ПУЛЯ ПАТРОНА СТРЕЛКОВОГО ОРУЖИЯ Российский патент 1998 года по МПК F42B30/02 

Изобретение относится к области боеприпасов, в частности к конструкциям пуль с твердым, например, стальным, сердечником.

Известны пули патронов стрелкового оружия, состоящие из оболочки и свинцового сердечника (Справочник по патронам, ручным и специальным гранатам иностранных армий. М. : Воениздат, 1946, с.7, фиг. 4). В некоторых случаях оболочка этих пуль имеет отверстие со стороны головной части, предназначенное для обеспечения ее деформации в преграде (Справочник по патронам, ручным и специальным гранатам иностранных армий. М., Воениздат, 1946, с.10, фиг.1, 3, 4). Такие конструкции, не обладая достаточной жесткостью, имеют низкое пробивное действие по твердым преградам, требуют значительного расхода свинца, являющегося стратегическим материалом, и поэтому в настоящее время в патронах к штатному армейскому оружию не используются.

Известны также пули, состоящие из оболочки и твердого, например, стального сердечника (Справочник по патронам, ручным и специальным гранатам иностранных армий. М., Воениздат, 1946, с. 21, фиг. 2, 3). Конструкция такой пули позволяет экономить свинец, имеет высокое пробивное действие по твердым преградам, в частности, по броне, при высоких скоростях встречи, когда при контакте пули с преградой оболочка, разрушаясь, способствует предварительному силовому нагружению сердечника, предотвращая разрушение последнего в момент удара в броню, а также препятствует его рикошету. При стрельбе по относительно прочным преградам, например, выполненным из конструктивных сталей или высокомодульных тканей для бронежилетов, и, в основном, для низких скоростей встречи с преградой (до 450 м/с), что является характерным для короткоствольного оружия, энергия, расходуемая на разрушение оболочки, занимает существенную долю в кинетической энергии пули. Большая потеря энергии негативно влияет на пробивное действие.

Для устранения этого недостатка в конструкции пули, имеющей стальной сердечник, предусмотрена оболочка с отверстием со стороны головной части (Projectiles intended to be fired by a fire-arm, Снаряд для огнестрельного оружия, патент США N 4,708,063 от 24 ноября 1987). Это техническое решение, наиболее близкое к заявляемому по совокупности признаков выбрано в качестве прототипа.

Пуля, выбранная в качестве прототипа, имеет недостаточно высокую пробивную способность, являющуюся следствием неоптимального соотношения геометрических и физических параметров элементов пули.

Целью изобретения является повышение пробивного действия пуль, в основном при скоростях встречи до 450 м/c.

Указанная цель достигается тем, что пуля патрона стрелкового оружия, включающая сердечник, выполненный из твердого материала, например, стали, и оболочку, частично перекрывающую головную часть сердечника, с отверстием со стороны головной части, имеет отношение массы сердечника к площади, заключенной между ортогональной проекцией отверстия на сечение, лежащее в основании головной части сердечника, и периметром этого сечения 0,10 - 0,47 г/мм².

Пуля в частных случаях исполнения может иметь рубашку, выполненную из мягкого материала, например свинца или алюминия и/или предназначаться для выстреливания с начальной скоростью до 450 м/с. При этом причинно-следственная связь между существенными признаками и достигаемым результатом объясняется следующим.

Процесс пробития преграды происходит с разделением пули на элементы (фрагментация пули) или без такового. Это зависит от свойств преграды, энергии пули (массы и скорости) и параметров ее элементов.

Как известно из уровня техники, основным элементом пули, предназначенной обеспечить повышенное пробивное действие, является сердечник. Последний - основной энергоноситель пули и непосредственно связан с ее массо-габаритными параметрами, причем главным режимом взаимодействия пули с преградой является режим фрагментации пули, а именно отделение сердечника (от остальных элементов пули).

Положение переднего среза оболочки относительно оси пули (сердечника) влияет на величину и направление равнодействующих реактивных сил среды проникания, отклоняющей ось пули (сердечника) от вектора скорости пули. Если пуля не разрушается в процессе взаимодействия в преградой или разрушается, но не в начальной стадии взаимодействия, рассматриваемый фактор приобретает весьма существенное значение. Кроме того, передний срез оболочки при преодолении преград, выполненных из металлов (прочность которых соизмерима с прочностью самой оболочки) либо деревянных преград и т.п., играет роль вырубного пуансона. Ввиду того, что материал среды близ вершинки пули смещается в основном вперед по оси пули, а близ основания головной части - в радиальном направлении, зона, имеющая наибольшие растягивающие напряжения в среде, находится на некотором удалении как от оси пули (сердечника), так и от периферии. Срез оболочки, располагаясь в этой зоне, будет испытывать наименьшее сопротивление разрушению материала среды.

В случае основного режима взаимодействия пули с преградой, т.е. отделение сердечника (от остальных элементов пули), представляется полезным снизить величину сопротивления смещения оболочки с сердечника пули, что достигается уменьшением площади, заключенной между ортогональной проекцией отверстия оболочки на сечение основания головной части сердечника и периметром этого сечения. Однако, чрезмерное уменьшение этой площади приведет к снижению:
предварительного силового нагружения сердечника перед встречей с твердой преградой;
плотности монтажа пули, а следовательно увеличению ее нутации и нарушению жесткости системы "сердечник - оболочка" и, как следствие, эффективности передачи энергии от оболочки сердечнику.

Как показывают эксперименты, решением, наиболее близко отвечающим требованию максимизации пробивного действия металлических (кроме броневой стали) и деревянных преград, является заявленное соотношение параметров, а именно, отношение массы сердечника к площади, заключенной между ортогональной проекцией отверстия на сечение, лежащее в основании головной части сердечника, и периметром этого сечения составляющее 0,10 - 0,47 г/мм². При этом наибольший эффект имеет место при скоростях встречи пули с преградой не превышающих 450 м/с. Наличие или отсутствие рубашки (размещенной между сердечником и оболочкой) не искажает процесса взаимодействия пули с преградой и не влияет на ее пробивное действие.

Граничные значения выбраны экспериментально-теоретическим путем исходя из вероятности восьмидесятипроцентного пробития преграды (такой критерий принят в практике проектирования и производства патронов стрелкового оружия) максимально возможной толщины, которая пробивается пулей, имеющей оптимальное сочетание параметров.

На чертеже представлена конструкция пули, где обозначено: 1 - оболочка пули; 2 - твердый, например, стальной сердечник; 3 - рубашка из мягкого материала, например, свинца (может отсутствовать); 4 - часть радиуса основания головной части сердечника, образующая площадь, заключенную между ортогональной проекцией отверстия на сечение основания головной части сердечника, и периметром этого сечения.

Пуля включает оболочку 1 с отверстием в головной части, твердый, например, стальной сердечник 2 и рубашку 3 из мягкого материала, например, стали.

В исходном положении оболочка 1, облегая головную часть сердечника 2, обеспечивает жесткую связь в системе сердечник - оболочка (поджатие донной части к сердечнику 2), что в момент удара пули в преграду способствует эффективной передаче энергии оболочки 1 сердечнику 2. Обладая большей, чем у других элементов пули массой, внедряясь в преграду, сердечник 2 испытывает меньшее отрицательное ускорение. Оболочка 2, затормозившись от контакта со средой проникания, передает ударную волну сердечнику 2. При этом:
происходит отбор энергии удара на хвостовую часть оболочки 1;
поглощение энергии удара на пластическую деформацию оболочки 1, защемленной между телом сердечника 2 и преградой.

Эти факты уменьшают крутизну фронта ударной волны и, как следствие, величину локальных растягивающих напряжений в теле сердечника 2, сохраняя его целостность. Кроме того, вязкий материал оболочки 1, защемленный между преградой и сердечником 2, препятствует рикошету последнего. Указанные явления эффективно проявляют себя при отношении массы сердечника к площади, заключенной между ортогональной проекцией отверстия на сечение, лежащее в основании головной части сердечника, и периметром этого сечения, составляющем не более 0,47 г/мм ². По завершении первой фазы взаимодействия пули (сердечника) с преградой положительное влияние оболочки 1 исчерпывается и далее сердечник 2 вынужден преодолевать ее как преграду. При этом положительные факторы доминируют, если отношение массы сердечника к указанной площади составляет не менее 0,10 г/мм².

Если при движении пули в среде проникания разрушения пули не происходит (в частности при стрельбе через деревянную преграду), то процесс взаимодействия со средой выглядит следующим образом. Вытеснение материала среды из пулевого канала происходит как вперед в осевом, так и в радиальном направлении, причем критической зоной является зона, где осуществляется переход от осевого движения к радиальному. Естественно, что она расположена на некотором удалении от оси пули (сердечника) и периферии (основания головной части). Положительный эффект имеет место, если срез головной части оболочки 1 движется в среде близ этой зоны и, вследствие непосредственной связи геометрических и динамических параметров сердечника 2 с аналогичными параметрами пули, согласно эмпирическим данным практически соответствует заявленному.

Возможность использования предлагаемого технического решения и наличие положительного эффекта подтверждено экспериментами. В частности, при стрельбе из пистолета ПМ при одинаковых скоростях встречи с преградой пуля опытного патрона пробивает пакет из 8 сосновых досок (толщиной 24 мм каждая) и дверь автомобиля ЗИЛ-130 при углах встречи до 30^o, пуля штатного патрона - 6 досок (кузов автомобиля - при углах, близких к 90^o).

Сущность изобретения: пуля содержит сердечник, выполненный из твердого материала, например, стали, и оболочку, частично перекрывающую головную часть сердечника и имеющую отверстие со стороны головной части. Отношение массы сердечника к площади, заключенной между ортогональной проекцией отверстия на сечение основания головной части сердечника и периметром этого сечения, составляет 0,10 - 0,47 г/мм². 1 з.п. ф-лы, 1 ил.

1. Пуля патрона стрелкового оружия, включающая сердечник, выполненный из твердого материала, например стали, и оболочку, частично перекрывающую головную часть сердечника и имеющую отверстие со стороны головной части, отличающаяся тем, что отношение массы сердечника к площади, заключенной между ортогональной проекцией отверстия на сечение основания головной части сердечника, и периметром этого сечения, составляет 0,10 0,47 г/мм². 2. Пуля по п.1, отличающаяся тем, что имеет рубашку, выполненную из мягкого материала, например свинца или алюминия.