектоидному составу, при содержании углерода 0,7...0,9 %C. Микроструктура предлагаемой стали, условно обозначаемой как сталь 80Г2С, с колониями перлитов показана на 图4. На 图5、6 представлены поверхности разрушения, проходящие по колониям перлита, для этой же стали соответственно для ударных образцов и осколков.

根据图8之热动力学图表。(取自专题着作“高锰钢和合金”,Т.Ф. Волынова,1988,第22页,图4)选择热变形和热处理模式,以确保形成具有最佳渗碳体板尺寸的珠光体(另见图9)。硫和磷的含量不应超过0.05%。若具有较高含量,会有热裂的趋势存在并且增加了在热冲压期间壳体破裂的可能性。 因此,在所提出的组分含量下,钢达到了本发明的目的,即不仅提供比所要求的水平还要更高的性能,且还提供其高稳定性。 因此,所示的合金组合是必要的。

实验的钢材在开放式感应炉中熔炼。(2批熔炼生產周期)

底部的组成列于表1中。

Экспериментальные исследования проводились на стандартных осколочных макетах N 12 (фиг. 10) (см. В.А.Одинцов "Моделирование процессов фрагментации с помощью унифицированных цилиндров", изд-во МГТУ, 1991, также Росс. патент N 2025646 "Макет боеприпаса для испытания материалов и взрывчатых веществ на метательно-дробящее действие"). Макеты изготавливались горячей штамповкой с последующим охлаждением в сухом песке с температурой 950oC и механической обработкой. Расчетная масса корпуса составляла 2660 г, объем полости под заряд взрывчатого вещества 200 см3.
Механические свойства металла представлены в таблице 2, структура стали показана на фиг. 2.
В испытанных составах предел текучести стали составлял не менее 500 МПа, что удовлетворяет требованиям по ствольной и ударной прочности корпусов артиллерийских ОФ снарядов. Значения относительного сужения в момент разрыва не снижались менее 15%, что обеспечивало достаточную устойчивость против хрупкого разрушения в момент выстрела и удара о преграду.
Компьютерное моделирование процесса высокоскоростной деформации стандартного осколочного цилиндра N 12 под действием продуктов детонации подтвердило, что в данном диапазоне изменения предела текучести распределение масс и скоростей по углам разлета практически не зависит от этой величины (фиг. 11).
布局配备有铝化黑索金A-IX-2,密度为1.69-1.71g/cm³。爆破是在带有锯末捕集器的装甲室中进行的,腔体直径为360mm。破片从质量m = 0.25克(为标准)开始采计。破片谱的特征如表3所示(N 0.25、N 0.5、N 1.0 - 质量分别大于0.25、0.5、1.0的破片数; μм、μс、μк分别是小、中和大级分的相对质量含量。
标准的破片配置如图2所示。在图12中,按质量标准的破片分布 - 在图12、13、14中。



Характерные конфигурации осколков представлены на фиг. 12, распределения осколков по массе - на фиг. 13, 14.
Определяющие морфологические характеристики дробления - параметры основных осколков типа А определялись по выборке 20-ти наиболее длинных осколков спектра (lmax - максимальная длина осколка, l20 - средняя длина для выборки, B20 - средняя площадь поперечного сечения осколка для выборки, max - максимальное удлинение осколка: относительный периметр сечения осколка).
Измерение характеристик формы осколков фракции 1...2г., а именно параметра формы: Ф = <S>/V2/3 (<S> - средний мидель осколка, V - его объем) и отношения миделей mm = Smax/Smix (Smax, Smin - соответственно максимальный и минимальный мидели осколка) производилось с помощью многолучевого компаратора "Спектр" НИИ "Геодезия" и графического анализатора "Квантимет". Характеристики формы представлены в таблице 4.
По данным таблиц 2 - 4 можно сделать вывод об относительной стабильности механических свойств, осколочных характеристик и показателей формы в диапазоне содержания углерода 0,75...0,87%.
В таблице 5 приведены сравнительные данные по характеристикам спектра и морфологическим характеристикам осколков для предлагаемой стали и сталей 45Х1, С-60, 60С2, 60Г2С и 110Г2С.
Основное преимущество предлагаемой стали по сравнению со сталью 60С2 и, в особенности, со сталью 110Г2С состоит в значительном увеличении относительной массы средней фракции. Другим существенным преимуществом новой стали является улучшение характеристик формы осколков.
С увеличением содержания углерода имеет место закономерное изменение осколочных характеристик, а именно: число осколков N0,25 и относительная масса мвозрастают, относительная масса к крупной фракции уменьшается, а относительная масса c имеет максимум в середине диапазона. Этот процесс наглядно прослеживается на треугольной фракционной диаграмме (фиг. 15). На восходящей ветви кривой относительные массы м и c одновременно возрастают за счет уменьшения содержания крупной фракции к. На нисходящей ветви крупная фракция практически исчерпана и дальнейшее увеличение мелкой фракции происходит за счет уменьшения содержания наиболее полезной средней фракции. Оценка качества дробления проводится с использованием классификационной диаграммы, построенной для макета N 12 (фиг. 16) со снаряжением А-1Х-2 (алюминизированный гексоген) с пересчетом спектра последнего на спектр натурных осколочно-фугасных снарядов калибра 100-152 мм с коэффициентом наполнения 0,15... 0,20 в предположении, что распределение осколков по массе подчиняется распределению Вейбулла:

N(M < m), N0 - соответственно число осколков с массой, меньшей m, и полное число осколков;
m0 - характеристическая масса распределения;
- показатель качества дробления.
Для каждой комбинации показателей макета N0,25, cпрогнозируются параметры осколочного поля снаряда и соответственно ущерб, наносимый одним снарядом конгломерату целей, включающей живую силу, небронированную технику и легкобронированные цели.

где Пi - плотность целей данного класса на местности (1/м2);
Sпрi - приведенная площадь поражения для целей данного класса (м2);
Цi - стоимость одной цели данного класса (у.е.с.).
Построенные на плоскости N0,25 - c линии равных ущербов и заключенные между ними зоны с достаточным приближением могут быть аппроксимированы прямоугольными областями. Построенная на основе указанного подхода классификационная диаграмма N0,25 - c (см. пособие В.А. Одинцова "Конструкции осколочных боеприпасов", часть 1, МГТУ им. Н.Э. Баумана, 1997 г., стр. 41) представлена на фиг. 16 (класс I - хорошее дробление соответствует условиям N0,25 2000, c 0,45, класс II - (нормальное дробление) - условию N0,25 1500, c 0,4, класс III (удовлетворительное дробление) - условию N0,251000, c 0,3). Эти нормативы прошли международную апробацию (см. сборник трудов XXI Интернационального пиротехнического семинара, Москва 1995г. ). На диаграмме нанесены точки, соответствующие штатным снарядным сталям С-60, 45Х1, кремнистой стали 60С2 (Российские патенты N 2079099, 2095740), заявляемой стали (80Г2С) и высокоуглеродистой стали 110Г2С.
Наилучшие результаты с попаданием в класс хорошего дробления обеспечивает новая сталь (плавка II). Новая сталь (плавка I) и сталь 60Г2С находятся в области нормального дробления, стали 110Г2С, 60С2 и штатная сталь С-60 - в области удовлетворительного дробления, штатная сталь 45Х1 - в области неудовлетворительного дробления.
Оценки допустимых пределов по содержанию углерода в предлагаемой стали проведены на основании анализа результатов испытаний макетов N12, изготовленных из трех сталей с одной и той же легирующей группой Г2С (Mn - 2%, Si - 1%). Экспериментальные зависимости N0,25=f(C), c = f(С) показаны на фиг. 17, 18. С увеличением содержания углерода число осколков монотонно возрастает, а относительное содержание средней фракции имеет максимум при С 0,75%. Сдвиг местоположения максимума в меньшую сторону от номинального эвтектоидного состава (0,83%С), по-видимому, объясняется снижением фактического содержания углерода в эвтектоиде за счет влияния легирующих элементов Mn и Si. Зависимость c = f(N0,25), таким образом, является соотношением, заданным параметрически, и может быть аппроксимировано зависимостью: c = 0,50- 0,5910-6 (N0,25-1850)2.
Рассматривая область нормального дробления как совокупность доверительных интервалов N0,25=1750 250 для восходящей ветви кривой и c = 0,425 0,025 для нисходящей ветви соответствующие условия реализации нормального дробления с учетом статистического рассеивания примем в виде: N0,251750, c 0,425. Кривая c = f(N0,25) пересекает указанные вертикаль и горизонталь, обозначенные пунктирными линиями, в точках N0,25=1750 и 2180 (фиг. 19), откуда с использованием кривой N0,25= f(C) и округлением до десятых долей процентов получаем Cmin=0,7%, Cmax=0,9%.
По сравнению со штатной снарядной сталью С-60 существенно улучшены морфологические характеристики осколков. Как известно, наиболее негативную роль при осколкообразовании играют процесс разрушения продольными трещинами, движущимися по образующим корпуса, приводящий к формированию тяжелых длинных осколков (так называемых "сабель"), забирающих до 80% массы корпуса со вкладом в эффективность не более 10%, и процесс разрушения сдвигом, приводящий к увеличению средней площади проекции осколка и более интенсивному торможению его на полете. Для предлагаемой стали максимальное удлинение осколка составляет менее 10,5, что соответствует нижней части диапазона длинных осколков ( 4 - компактные, 4 < 8 - нормальные, 8 < 15 - длинные, > 15 - сверхдлинные (см. статью В.А. Одинцова "Механика импульсного разрушения цилиндров". Труды МВТУ, N312, "Вопросы физики взрыва и удара", в.1, 1980 г.). Для новой стали (плавка II) удлинение составляет менее 8, что соответствует классу нормальных осколков. На тенденцию к снижению саблеобразования указывают также небольшие средние длины l20 (соответственно 37,8 и 36,2 мм). Для сравнения укажем, что для штатной снарядной стали С-60 соответствующая величина составляет 44 мм. Небольшие значения относительного периметра: (P - периметр сечения осколка, В - средняя площадь поперечного сечения) указывают на снижение роли сдвига в процессе разрушения и улучшения формы осколка. Изменение средней длины выборки осколков l20, максимального удлинения осколка max, параметра формы Ф и перепада миделей mm в зависимости от содержания углерода для сталей с легирующей группой Г2С представлены на фиг. 20-23.
Увеличение проникающего действия осколков из предлагаемой стали было подтверждено отстрелами осколков по тканевым бронежилетам, блокам из пластилина и петролатума, а также по трехслойным имитаторам биоцелей (патент N 2059962 РФ). Для фракции 1-2 г осколков данной стали определена конфигурация имитатора осколка естественного дробления по патенту N 2025644 РФ.
Использование новой высокоосколочной стали для производства артиллерийских осколочно-фугасных снарядов, а также ствольных мин, авиабомб, кассетных боевых элементов, противопехотных гранат и др. позволит существенно увеличить эффективность их действия. Заявленный диапазон содержания компонентов (углерод, марганец, кремний) позволяет обеспечить использование стали в широком диапазоне условий эксплуатации боеприпасов, в первую очередь, условий нагружения при выстреле (пуске). Например, для снарядов дальнобойных форсированных орудий целесообразно изготовление корпусов с содержанием углерода на нижней границе диапазона (С=0,7%). В то же время для орудий умеренной баллистики, например, пушки 2А70 боевой машины пехоты БМП-3, 120 мм орудий семейства "Нона", минометов, в том числе 240 мм самоходного миномета 2С4 "Тюльпан", безоткатных орудий, а также для разрабатываемых 152 мм штурмовых гаубиц мобильных сил (длина ствола до 15 калибров, масса орудия до 1 т, дальность стрельбы до 5 км, масса снаряда до 36 кг, коэффициент наполнения ВВ не ниже 0,25) наиболее эффективным оказывается изготовление корпусов боеприпасов из предлагаемой стали с содержанием углерода на верхнем пределе диапазона (С=0,9%). При фиксированной ствольной и ударной нагрузках содержание углерода в стали должно уменьшаться с увеличением коэффициента наполнения и бризантности ВВ. Конкретный выбор геометрии корпуса, способа его изготовления и термообработки, а также типа снаряжения, может быть произведен с помощью расчетных методов, описанных в известных литературных источниках (см. например, В. А. Одинцов "Конструкции осколочных боеприпасов", изд-во МГТУ, ч.1, 1997, ч.2, 1999).
Значительный интерес может представить использование стали для изготовления так называемых осколочных пластин естественного дробления, применяемых в осколочных боеприпасах с направленными осевыми потоками (осколочно-пучковые артиллерийские снаряды (патент N 2018779 РФ), снаряды типа "Осколочное крыло" (патент N 2032138 РФ), инженерные мины направленного действия (патент N 2079100) и другие). Расчетное увеличение эффективности от замены штатного материала корпуса на предлагаемую сталь для боеприпасов различных классов приведено в 表6.
与例如在杀伤爆破弹3OF25中使用的С-60 / A-IX-2的标准组合相比,所提出的钢与三硝基甲苯(TNT)的组合提供了相同甚至更高的碎裂指标。这将允许以具有不虞缺乏的TNT替代昂贵而短缺的黑索金组合物A-IX-2,估计每年可节省3000-5000万卢布。

80С2专利文章
Изобретение относится к осколочно-фугасным боеприпасам. Снаряд содержит корпус, изготовленный из высокоосколочной кремнистой стали горячей штамповкой с последующей термообработкой, которая содержит 0,7-0,9% углерода и 2% кремния, при этом ее относительное сужение при разрыве составляет не менее 15%, а при испытании подрывом изготовленных из нее осколочных цилиндров RSFC № 12, снаряженных THT и составом A-IX-2, относительная масса средней фракции осколков 1<m 4 г составляет соответственно не менее 0,4 и 0,45, а число осколков с массой более 0,25 г соответственно не менее 1500 и 2000. Повышается эффективность дробления корпуса на осколки. 2 ил., 3 табл.

Основная отечественная снарядная сталь С-60, по химическому составу соответствующая конструкционной стали ст.60, но имеющая расширенные пределы по фосфору и сере, обладаетеудовлетворительными осколочными характеристиками. Это объясняется как низкокачественным крупным спектром, так и плохой формой осколков. Из классификационной диаграммы для результатов испытаний стандартных осколочных цилиндров RSFC (Russian Standard Fragmenting Cylinder) № 12 по пат. № 2025646 РФ следует, что комбинация С-60/ТНТ попадает в область неудовлетворительного дробления (класс IV) («Физика взрыва». Т.2, изд. третье, исправленное./ Под ред. Л.П.Орленко. М.: Физматлит, 2004, стр.151, рис.16.59), а основная штатная комбинация C-60/A-IX-2 (A-IX-2 - алюминизированный гексоген) находится вблизи нижних границ удовлетворительного дробления (класс III). Очень велики относительные массы крупной фракции m>4 г (для ТНТ и A-IX-2 соответственно 0,59 и 0,47).
Низкокачественная форма осколков выявляется как по данным выборки крупных (основных) осколков (аномально высокое значение удлинения max=16 для A-IX-2, соответствующее классу сверхдлинных осколков), так и по характеристикам формы осколков мелкой фракции 1-2 г (параметр формы Ф=1,96, отношение миделей σ mm=6,6).
Одними из перспективных высокоосколочных сталей являются кремнистые стали. Они относятся к классу рессорно-пружинных сталей и содержат 2-3% кремния, снижающего пластичность и повышающего хрупкость сталей.
Использование кремнистой стали 60С2 в осколочных боеприпасах защищено патентами № № 2079099, 2095740 РФ. В США для производства осколочно-фугасных снарядов используется кремнистая сталь того же состава AISI-9260. Использование этой стали при изготовлении 155-мм ОФ снаряда ERFB позволило обеспечить примерно вдвое большую эффективность, чем у штатного снаряда М107 того же калибра (см. В.А.Одинцов. «Конструкции осколочных боеприпасов». Ч.II. Артиллерийские снаряды. Изд-во МГТУ им. Баумана, 2002, стр.16).
По данным испытаний стандартных осколочных цилиндров кремнистая сталь 60С2 обеспечивает стабильное, хотя и не очень высокое преимущество перед сталью С-60. Обеспечивается прирост числа осколков N0,25 для ТНТ, A-IX-2 и окфола соответственно на 17, 20 и 14%, а относительного содержания фракции (1<m 4 г) соответственно на 23, 20 и 12%.
Тем не менее обе комбинации: 60С2/ТНТ (N0,25=1039, µ c=0,32) и 60С2/А-IX-2 (N0,25=1358, µ c=0,42) попадают только в класс III удовлетворительного дробления (N0,25 1000, µc 0,3), т.е. не являются перспективными для применения во вновь разрабатываемых боеприпасах.
Учитывая, что кремний является недефицитным и недорогим легирующим элементом и, следовательно, кремнистые стали остаются по прежнему объектом внимания разработчиков осколочных снарядов, настоящее изобретение ставит задачу улучшить осколочные свойства кремнистой стали.
Техническое решение состоит в том, что снаряд содержит корпус, изготовленный из высокоосколочной кремнистой стали горячей штамповкой с последующей термообработкой, которая содержит 0,7-0,9% углерода и 2% кремния, при этом ее относительное сужение при разрыве составляет не менее 15%, а при испытании подрывом изготовленных из нее осколочных цилиндров RSFC № 12, снаряженных ТНТ и составом A-IX-2, относительная масса средней фракции осколков 1<m 4 г составляет соответственно не менее 0,4 и 0,45, а число осколков с массой более 0,25 г соответственно не менее 1500 и 2000.
Выбор содержания углерода, соответствующего эвтектоидному составу, определяется тем, что при этом создается перлитная структура, обеспечивающая отсутствие как перлитной сетки, ухудшающей дробление, так и цементитной сетки, приводящей к дроблению на чрезмерно мелкие осколки (образованию «пыли»).
Изготовление корпусов из предлагаемой стали производится методом горячей штамповки. Рекомендуемые способы термообработки охраняются в режиме «секрет производства» («ноу хау»). (Федеральный закон от 18 декабря 2006 года № 230-ФЗ, глава 75). Основным контрольным параметром свойств стали является относительное сужение материала при разрыве, которое должно составлять не менее 15%.
Определение характеристик дробления стали 80С2 производилось путем подрыва стандартных осколочных цилиндров RSFC № 12 (фиг.1) в камере с улавливающей средой (опилки). Цилиндры были изготовлены с помощью механической обработки. Объем заряда ВВ 200 см3, номинальная масса корпуса 2660 г. Подробное описание методики испытаний приведено в пособии «Моделирование процессов фрагментации с помощью унифицированных цилиндров». В.А.Одинцов. Изд-во МГТУ, 1991. Испытания проводились для двух видов ВВ - ТНТ (тринитротолуол) и A-IX-2 (алюминизированный гексоген). Результаты испытаний представлены в табл.1 (N0,25 - число осколков с массой, большей 0,25 г; µм - относительное содержание мелкой фракции (m 1 г, m - масса осколка), µc - относительное содержание средней фракции (1<m 4 г), µк - относительное содержание крупной фракции (m>4 г), l20 - средняя длина осколка в выборке 20 наиболее длинных осколков, max - максимальное удлинение осколка ( ,
0 - плотность стали, l, m - соответственно длина и масса осколка).

Таблица 1
Сталь 80С2
ВВ
N0,25
µм
µс
µк
l20, мм
max
ТНТ
1610
0,41
0,43
0,16
41
8,3
A-IX-2
2016
0,46
0,47
0,07
38
7,7

Сравнение результатов с данными прототипа 60С2 представлено в табл.2, 3 (здесь
QF=µcN0,25 - однопараметрический критерий хорошего дробления QF QF*. Согласно вышеуказанному изданию МГТУ Q F*=900.)

Таблица 2
Снаряжение ТНТ
Сталь
N0,25
µc
QF
60С2
1039
0,32
332
80С2
1610
0,43
692
Отнош.
1,55
1,34
2,08


Таблица 3
Снаряжение A-IX-2
Сталь
N0,25
µc
QF
60С2
1358
0,42
570
80С2
2016
0,47
947
Отнош.
1,48
1,12
1,66

Положение экспериментальных точек на классификационной диаграмме показано на фиг.2 (обозначения: - сталь 60С2, - сталь 80С2, - ТНТ, - А-IX-2).
Из вышеприведенных данных следует, что технический результат, т.е. улучшение качества дробления, достигнут. По критерию QF предлагаемая сталь превосходит прототип при снаряжении ТНТ и A-IX-2 соответственно в 2,08 и 1,66 раза. При этом комбинация 80С2/ТНТ попадает в класс II (качественное дробление), а комбинация 80C2/A-IX-2 - в класс I (высококачественное дробление). Особо следует отметить, что комбинация 80С2/ТНТ обеспечивает лучшие результаты (QF=692), чем комбинация 60C2/A-IX-2 (QF=570). Переход на снаряжение низкочувствительным ТНТ позволил бы решить весьма актуальную задачу повышения безопасности боеприпасов. Здесь уместно отметить, что в настоящее время в США происходит замена 155-мм снарядов М107, снаряженных составом «В» (сплав тротила с гексогеном) и находящихся на вооружении более 40 лет, снарядом М795, изготавливаемым из высокоосколочной стали (состав не указан) и снаряжаемым ТНТ.
Предлагаемая сталь является дешевой, не содержит дефицитных легирующих элементов, в том числе марганца, технологична в массовом производстве.
Заявленный диапазон содержания углерода позволяет обеспечить использование стали в широком диапазоне условий эксплуатации боеприпасов, в том числе условий нагружения при выстреле (пуске). Для снарядов дальнобойных форсированных орудий целесообразно изготовление корпусов с содержанием углерода на нижней границе диапазона (С=0,7%). Для снарядов орудий невысокой баллистики целесообразно изготовление корпусов с содержанием углерода на верхнем пределе диапазона (С=0,9%). Весьма перспективно использование стали с этим показателем для снарядов штурмовых орудий «Тверь» мобильных сил (пат. № 2213315 РФ).
Широкое применение новая сталь может найти для производства осколочных пластин естественного дробления, применяемых в осколочных боеприпасах направленного действия.



由新型80Г2С高破片钢制成的RSFC(Russian Standard Fragmenting Cylinders)标准圆筒的破片谱。(未完)
负责人:
В.А. Одинцов,
А.В. Бармин,
Н.А. Имховик。
以N.E.鲍曼命名的莫斯科国立技术大学,莫斯科,俄罗斯。
[url=mailto:电子邮件:imkhovik-n@mail.ru]电子邮件:imkhovik-n@mail.ru[/url]
ГосНИИ «Кристалл»(“水晶”国家研究院),捷尔任斯克,下诺夫哥罗德地区,俄罗斯。
(该项目)展示了由高强度钢80Г2С冲压而成的封闭式RSFC No.12标准圆筒之破碎过程的实验研究结果。
对从配备了六种炸药的RSFC测试模型获得的破片质量进行了统计处理。
展示了从各爆炸组合物之特性:以T-20法为标准(所给出)的爆速、Chapman–Jouguet压力和壳体膨胀速度,与RSFC破片谱的质量—数量特征之间建立起相依性的可能。
展示了于杀伤(Осколочный)、杀伤爆破(Осколочно-Фугасный)射弹的量产中,80Г2С共析钢材的应用前景,包含它们在配备有新型的钝感增塑溶胶炸药组合物下的应用前景。
用于破片弹药(Боеприпас, БП)的新型炸药组合物(Взрывчатый Состав, ВС)的开发过程考虑了许多要求,要求主要为:
— 高抛射性压溃/破碎效应(高破片率);
— 对外部影响的低敏感性,主要是被子弹和破片射穿(的情况);
— 该炸药组合物本身必须低成本;
— 所欲生产的炸药组合物和与其搭配的弹药的可加工制造性。
在目前,降低炸药组合物遭子弹和破片射穿时的敏感性其重要程度,要高过所有其它问题。
近几年来发生战争的经验,包含在中东、伊朗和阿富汗等地的行动表明,在对弹药运输载具、火炮和航空弹药库的砲轰以及简易爆炸装置的使用等等案例造成了重大损失。
为了解决安全上的问题,透过发展钝感炸药组合物(来解决)是有必要的。法国GIAT公司已经研发了一种低敏感性组合物XF13153 EIDS(Extremely Insensitive Detonation Substance):由30% TNT、20%铝粉、10%石蜡和40% NTO(Nitrotriazolone)所组成,设计用于填充155毫米LU211 “MURAT”榴弹。
一个非常重要的事件是美国将155毫米M795榴弹的装药往TNT过渡,其先前装备(的炸药)为“组合物B”。
众所周知,往较不敏感的炸药过渡,原则上会导致破碎品质的下降。在这种情况下,透过使用新的高破片率硅锰钢HF-1替换弹药弹体所用的钢材来确保高破碎效应的保持,这种钢材大致对应于我国牌号110Г2С。
这种钢材(110Г2С)的测试是在19751982年间的研究项目“反射”当中进行的。 它的高破片性能得到了证实,但与此同时,以其制造弹体的技术流程之复杂性被注意到。
1982年,Т.Ф. Волынов和В.А. Одинцов(註:也是现在这项计画的主持人和主要贡献者),根据他们的共析钢破坏理论,开发了高破片钢80Г2С(该牌号意为0.8%的碳,2%的锰,1%的硅)。 该钢的测试是在标准破片圆筒(СОЦ或称RSFC—Russian Standard Fragmenting Cylinder)中的封闭型第12号上以A-IX-2炸药填充来进行的,实验证实了其高破片性能。
本段落概述了关于使用该破片圆筒的理论和方法论问题。
碳含量为0.7%的单参数标准Qf为956,在碳 含量为0.9%时为960,则表明高品质的破碎(註4) 。1999年,提交人提出申请并于2000年7月20日获得专利。 关于这种钢材已经发表了许多论文。
80Г2С钢材被图拉KBP用于制造一种100毫米射弹,称为3ОФ70“樱桃”,包含在新弹药3УОФ19内应用于BMP-3的2A70大砲中。该射弹提供了高品质的碎片谱(註9)。
(译者註:其它可以确认的例子有120毫米迫榴砲的3ОФ68、新型152毫米砲弹3ОФ83和红土地、捕鲸船、冰雹、厘米系列等制导炮弹。其它某些近现代的125毫米3ОФ26后期型、3ОФ82和152毫米3ОФ49等未过渡到80Г2С而是过渡到了比较旧但似乎对磷硫含量不那么要求而且能保持生产线生产过程与旧型钢种有更多一致性的60С2弹簧钢)
在该领域的最新发展中,我们注意到美国与BAE Systems公司共同开发的新型炸药组合物IMX-101(Insensitive Munitions Explosive 101),其主要成分是2,4-二硝基苯甲醚和硝基三唑酮,设计用于装填155毫米杀伤爆破弹。 根据皮卡汀尼工厂的说法,IMX-101的成本高于TNT,但其成本很快就可以透过大规模量产的开始来减少。
本段落介绍了由高破片钢80Г2С制成的标准破碎圆筒12号的破碎实验研究结果。
标准破碎圆筒如图1.а所示。
实验方案如图1.б所示。
RSFC圆筒的比例受俄罗斯联邦专利号№ 2025646的保护。
实验在“Кристалл”国家研究院的装甲室里进行; 实验中的80Г2С钢材之熔融由ОАО “Завод “Сельмаш”(“Selmash工厂”股份有限公司,位于基洛夫)负责进行;钢材的化学成分为:0.85%碳,1.52%锰,0.85%硅,0.23%铬,0.21%铜,0.19%镍(0.015%磷,0.012%硫)。 标准圆筒由这种钢经热冲压、随后在外表面上进行加工制成。以下是样品的机械性能(取四个项目的平均值):
抗拉强度σв = 1013 MPa,屈服强度σs = 615 MPa,相对断面收缩率ψ = 0.32,相对断面伸长率δ = 0.12,冲击韧性 КСУ(akU) = 0.5MJ/m²、КСВ(akV) = 0.17MJ/m²。
在装甲室中的测试是针对六种类型的炸药组合物进行的。
测试了三种制式组合物(TNT、A-IX-2、Окфол)和三种钝感增塑溶胶组合物(ОЛД-20、ОЛА-8、ОЛА-15)。 最广泛用于测定炸药组合物敏感性的方法是临界压力pкр,是开始引起炸药组合物爆炸时,在装药中冲击波之最前端的压力。
低敏感度通常指该炸药组合物之pкр ≥ 4 GPa。 以广泛用于装配国内杀伤爆破弹的A-IX-2为例,pкр = 2.0—2.2 GPa。增塑溶胶组合物的pкр = 3.0—3.4GPa,亦即,它们接近钝感炸药组合物。
对RSFC中各组合物测试的比较结果列于表.1和表.2中。 对破碎效应的评估是建立在计算实验过后从爆破后的圆筒收集到的破片数量以及各个破片对应之质量的基础上。
表.1:炸药组合物的特性和破片谱的质量—数值参数
RSFC 12号圆筒的平均质量为2570公克。在装甲室中收集的破片总重不小于0.97(符合ГОСТ标准的最低要求是0.95)。捕集介质采用锯末。




回复

使用道具 举报

53

主题

348

帖子

2050

积分

管理员

Rank: 9Rank: 9Rank: 9

积分
2050
发表于 2019-6-21 21:00:04 | 显示全部楼层
支持
回复

使用道具 举报

3

主题

64

帖子

189

积分

注册会员

Rank: 5Rank: 5

积分
189
发表于 2019-6-22 10:47:59 | 显示全部楼层
支持
回复

使用道具 举报

1

主题

31

帖子

101

积分

注册会员

Rank: 5Rank: 5

积分
101
发表于 2019-6-22 14:26:40 | 显示全部楼层
支持!!!
回复

使用道具 举报

您需要登录后才可以回帖 登录 | 立即注册

本版积分规则

QQ|Archiver|手机版|小黑屋|装甲爱好者 ( 陕ICP备15012742号

GMT+8, 2019-7-18 03:55 , Processed in 0.081366 second(s), 24 queries .

Powered by Discuz! X3.2

© 2001-2013 Comsenz Inc.

快速回复 返回顶部 返回列表