ПАТРОН ДЛЯ ЛИЧНОГО ОГНЕСТРЕЛЬНОГО ОРУЖИЯ И БРОНЕБОЙНАЯ ПУЛЯ ДЛЯ НЕГО Российский патент 2001 года по МПК F42B5/02 F42B12/06 F42B30/02 

Изобретение относится к боеприпасам личного огнестрельного стрелкового оружия, предназначенным для стрельбы из многозарядных пистолетов, пистолетов-пулеметов и другого оружия преимущественно со свободным затвором, например для пистолета Макарова, Стечкина.

Известен пистолетный патрон по патенту РФ N 2123658, МПК 6 F 42 B 5/02, 20.12.98 г. , содержащий пулю со стальным сердечником, гильзу, капсюль-воспламенитель и метательный пороховой заряд. При этом длина патрона равна 3,25-3,65 калибра пули, а длина пули равна 1,85-2,02 калибра пули. Пуля в данном патроне выполнена полуоболочечной с рубашкой из мягкого материала. К недостаткам данного патрона следует отнести тот факт, что он не может быть использован в огнестрельном оружии со свободным затвором из-за большой массы пули в 5,6 г и ее дульной скорости, равной 500 м/с, обуславливающих большую дульную энергию пули (715 Дж) и, следовательно, большой импульс отдачи при выстреле (более 3,2 кг•м/с).

Известен пистолетный патрон по патенту РФ N 2103645, МПК 6 F 42 B 5/02, 27.01.98г. , который выбран в качестве прототипа для заявляемого патрона. Патрон содержит пулю, состоящую из оболочки с дном в хвостовой части и стального сердечника, частично выступающего в головной части из оболочки, металлическую гильзу цилиндрического типа с капсюлем-воспламенителем и пороховой заряд. Длина патрона выполнена равной 3,1-3,4 калибра пули. Коэффициент массы пули равен 7,0-8,5 кгс/см³, а масса стального сердечника - 0,65-0,75 массы пули. При этом сила пороха метательного заряда составляет 1020000-1200000 кг•м/кг, а насыпная плотность пороха составляет 0,9-1,1 г/см³ Патрон обладает теми же недостатками, что и вышеназванный. В данном патроне метательный пороховой заряд обеспечивает пуле массой 5,5 г дульную энергию 650 Дж и дульную скорость 480 м/с. При этом данный патрон при выстреле обеспечивает импульс отдачи, равный 3,3 кг•м/с. Установлено, что для ведения эффективной стрельбы на максимально возможную дальность импульс отдачи не может превышать:
- для пистолета-пулемета массой 2,5 кг автоматическим огнем - 4,5кг•м/с;
- пистолета массой около 1 кг полуавтоматическим - 3 кг•м/с.

Увеличение же дульной энергии пули влечет за собой рост импульса отдачи, что усложняет конструкцию оружия и снижает меткость стрельбы.

Вместе с тем, ударное действие пули определяется скоростью и массой сердечника, точнее его кинетической энергией, отнесенной к площади миделя сердечника. Для повышения эффективности необходимо увеличивать энергию поражающего элемента при встрече с целью, что достигается увеличением дульной энергии пули за счет повышения начальной скорости пули и массы сердечника. Несмотря на то что известные патроны обладают повышенной дульной энергией, у них энергетический коэффициент массы пули (отношение дульной энергии пули к ее весу) для большинства патронов лежит в интервале 50-70 Дж/г и не превышает 110 Дж/г у единичных конструкций.

Пробитие широко распространенных средств индивидуальной защиты (бронежилетов с защитными элементами, как правило, металлическими) осуществляется стальным сердечником пули. Поэтому значение удельной энергии сердечника (отношение дульной энергии сердечника к площади его миделя) является одной из основных характеристик патронов по оценке их бронепробиваемости, так как для поражения бронежилета необходимо обеспечить около 10 Дж/мм².

Известна пуля, содержащая оболочку со ступенчатыми внутренней и внешней поверхностями с дном в хвостовой части, свинцовую рубашку и стальной сердечник с частично выступающей из оболочки головной частью (патент РФ N 2089839, МПК 6 F 42 В 30/02, 10.09.97 г.). Пуля имеет общую длину 4,5-4,6 калибра и выполнена с оживальной головной частью, цилиндрической ведущей частью и цилиндроконической хвостовой частью с определенными соотношениями. Стальной сердечник, частично выступающий из оболочки, выполнен с оживальной головной частью, цилиндрической центральной частью и хвостовой частью, выполненной в виде усеченного конуса. Свинцовая рубашка размещена в полости между сердечником и оболочкой в ведущей ее части. При этом большая относительная длина пули, а также использование свинцовой рубашки обеспечивают высокие значения коэффициента веса пули 21-23 г/см³. К недостаткам данной пули следует отнести невозможность использования ее в штатном личном огнестрельном оружии со свободным затвором для поражения целей, защищенных бронежилетами, так как значения коэффициента веса пули определяют большую массу пули и соответствующий ей импульс отдачи.

Известна бронебойная пуля по патенту РФ N 2112206, МПК 6 F 42 В 30/02, 27.05.98 г., которая выбрана в качестве прототипа для заявляемой бронебойной пули. Пуля имеет головную, ведущую, промежуточную и хвостовую части. Она содержит оболочку с дном в хвостовой части и размещенные в ней рубашку, выполненную из мягкого материала и стального сердечника, частично выступающего в головной части пули из оболочки. Сердечник имеет оживальную головную, цилиндрическую часть и часть, выполненную в виде усеченного конуса, сужающегося к заднему торцу.

В данном патенте заявлен только общий принцип компоновки пули. Отсутствие указания на конкретные соотношения параметров патрона (в частности, относительные длины цилиндрического и конического участков, а равно как и длина хвостовой части пули) не позволяет однозначно идентифицировать ее аэродинамические и боевые качества.

Задача настоящего изобретения - создание патрона для штатного личного огнестрельного оружия, преимущественно со свободным затвором калибра 9 мм, обладающего повышенным энергетическим коэффициентом массы пули, обеспечивающей ей повышенную дульную скорость более 510 м/с. А также создание для данного патрона пули с оптимальными массогабаритными характеристиками, обеспечивающими ей оптимальные аэродинамические характеристики и повышенные ударные свойства стальному сердечнику.

Задача решается тем, что патрон для личного огнестрельного оружия, содержащий металлическую гильзу, капсюль-воспламенитель, метательный пороховой заряд и пулю, состоящую из оболочки с дном в хвостовой части, стального сердечника, частично выступающего в головной части из оболочки и рубашки, выполненной из мягкого материала и размещенной в полости между оболочкой и сердечником, выполнен со следующим соотношение параметров: длина патрона равна L_пат = (2,6-2,8) d_п, длина пули равна L_п = (1,4 - 1,8) d_п, а коэффициент массы пули равен 4,6-5,2 г/см³. При этом метательный пороховой заряд обеспечивает на дульном срезе энергетический коэффициент массы пули, равный 120-160 Дж/г, с удельной энергией сердечника, равного 11,5-15,0 Дж/мм², и импульс отдачи выстрела 2,5-2,8 кг•м/с.

Бронебойная пуля для данного патрона, имеющая головную, ведущую и хвостовую части и состоящая из оболочки с дном в хвостовой части, стального сердечника, частично выступающего в головной части пули из оболочки, имеющего оживальную головную часть, цилиндрическую часть и часть, выполненную в виде усеченного конуса, сужающегося к заднему торцу, и рубашки, выполненной из мягкого материала и размещенной в полости между оболочкой и сердечником, выполнена длиной L_п = (1,4-1,8) d_п. Головная часть пули выполнена длиной l_г.п. = (0,5-0,95) d_п. Ведущая часть пули выполнена длиной l_в.п. = (0,45-0,7) d_п. Хвостовая часть пули выполнена длинной l_х.п. = (0,25-0,45) d_п и имеет оживальную форму, переходящую в плоский задний торец диаметром d_т.п. не менее диаметра d_з.т.с. заднего торца сердечника. При этом масса сердечника равна 0,46-0,50 массы пули, а его длина равна l_с = (1,3-1,7) d_п. Причем у сердечника головная часть выполнена длиной l_г.с. = (0,35-0,45) d_п и ее образующая описана радиусом кривизны R_г.с. = (0,4-0,7) d_п. Центральная цилиндрической часть сердечника выполнена с диаметром d_ц.с. = (0,5-0,545) d_п, а его коническая часть выполнена высотой, равной h_к.с. = (0,6-0,95) d_п с углом конусности, равным α = 2-6^o. Головная часть сердечника выступает из оболочки при диаметре сопряжения оболочки с сердечником, равном d_сопр = (0,35-0,8) d_ц.с. Толщина донной части оболочки у плоского торца пули максимальна и равна t_о.д. = (0,097-0,12) d_п, при этом она в хвостовой части пули равномерно уменьшается от торца к ведущей части пули до величены t_о.в. = (0,3-0,5) t_о.д.
Передний торец рубашки лежит в плоскости сопряжения головной и ведущей частями пули или отстоит от нее в сторону носика на расстоянии не более чем t_т.р. = 0,2 d_п. Для облегчения массы пули целесообразно рубашку выполнять из алюминия, например, марки АД.

Здесь и далее d_п обозначает диаметр пули, d_ц.c. - диаметр цилиндрической части сердечника.

На фиг. 1 представлен общий вид конструкции патрона; на фиг. 2 - конструкция пули.

Патрон содержит металлическую гильзу 1. Для штатного личного огнестрельного оружия пистолета Макарова или Стечкина гильза выполнена цилиндрической с базированием по переднему торцу. В гильзе 1 размещены капсюль-воспламенитель 2, метательный пороховой заряд 3 и бронебойная пуля 4. Пуля 4 имеет головную часть 5, ведущую 6 и хвостовую часть 7, имеющую оживальную форму, переходящую в плоский торец 8. Пуля 4 содержит стальной сердечник 9, который может быть выполнен, например, из стали 65Г; 70; У10А с последующей закалкой до твердости > 58 HRC_э. Сердечник 9 имеет оживальную головную часть 10, которая переходит либо в плоский носик, либо в носик, выполненный в виде шарового сегмента 11. Головная часть 10 сердечника 9 сопряжена с цилиндрической центральной частью 12, сопряженной с частью, выполненной в виде усеченного конуса 13, сужающегося к заднему торцу сердечника 9. Сердечник 9 размещен в оболочке 14, причем его головная часть 10 частично выступает из оболочки 14. Оболочка 14 выполнена, например, биметаллической или из латуни Л-68; Л-90. Она имеет оживальную часть 15, ведущую часть 16, хвостовую часть 17 и дно 18. При этом, толщина t_о.д. оболочки 18 в донной части максимальна и плавно уменьшается до t_о.в. к ведущей части 16. Между сердечником 9 и хвостовой 17, и ведущей 16 частями оболочки 14 размещена рубашка 19 из мягкого материала, преимущественно из алюминия, например, марки АД. При этом передний торец 20 рубашки 19 лежит в плоскости сопряжения головной 5 и ведущей частей 6 пули 4 или отстоит от нее в сторону носика 11 на расстоянии не более t_т.р.
Патрон функционирует следующим образом. После разбития ударным механизмом оружия капсюля-воспламенителя 2 воспламеняется метательный заряд 3, и образующиеся пороховые газы выбрасывают пулю 4 из канала ствола. При проектировании нового патрона повышенной бронепробиваемости для штатного оружия значения геометрических параметров и импульса отдачи являются лимитированными. Известно, что повышение бронепробиваемости может быть достигнуто за счет повышения массы пули и/или ее дульной скорости. Однако повышение этих величин, несомненно, повышает и импульс отдачи, что недопустимо. При заданной массе навески пороха и соответствующей подборки его марки необходимо найти оптимальное соотношение массы пули и ее дульной скорости, которые повышают ударное действие пули и вместе с тем не повышают импульс отдачи. Было определено, что при обеспечении дульной скорости около 530 м/с коэффициент массы пули должен быть равен 4,6-5,2 г/см³, что при использовании существующих марок порохов с учетом весовой плотности последних обеспечивает поражение бронежилета на реальной дальности стрельбы личного огнестрельного оружия со свободным затвором и при энергетическом коэффициенте массы пули 120-160 Дж/г с удельной энергией сердечника 11,5-15,0 Дж/мм² и импульсе отдачи выстрела 2,5-2,8 кг•м/с.

Длина патрона, равная (2,6-2,8) d_п, является оптимальной, так как при увеличении ее растет ход затвора, габаритные размеры оружия и его вес, что недопустимо. Уменьшение длины патрона уменьшает объем зарядной каморы, длину пули и предопределяет уменьшение энергетического коэффициента массы пули и удельной энергии сердечника.

Длина пули, равная (1,4-1,8) d_п, определяет эффективность патрона и оружия. Так увеличение ее приводит к увеличению массы пули и, следовательно, к увеличению импульса отдачи, а при сохранении длины патрона уменьшает объем зарядной каморы (массу порохового заряда) и, соответственно, дульную скорость пули.

Коэффициент массы пули, равный 4,6-5,2 г/см³, является производным от конструкции (длины пули, соотношения массы сердечника и пули, материалов деталей пули, конструкции оболочки, аэродинамического качества и т.д.), снижение его уменьшает эффективную дальность стрельбы, а повышение вызывает рост импульса отдачи.

Значения энергетического коэффициента массы пули (отношение дульной энергии пули к ее весу) на дульном срезе 120-160 Дж/г являются оптимальными, обеспечивающими надлежащую эффективность при обеспечении импульса отдачи выстрела 2,5-2,8 кгм/с, поскольку снижение энергетического коэффициента уменьшает скорость пули и, соответственно, ее пробиваемость, а его повышение ведет к росту импульса отдачи.

Удельная энергия сердечника (отношение дульной энергии сердечника к площади его миделя), равная 11,5-15,0 Дж/мм², определяет его ударное действие (эффект подкалиберных снарядов). С ее ростом растет пробиваемость сердечника, но одновременно растет и импульс отдачи.

Длина пули, равная (1,4-1,8) d_п, является оптимальной, поскольку она определяет соотношение размеров головной ведущей и хвостовой частей и массу пули.

Длина головной части пули (0,5-0,95)d_п определяет внешнебаллистические характеристики, с ее ростом уменьшается аэродинамическое сопротивление воздуха, но вместе с тем растет длина патрона.

Ведущая часть пули длиной (0,45-0,7) d_п определяет усилие распатронирования и тем самым определяет горение пороха, а также ведение пули по каналу ствола - при меньшей длине ухудшается кучность, а при большей растет износ канала ствола.

Хвостовая часть пули, выполненная (0,25-0,45) d_п имеет оживальную форму, переходящую в плоский задний торец диаметром не менее диаметра заднего торца сердечника, что определяет характер обтекания пули в полете, поскольку плавный переход уменьшает донное сопротивление. Соответствие диаметра плоского заднего торца пули диаметру заднего торца сердечника обеспечивает соосность деталей пули при сборке.

Масса сердечника равная 0,46-0,50 массы пули, определяет ударное действие пули, - чем она больше, тем больше толщина пробиваемой преграды при прочих равных условиях, однако увеличение массы сердечника возможно либо за счет увеличения диаметра, что снижает удельную энергию и тем самым пробиваемость, либо за счет увеличения длины, ограниченной длиной пули. Указанный диапазон является оптимальным для решения данного противоречия.

Длина сердечника, равная (1,3-1,7) d_п, определяет ударное действие пули - с увеличением его длины, ограниченной длиной пули и толщиной дна оболочки, растет толщина пробиваемой преграды, а с уменьшением - падает.

Длина головной части сердечника (0,35-0,45) d_п определяет прочность сердечника при ударе в преграду. С уменьшением ее длины, напряжения, возникающие в головной части сердечника при ударе в преграду, снижаются, а при увеличении растут, однако при этом растет сопротивление преграды.

Диаметр центральной цилиндрической части сердечника, равный (0,5-0,545) d_п, определяет удельную кинетическую энергию сердечника и его ударное действие. Поскольку при уменьшении диаметра падает масса сердечника, а при его увеличении растет площадь миделя, то данное соотношение является оптимальным.

Коническая часть сердечника высотой, равной (0,6-0,95) d_п, с углом конусности, равным 2-6^o, определяет соосность деталей пули при сборке и надлежащую плотность сборки пули, поскольку рубашка вставляется в оболочку с минимальным зазором, а сердечник в рубашку с натягом. Кроме того, наличие конической части сердечника обеспечивает воздействие рубашки на сердечник в начальный момент пробития и уменьшает работу сопротивления при прохождении сердечником преграды, что увеличивает толщину пробиваемой преграды и заброневой эффект.

Диаметр сопряжения оболочки с сердечником, равный (0,35-0,8) d_ц.с., определяет поведение пули в преграде. С одной стороны, при попадании пули в мягкие ткани, не защищенные бронежилетом, она не должна демонтироваться. А с другой стороны, при попадании пули в бронежилет оболочка не должна создавать значительного сопротивления движению сердечника и увеличивать работу на деформацию оболочки при внедрении пули в преграду. А, кроме того, при малых значениях диаметра сопряжения в процессе обжима головной части оболочки возможно появление складок.

Толщина донной части оболочки у плоского торца пули, равная t_о.д. = (0,097-0,12) d_п, берется из условия обеспечения надлежащего ударного действия с тем, чтобы обеспечить отражение волны деформации сжатия, возникающей при ударе, от поверхности стыка между сердечником и оболочкой, имеющие разные отношения модулей упругости и плотности. С увеличением толщины дна увеличивается инерционное воздействие оболочки на сердечник при ударе, увеличивающее ударное действие, но снижается масса сердечника при постоянной длине пули, что уменьшает эффективность пробития.

Толщина оболочки ведущей части пули (0,3-0,5) t_о.д. обеспечивает минимальную массу оболочки и достаточную прочность при ведении пули по каналу ствола и на траектории.

Расположение переднего торца рубашки в плоскости сопряжения головной и ведущей частей пули или отстоящем от нее в сторону носика на расстоянии не более чем 0,2 d_п обеспечивает гарантированное заполнение нарезов ведущей частью пули при движении ее по каналу ствола при минимальной массе рубашки.

Использование алюминия для рубашка пули, мало влияющей на ударное действие, обеспечивает снижение ее доли в массе пули, что позволяет обеспечить энергетический коэффициент массы пули на дульном срезе 120-160 Дж/г, увеличить массовую долю сердечника и, следовательно, бронепробиваемость.

Испытания на функционирование патронов проводили в контрольно-испытательной станции ОАО "Тульский патронный завод" из штатного пистолета Макарова и пистолета ПММ. Испытания показали надежное функционирование оружия и нормальную работу гильз.

Испытания на кучность проводили из баллистического ствола по штатной методики. Испытания показали, что кучность соответствует техническим условиям штатного патрона.

Для оценки ударного действия пуль заявляемого патрона были проведены сравнительные испытания его и штатного 9 мм пистолетного патрона ПМ. Испытания на пробиваемость проводили также из баллистического ствола по штатной методике, которые показали, что первый обеспечивает 100% пробитие 5 мм листа из стали Ст. 3 на дальности 25 м, в то время как штатный оставляет лишь отпечаток, глубина которого от лицевой поверхности листа не превышает 1 мм.

Изобретение относится к боеприпасам личного огнестрельного стрелкового оружия, предназначенного для стрельбы из многозарядных пистолетов, пистолетов-пулеметов и другого оружия преимущественно со свободным затвором. Патрон для личного огнестрельного оружия содержит металлическую гильзу, капсюль-воспламенитель, метательный пороховой заряд и пулю, состоящую из оболочки с дном в хвостовой части, стального сердечника, частично выступающего в головной части из оболочки, и рубашки, выполненной из мягкого материала и размещенной в полости между оболочкой и сердечником. Патрон выполнен со следующим соотношением параметров: длина патрона (2,6-2,8)d_n, длина пули (1,4-1,8)d_n, коэффициент массы пули 4,6-5,2 г/см³. При этом метательный пороховой заряд обеспечивает на дульном срезе энергетический коэффициент массы пули 120-160 Дж/г с удельной энергией сердечника 11,5-15,0 Дж/мм² и импульс отдачи выстрела 2,5-2,8 Дж/с. Головная часть пули выполнена длиной (0,5-0,95)d_n, ведущая часть пули выполнена длиной (0,45-0,7)d_n, а хвостовая часть пули выполнена длиной (0,25-0,45)d_n и имеет оживальную форму, переходящую в плоский задний торец диаметром не менее диаметра заднего торца сердечника. Изобретение обеспечивает оптимальные аэродинамические характеристики и повышенные ударные свойства пули. 2 с. и 1 з.п.ф-лы, 2 ил.

1. Патрон для личного огнестрельного оружия, содержащий металлическую гильзу, капсюль-воспламенитель, метательный пороховой заряд и пулю, состоящую из оболочки с дном в хвостовой части, стального сердечника, частично выступающего в головной части из оболочки, отличающийся тем, что он снабжен рубашкой, выполненной из мягкого материала и размещенной в полости между оболочкой и сердечником, и выполнен со следующим соотношением параметров: длина патрона равна (2,6-2,8) d_п, длина пули равна (1,4-1,8)d_п где d_п - диаметр пули, коэффициент массы пули равен 4,6-5,2 г/см³, при этом метательный пороховой заряд обеспечивает на дульном срезе энергетический коэффициент массы пули 120-160 Дж/г с удельной энергией сердечника 11,5-15,0 Дж/мм² и импульс отдачи выстрела 2,5-2,8 кг•м/с. 2. Бронебойная пуля, выполненная с головной, ведущей и хвостовой частями, состоящая из оболочки с дном в хвостовой части, стального сердечника, частично выступающего в головной части пули из оболочки, имеющего оживальную головную часть, цилиндрическую часть и часть, выполненную в виде усеченного конуса, сужающегося к заднему торцу, и рубашки, выполненной из мягкого материала и размещенной в полости между оболочкой и сердечником, отличающийся тем, что пуля выполнена длиной (1,4-1,8)d_п, головная часть пули выполнена длиной (0,5-0,95)d_п, ведущая часть пули выполнена длиной (0,45-0,7)d_п, хвостовая часть пули выполнена длиной (0,25-0,45)d_п и имеет оживальную форму, переходящую в плоский задний торец диаметром не менее диаметра заднего торца сердечника, при этом масса сердечника равна 0,46-0,50 массы пули, а его длина равна (1,3-1,7)d_п, причем у сердечника головная часть выполнена длиной (0,35-0,45)d_п, и ее образующая описана радиусом кривизны (0,4-0,7)d_п, центральная цилиндрическая часть сердечника выполнена с диаметром (0,5-0,545)d_п, а его коническая часть, выполнена высотой, равной (0,6-0,95)d_п с углом конусности, равным 2-6°, головная часть сердечника выступает из оболочки при диаметре сопряжения оболочки с сердечником, равном (0,3 5-0,8)d_ц.c, толщина донной части оболочки у плоского торца пули максимальна и равна t_о.д = (0,097-0,12)d_п и равномерно уменьшается от торца к ведущей части пули до величены (0,3-0,5)t_о.д, передний торец рубашки лежит в плоскости сопряжения головной и ведущей частей пули или отстоит от нее в сторону носика на расстоянии не более, чем 0,2 d_п, где d_п - диаметр пули, d_ц.с - диаметр цилиндрической части сердечника. 3. Пуля по п.2, отличающаяся тем, что рубашка выполнена из алюминия, например, марки АД.