ПАТРОН Российский патент 1997 года по МПК F42B5/02 

Предлагаемое изобретение относится к боеприпасам стрелкового оружия, и особенно к боеприпасам, предназначенным для стрельбы из индивидуального бесшумного многозарядного оружия.

В настоящее время одним из перспективных и наиболее рациональных направлений повышения боевой эффективности индивидуального бесшумного стрелкового оружия является создание патронов, имеющих оптимальные баллистические и габаритно-весовые характеристики, позволяющие обеспечить максимальную эффективность их применения и создать под них образцы стрелкового оружия с высокими боевыми характеристиками и минимальными габаритными размерами и весом.

Существуют два типа патронов для бесшумной стрельбы с дозвуковой скоростью полета пули: патроны, глушение звука выстрела в которых происходит за счет отсечки пороховых газов в гильзе, и патроны обычной классической схемы, при этом глушение звука осуществляется специальным надульным устройством (глушителем) ПБС.

Начальная скорость пуль патронов для бесшумной стрельбы должна быть меньше скорости звука в воздухе, так как в противном случае при полете возникает мощная баллистическая волна, то есть слышен звук полета пули, демаскирующий стрелка. Однако с точки зрения обеспечения максимально возможной дальности эффективной стрельбы и повышения энергии пули, дульная скорость должна быть максимально возможной. Поэтому оптимальной считается начальная скорость в пределах 85.295 м/с.

В наиболее общей форме критериями оценки совершенства патрона для бесшумной стрельбы являются следующие:
дальность эффективной стрельбы;
дульная энергия пули;
дульное давление пороховых газов при выстреле;
габаритно-весовые характеристики.

Критерий дульной энергии характеризует также важнейшие качества патрона, как пробивное и убойное действие. Однако в современных условиях характеристика пробивного действия патрона является наиболее важной при условии сохранения достаточного убойного действия.

От величины дульного давления пороховых газов зависят габариты и вес надульного устройства-глушителя звука выстрела, а следовательно, габариты и вес оружия под этот патрон.

Шведская фирма Interdinamic Forskning AB разработала комплект для бесшумной стрельбы из 5,56-мм винтовки M16A1, MKS, MKT, в который входит специальный патрон с дозвуковой скоростью пули [1] Анализируя информацию и приведенные в ней данные, можно сделать вывод, что пуля состоит из оболочки и свинцового сердечника, имеет цилиндрическую ведущую часть с короткой головной частью в виде усеченного конуса и не имеет хвостовой части. Недостатками данного патрона являются:
1) отсутствие в пуле стального сердечника и, как следствие, низкое пробивное действие;
2) большие относительные размеры патрона;
3) большой объем зарядной каморы и, как следствие, низкое давление в гильзе при выстреле, и большая длина канала ствола.

На вооружении в Советской Армии находятся: 7,62-мм комплекс для бесшумной стрельбы, состоящий из автомата АКМ с ПБС и патрона образца 1943 г. с уменьшенной скоростью пули, и 5,45-мм комплекс для бесшумной стрельбы, состоящий из автомата АКС74У с ПБС и патрона 7У1 с дозвуковой скоростью пули.

Основными недостатками патронов этих комплексов также являются низкое пробивное действие, большие относительные размеры патронов и большой вес.

Так, 7,62-мм автомат АКМ с ПБС имеет вес 3,8 кг, 5,45-мм автомат АКС74У с ПБС 3,7 кг, а винтовка M16A1 с глушителем 4 кг, что не удовлетворяет современным требованиям.

В качестве прототипа предлагаемого изобретения выбран 7,62-мм патрон УС образца 1943 г. [2] Как наиболее совершенный патрон, имеющий наименьшие относительные размеры из всех известных патронов для бесшумной стрельбы.

Целью данного изобретения является повышение боевых характеристик патронов для бесшумного многозарядного стрелкового оружия и уменьшения их габаритных размеров.

Указанная цель достигается за счет выполнения патрона, содержащего пулю со стальным сердечником, биметаллической оболочкой и свинцовой рубашкой, штампованную со скатом и капсюлем-востпламенителем гильзу и метательный пороховой заряд со следующими соотношениями параметров:
длина пули (l_п) (4,5.4,6d)
длина головной части пули (l_г.ч. (1,7.1,9)d,
длина гильзы (l_г (4,1.4,3)d,
длина ската гильзы (l_ск) (0,17.0,18)d,
где d калибр пули,
при этом бутылочность корпуса гильзы равна 1,1.1,15, коэффициент веса пули 20. 24 г/см³, импульс порохового метательного заряда равен 45.55 кгс/дм², а плотность заряжания 0,5.0,6 г/см³.

На чертеже представлена конструкция предлагаемого патрона.

Предлагаемый патрон содержит пулю 1, гильзу 2 и метательный заряд 3.

Пуля 1 имеет головную часть, стальной сердечник, биметаллическую оболочку и свинцовую рубашку. Длина пули (l_n) равна (4,5.46)d, а длина головной части (l_г.ч.) (1,7.1,9)d, где d калибр пули. Коэффициент веса пули (20.24) г/см³.

Корпус гильзы 2 штампован со скатом. Длина гильзы (l_г) составляет (4,1. 4,3)d, а длина ската равна (0,17.0,18)d, при этом бутылочность корпуса гильзы равна (1,1.1,15).

Импульс метательного порохового заряда 3 равен (45.55) кгс/дм², а плотность заряжания (0,5.0,6) г/см³.

Указанные выше существенные признаки соотношения размеров и параметров патрона, являются взаимосвязанными и изменение любого из них ведет к потере боевых свойств патрона, либо к увеличению его габаритов.

Рассмотрим эти признаки.

1. Длина пули 4,5.4,6 калибра и коэффициент веса пули 20.24 г/см³. Это соотношение параметров пули патрона показывает, что в пуле, содержащей стальной сердечник, биметаллическую оболочку и свинцовую рубашку, объем стального сердечника составляет не менее 80% объема всей пули. То есть, предлагаемая пуля содержит стальной сердечник, значительно превышающий по относительным размерам и массе все известные аналоги и прототип. Так, прототип 7,62-мм пуля УС, образца 1943 г. имеющая самое высокое пробивное действие среди аналогов, содержит сердечник, составляющий примерно 30% объема всей пули, при этом длина пули составляет 4,4d, а коэффициент веса пули 28,3 г/см³.

Уменьшение длины пули ниже 4,5 калибра ведет к уменьшению веса пули и сердечника и, следовательно, к ухудшению пробивного действия и внешнебаллистических характеристик пули.

Увеличение длины пули больше 4,6 калибра ведет к трудностям стабилизации пули на траектории и ухудшению кучности стрельбы.

Изменение коэффициента веса пули в меньшую сторону при ограничении по длине пули возможно только за счет применения материалов для изготовления сердечников, имеющих меньший удельный вес, чем у стали. При этом неизбежно уменьшится вес сердечника и всей пули. Это приведет к уменьшению пробивного действия, уменьшению настильности траектории, а значит и дальности эффективной стрельбы.

При изготовлении сердечника пули из стали, рубашки из свинца, а оболочки из биметалла увеличение коэффициента веса пули возможно только за счет уменьшения объема рубашки. А этом приведет к уменьшению веса сердечника, а следовательно, к уменьшению пробивного действия пули и запреградного действия сердечника.

Изготовление элементов пули из вышеуказанных материалов обусловлено тем, что эти материалы наиболее широко используются в патронной промышленности. Применение других материалов для изготовления элементов пули, как правило, ведет к усложнению технологии изготовления и увеличению стоимости патрона. Так, изготовление сердечника из материала с более высоким удельным весом, чем у стали, например ВК или ВНК, ведет к значительному увеличению стоимости сердечника из-за высокой стоимости материала и существенного усложнения технологии его изготовления.

2. Длина головной части пули 1,7.1,9 калибра.

Как правило у патронов стрелкового оружия величина выступания пули из гильзы равна длине головной части пули, так как при этом наиболее полно удовлетворяются служебно-эксплуатационные требования к прочности закрепления пули в дульце гильзы.

Уменьшение длины головной части пули ведет к увеличению силы сопротивления воздуха на полете и, как следствие, к ухудшению внешнебаллистических характеристик пули.

Увеличение длины головной части пули выше указанных пределов ведет к ухудшению убойного действия пули, уменьшению ее веса и к увеличению длины патрона.

3. Длина гильзы 4,1.4,3 калибра.

Уменьшение длины гильзы при длинной и тяжелой пуле приведет к тому, что центр тяжести патрона будет находиться впереди корпуса гильзы и патрон при движении по трактам питания оружия и подаче в канал ствола будет "клевать" пулей вниз. Это приведет к невозможности создания самозарядного (автоматического) оружия под такой патрон.

Увеличение длины гильзы приведет к увеличению длины патрона и к увеличению объема зарядной каморы, что вызовет ухудшение внутрибаллистических характеристик патрона.

4. Длина ската гильзы 0,17.0,18 калибра.

Уменьшение длины ската гильзы при рекомендуемых величинах конусности ската приведет к невозможности обеспечения надежной фиксации патрона в патроннике. Повысить надежность фиксации можно, увеличив конусность ската, однако при этом невозможно будет изготовить гильзу штамповкой, т.к. при больших углах ската невозможно течение металла при проведении штамповочных операций.

Увеличение длины ската ведет к увеличению длины патрона.

5. Бутылочность корпуса гильзы 1,1.1,5.

Уменьшение бутылочности корпуса гильзы приведет к защемлению гильзы после выстрела и, следовательно, к затруднению ее экстракции, т.к. предлагаемый патрон работает при высоких давлениях в гильзе порядка 2800-3000 кгс/см².

Увеличение бутылочности корпуса гильзы ведет к увеличению диаметра фланца гильзы, т.е. увеличению габаритов патрона.

Увеличение диаметральных размеров патрона чрезвычайно нежелательно при разработке под этот патрон автоматического оружия, т.к. в этом случае габариты оружия значительно увеличиваются.

6. Импульс порохового метательного заряда 45.55 кгс/дм² и плотность заряжания 0,5.0,6 г/см³.

Это сочетание параметров заряжания патрона совместно с указанными выше соотношениями его геометрических размеров обеспечивает при давлении в гильзе 2800-3000 кгс/см² минимальную длину ствола для достижения начальной скорости 285-295 м/с и минимального значения дульного давления пороховых газов при выстреле.

Повышение давления в гильзе больше 3000 кг/см² ограничивается прочностью гильзы при выстреле и надежностью функционирования патрона в затрудненных условиях.

Уменьшение импульса пороха и повышение плотности заряжания за указанные пределы ведет к повышению давления в гильзе больше 3000 кг/см², что недопустимо.

Увеличение импульса пороха и уменьшение плотности заряжания ведет к снижению давления пороховых газов в гильзе и, следовательно, к увеличению длины канала ствола и повышению дульного давления.

Одновременное уменьшение импульса пороха и плотности заряжания ведет к увеличению объема зарядной каморы и, следовательно, к увеличению габаритов патрона.

Одновременное увеличение импульса пороха и плотности заряжания ведет к увеличению давления в гильзе более 3000 кг/см² и к увеличению длины канала ствола и дульного давления.

Каждый из параметров, приведенный в формуле изобретения, по отдельности может изменяться в указанных пределах, но все параметры в совокупности для какого-либо конкретного патрона должны укладываться в приведенные пределы, так как именно совокупность всех указанных в формуле изобретения соотношений значений параметров патрона, а не какой-либо их части ведет к достижению положительного эффекта повышению боевых характеристик патрона и уменьшению его габаритов.

Изменение параметров патрона за указанные пределы ведет к существенному ухудшению его боевых и габаритных характеристик.

Необходимо отметить, что пуля предлагаемого патрона может быть как полуоболоченной (с выступающим из оболочки стальным сердечником), так и оболочечной.

Изготовление патрона с указанными соотношениями параметров позволяет создать патрон со значительно лучшими боевыми характеристиками и меньшими габаритами по сравнению с известными аналогами.

Сравнительные характеристики аналогов, прототипа и предлагаемого патрона приведены в таблице.

Предлагаемая конструкция патрона была проверена при разработке опытного 9-мм патрона (индекс СП6) по ОКР "Вал".

Из таблицы видно, что предлагаемый патрон, предназначенный для стрельбы из индивидуального бесшумного многозарядного оружия, имеет значительно более высокие боевые характеристики и значительно меньшие относительно габаритные размеры по сравнению с прототипом и аналогами и позволяет создать оружие под него со значительно меньшими габаритно-весовыми характеристиками, чем стоящие на вооружение образцы.

Использование: для многозарядного бесшумного стрелкового оружия. Сущность изобретения: патрон содержит пулю со стальным сердечником, свинцовой рубашкой и биметаллической оболочкой, гильзу, имеющую скат, капсюль-воспламенитель и метательный пороховой заряд. Оптимальные габаритные размеры пули и гильзы: длина пули (4,5-4,6)d, длина головной части пули (1,7-1,9)d, длина гильзы (4,1-4,3)d, длина ската гильзы /0,17-0,18/d, бутылочность корпуса гильзы (1,1-1,15)d, где d - калибр пули. Импульс порохового метательного заряда (45-55) кгс/дм², плотность заряжания (0,5-0,6) г/см³. Коэффициент веса пули (20-24)г/см³. 1 ил.

Патрон для многозарядного бесшумного стрелкового оружия, содержащий пулю с головной частью, стальным сердечником, биметаллической оболочкой и свинцовой рубашкой, гильзу с корпусом, штампованным со скатом, капсюль-воспламенитель и метательный пороховой заряд, отличающийся тем, что патрон выполнен со следующими соотношениями размеров:
Длина пули (4,5 4,6) d
Длина головной части пули (1,7 1,9) d
Длина гильзы (4,1 4,3) d
Длина ската гильзы (0,17 0,18 ) d
где d калибр пули,
и при этом бутылочность корпуса гильзы равна 1,1 1,15, коэффициент веса пули 20 24 г/см³, импульс порохового метательного заряда 45 55 кгс/дм², а плотность заряжания 0,5 0,6 г/см³.