ПАТРОН Российский патент 2003 года по МПК F42B5/02 

Изобретение относится к боеприпасам, конкретно - к патронам боевого и охотничьего нарезного и гладкоствольного автоматического, полуавтоматического и неавтоматического стрелкового оружия.

Известны отечественные бесшумные патроны, действующие по принципу отсечки (блокирования) пороховых газов внутри гильзы.

Как правило, их конструкция включает в себя гильзу, снаряд, закрепленный в дульце гильзы, поршень с выдающейся (развитой) частью с диаметром менее внутреннего диаметра дульца, центрально расположенной и взаимодействующей своим торцом со снарядом, метательный заряд, размещенный между поршнем и дном гильзы и устройство воспламенения метательного заряда, при этом выдающуюся (развитую) часть поршня иногда выполняют в виде отдельной детали (RU 2059189 С1, F 42 B 5/02, 27.04.1996).

Недостатками таких патронов являются затрудненная экстракция стреляных гильз, что влечет за собой невозможность применения в автоматическом оружии, повышенная масса поршня, а также нерациональная организация торможения поршня в конце его рабочего хода и обусловленные этим значительные динамические нагрузки на гильзу в районе ее ската и основания дульца.

Один из путей устранения перечисленных недостатков - использование вместо жесткого поршня-толкателя так называемого "гидравлического" поршня, т.е. использование текучего вещества (в частности, жидкости) в качестве промежуточного звена в заснарядном пространстве - между снарядом и поршнем, который теперь уже приобретает название "поршень-разделитель" (US 4173186, F 42 B 5/02, 06.11.1979, Fig. 3; заявка RU 2000120228/02, F 42 B 5/02, приоритет 19.07.2000).

Наиболее близким к заявляемому изобретению по назначению и совокупности конструктивных признаков (прототипом) является "почти бесшумный" патрон (США), содержащий гильзу, снаряд, закрепленный в дульце гильзы, поршень-разделитель с диаметром, превышающим диаметр дульца, метательный заряд, размещенный между поршнем-разделителем и дном гильзы, устройство воспламенения метательного заряда, текучее вещество, преимущественно жидкость, размещенное между снарядом и поршнем-разделителем, а также устройство торможения поршня-разделителя, включающее в себя выдающуюся (развитую) в направлении снаряда часть (US 4173186, F 42 B 5/02, 06.11.1979, Fig.3).

В нем гильза выполнена сборной из основной части поз.1 (позиции - из описания устройства-прототипа) со слабой конусностью или цилиндрической, с дульцем поз. 10 (и соответственно скатом поз.15) и вставленного в нее дна (донца) поз. 2 с развитой периферийной частью, охватывающей пороховой метательный заряд. В качестве текучего вещества ("материал" поз.22) рекомендованы воскообразное или жидкое вещество. Устройство торможения поршня-разделителя поз.21 выполнено в виде предусмотренного на периферии поршня-разделителя деформируемого кольцевого обратноконического (т.е. с отрицательной конусностью) заплечика поз.14, являющегося выдающейся (развитой) частью поршня-разделителя. При ударе поршня-разделителя в конце рабочего хода в скат гильзы заплечик деформируется, поглощая, в дополнение к совершаемой работе сил трения, энергию удара порядка 160 Дж.

Тип патрона с "гидравлическим" поршнем, в сравнении с вариантами патрона с цельнометаллическим поршнем (см. прототип, Fig.1,2 и описанные выше российские аналоги) имеет преимущества в части экстракции стреляной гильзы (и, следовательно, автоматизации стрельбы), уменьшению металлоемкости поршня (и, следовательно, снижения энергии, подлежащей поглощению при ударе в скат гильзы).

Однако "механический" способ торможения поршня-разделителя в конце рабочего хода сопряжен с большими динамическими нагрузками на гильзу в районе ската, что обусловливает, в частности, существенную деформацию последней и выдвигает требование упрочнения и соответственно ухудшения компоновочных возможностей, весовых и экономических показателей патрона. В то же время, не используются в полной мере в целях торможения и поглощения энергии поршня-разделителя возможности использования текучего вещества. Таким образом, патрон-прототип при всех своих положительных качествах недостаточно совершенен.

Задача данного изобретения - улучшение технико-эксплуатационных характеристик "почти бесшумного" патрона за счет рационализации условий поглощения кинетической энергии поршня-разделителя в конце его рабочего хода и использование при этом гидродинамических и теплофизических свойств текучего вещества.

Решение поставленной задачи достигается тем, что в патроне, содержащем гильзу, снаряд, закрепленный в дульце гильзы, поршень-разделитель с диаметром, превышающим диаметр дульца, метательный заряд, размещенный между поршнем-разделителем и дном гильзы, устройство воспламенения метательного заряда, текучее вещество, преимущественно жидкость, размещенное между снарядом и поршнем-разделителем, а также устройство торможения поршня-разделителя, включающее в себя его выдающуюся (развитую) в направлении снаряда часть, последняя расположена напротив отверстия дульца и выполнена с возможностью сужения, по крайней мере, на конечном участке рабочего хода поршня-разделителя, минимального проходного сечения между ней и неподвижными элементами гильзы в районе ската и основания дульца с обеспечением тормозящего поршень-разделитель дросселирования потока текучего вещества в указанном сечении.

Решение поставленной задачи достигается также за счет дополнительных конструктивных признаков:
- при основной совокупности признаков выдающаяся (развитая) в направлении снаряда часть поршня-разделителя выполнена цилиндрической, по крайней мере, на некотором участке в своем основании, с возможностью входа указанного участка в дульце;
- при предыдущем дополнительном признаке выдающаяся (развитая) в направлении снаряда часть поршня-разделителя выполнена с возможностью входа цилиндрического ее участка в дульце с минимальным зазором, при этом предусмотрена система отверстий, включающая, по меньшей мере, одно поперечное сквозное отверстие у основания выдающейся (развитой) части и, по меньшей мере, одно продольное глухое отверстие со стороны ее торца, сообщающихся между собой с возможностью вытеснения текучего вещества непосредственно в заснарядное пространство;
- при предыдущем дополнительном признаке проходное сечение упомянутой системы отверстий в выдающейся (развитой) части поршня-разделителя меньше минимального, в каждый момент времени, проходного сечения зазора, образованного гильзой и цилиндрической поверхностью выдающейся (развитой) части поршня-разделителя на большем участке его рабочего хода;
- при первой совокупности дополнительных признаков (второй пункт формулы изобретения) выдающаяся (развитая) в направлении снаряда часть поршня-разделителя выполнена с возможностью входа ее цилиндрического участка в дульце с минимальным зазором, при этом в ней предусмотрен, по крайней мере, один продольный паз с возможностью вытеснения через него текучего вещества непосредственно в заснарядное пространство;
- при предыдущем дополнительном признаке проходное сечение упомянутого паза меньше минимального, в каждый момент времени, проходного сечения зазора, образованного гильзой и цилиндрической поверхностью выдающейся (развитой) части поршня-разделителя на большем участке его рабочего хода;
- при основной совокупности признаков или при первой совокупности дополнительных признаков (соответственно первый или второй пункты формулы изобретения) торцевая поверхность поршня-разделителя, прилегающая к боковой поверхности его выдающейся (развитой) части, выполнена конусной с образованием ската, аналогичного скату гильзы;
- при основной совокупности признаков дно гильзы выполнено с развитой периферийной частью, торец которой завальцован непосредственно под скатом гильзы с образованием одного из упомянутых элементов гильзы в районе ската и основания ее дульца;
- при предыдущем дополнительном признаке поршень-разделитель выполнен с уступом, охватывающим в конце его рабочего хода, неподвижный элемент гильзы образованный завальцовкой, с упором дна уступа во внутреннюю конусную поверхность упомянутого элемента, образованного завальцовкой;
- при предыдущем дополнительном признаке поверхность дна выступа и внутренняя конусная поверхность упомянутого элемента, образованного завальцовкой, выполнены эквидистантными.

Среди известных устройств и способов не обнаружены такие, совокупность существенных признаков которых совпадала бы с заявленной. В то же время, именно за счет последней достигается новый технический результат в соответствии с поставленной задачей.

Устройство бесшумного патрона пояснено чертежами, где
на фиг. 1 показан один из возможных вариантов конструкции патрона (с конической выдающейся частью поршня-разделителя), продольный разрез, где d_i - диаметры элементов устройства, а - характерный размер, определяющий проходное сечение истечению текучего вещества в заснарядное пространство; на фиг. 2 - фрагмент конструкции по фиг.1, при конечном положении поршня-разделителя (после выстрела); на фиг.3 - второй вариант патрона (с цилиндрической, на большем участке высоты, выдающейся частью поршня-разделителя и системой дросселирующих отверстий), продольный разрез, где d₀ - минимальный диаметр последних, h - высота цилиндрического участка выдающейся части поршня-разделителя; на фиг. 4 - фрагмент конструкции по фиг.3, при конечном положении поршня-разделителя (после выстрела); на фиг.5 - третий вариант патрона (с цилиндрической, на большем участке высоты, выдающейся частью поршня-разделителя и выполненным в нем продольным пазом), продольный разрез, где с - ширина паза, фрагмент продольного разреза; на фиг.6 - четвертый вариант патрона (с завальцовкой развитой части дна гильзы под ее скатом), продольный разрез; на фиг. 7 - фрагмент конструкции по фиг.6, при конечном положении поршня-разделителя (после выстрела).

Патрон (см. фиг.1) содержит гильзу бутылочного типа, состоящую из цилиндрической (или с небольшой конусностью) основной части 1 с внутренним диаметром d₁ и дна (донца) 2, надежно соединенных друг с другом, например посредством резьбового соединения 3. При этом на дне 2 резьба выполнена на ее периферийной части 4. Внутренняя поверхность части 1 может быть как цилиндрической, так и с небольшой конусностью. Она плавно переходит в дульце 5, образуя скат 6, преимущественно с конусностью Δ₁. Дульце 5 имеет внутренний диаметр d₂ и в него встроен снаряд (метаемый элемент, преимущественно пуля) 7 (снаряд 7 фиксируется обжимом дульца 5).

В дне 2 предусмотрено капсюльное гнездо 8 с кольцевым буртиком 9, куда встроен (через отверстие дульца 5) капсюль-воспламенитель 10 (типа "центробой" или иное устройство воспламенения метательных зарядов, например электрического действия) до его упора (посадки) на буртик 9. Последовательно ему установлена пробка 11 с наковальней (наковаленкой) 12 и затравочными отверстиями 13. Пробка 11 зафиксирована в осевом направлении завальцовкой 14 дна 2.

В заснарядном пространстве установлен, с упором заднего торца в торец периферийной части 4 дна 2, поршень-разделитель 15 с диаметром d₁, превышающим диаметр d₂ дульца. Поршень-разделитель 15 выполнен с выдающейся (развитой) в направлении снаряда 7 частью 16, расположенный напротив отверстия дульца 5 с конусностью α₂<α₁ (см. фиг.2) поверхности 17 и диаметрами основания и торца (вершины) d₃ и d₄ соответственно. Для облегчения поршня-разделителя 15 в нем может быть предусмотрена центральная выборка 18. Торцевая поверхность 19 поршня-разделителя 15 выполнена конусной (конусность α₃ на фиг. 2) с образованием ската, аналогичного скату 6 гильзы. Возможны варианты с α₃ = α₂ и несколько большим, в сравнении с Δ₁, значением Δ₂, т.е. с образованием клинового зазора 20 (см. фиг.2).

В пространстве между поршнем-разделителем 15 и снарядом 7 размещено текучее вещество 22, преимущественно жидкость. В качестве жидкости рекомендуется использование водоглицеринового раствора с антикоррозионной присадкой, преимущественно в эвтектической пропорции глицерина и воды (примерно 70 и 30% соответственно) или иной жидкости со сжимаемостью, меньшей, чем у воды. Допускается применение и чистого глицерина.

Характерный размер а (см. фиг.1) определяет минимальное (при исходном положении поршня-разделителя 15) проходное сечение S между частью 16 поршня-разделителя 15 и неподвижными элементами гильзы в районе ската 6 и основания дульца 5. В данной конструкции таким неподвижным элементом является сама гильза в начале ската 6.

Таким образом, часть 16 выполнена с возможностью сужения, по крайней мере, на конечном участке рабочего хода поршня-разделителя 15, проходного сечения до значений, обеспечивающих дросселирование потока вещества 22 в проходном сечении, с вытеснением непосредственно в заснарядное пространство. Часть 16, дульце 5 со скатом 6 и вещество 22 совместно образуют устройство торможения поршня-разделителя 15.

Во втором варианте конструктивного исполнения (см. фиг.3) часть 16 выполнена с цилиндрической поверхностью 17, по крайней мере, на некотором участке h (см. фиг.4) в основании (d₃=d₄) с возможностью входа указанного участка в дульце 5 с частичным перекрытием отверстия последнего по длине и образованием минимального кольцевого зазора в конце рабочего хода поршня-разделителя 15. При этом предусмотрена система отверстий, включающая, по меньшей мере, одно поперечное сквозное отверстие 23 у основания части 16 и, по меньшей мере, одно продольное глухое отверстие 24 со стороны ее торца (в данном примере - осевое отверстие), сообщающихся между собой с возможностью вытеснения вещества 22 непосредственно в заснарядное пространство.

Рекомендуется выполнение проходного сечения системы отверстий 23, 24, определяемое диаметром d₀ отверстия 24, меньше минимального, в каждый момент времени, проходного сечения зазора, образованного поверхностью 17 и гильзой 1 на большем участке рабочего хода поршня-разделителя 15.

В третьем варианте конструктивного исполнения (см. фиг.5) часть 16 также выполнена с цилиндрической поверхностью 17, по крайней мере, на некотором участке h с возможностью входа указанного участка в дульце 5 с частичным перекрытием отверстия последнего по длине и образованием минимального кольцевого зазора в конце рабочего хода поршня-разделителя 15. Однако при этом вместо системы отверстий 23, 24 в части 16 предусмотрен продольный паз 25 шириной с в обеспечение проходного сечения, аналогичного проходному сечению упомянутой системы отверстий, с возможностью вытеснения вещества 22 непосредственно в заснарядное пространство. В данном примере показан паз 25 простейшей формы. Не исключены подварианты устройства с клиновидным (сужающимся в направлении от торца части 16) или фасонным (с еще большим разнообразием форм) пазом 25 (не показаны). В принципе, возможна и система нескольких пазов (также не показано).

В четвертом варианте конструктивного исполнения (см. фиг.6) дно 2 выполнено с развитой периферийной частью 3 и торец последней завальцован (завальцовка 26) непосредственно под скатом 4 гильзы 1, которая, в свою очередь, выполнена, в отличие от части 3, преимущественно тонкостенной с завальцовкой в кольцевые канавки 27, предусмотренные в дне 2.

В этом конструктивном варианте поршень-разделитель 15 может быть выполнен с уступом (поверхности 28, 29) диаметром d₆>d₄, охватывающим, в конце его рабочего хода, завальцованный торец 26 части 3 гильзы, который в данном случае выступает в качестве упомянутого неподвижного элемента гильзы. При этом обеспечен упор дна 29 уступа во внутреннюю конусную поверхность завальцованного торца 26. Рекомендуется выполнение поверхности 29 и внутренней конусной поверхности завальцованного торца 26 эквидистантными.

Описанные примеры конструктивного выполнения заявляемого устройства не исключают других возможных вариантов в рамках формулы изобретения.

Устройство работает следующим образом.

При ударе бойка в капсюль-воспламенитель 10 осевое смещение последнего в направлении поршня-разделителя 15 предотвращается пробкой 11 и завальцовкой 14.

Срабатывание капсюля-воспламенителя (или иного аналогичного устройства) 10 и последующее горение метательного заряда 21 вызывает резкое возрастание давления за поршнем-разделителем 15. Последний передает давление на вещество 22, которое, в свою очередь, под давлением выталкивает снаряд 7 в ствол оружия (в частности, в нарезной ствол). Указанное действие вещества 22, а следовательно, и разгон снаряда 7 продолжается и в стволе. При использовании водоглицериновой смеси или ее аналогов существенного их сжатия не происходит. Вытеснение вещества 22 из гильзы 1 происходит, таким образом, на всем рабочем ходе поршня-разделителя 15, т.е. до ограничения его рабочего хода скатом 6 в первых двух вариантах патрона (см. фиг.2, 4) или завальцованным торцом 26 в четвертом варианте патрона (см. фиг.7).

По мере продвижения поршня-разделителя 15 минимальное проходное сечение, определяемое характерным размером S (см. фиг.1, 2) и являющееся функцией смещения поршня-разделителя 15 и геометрии устройства, уменьшается. На конечном участке рабочего хода часть 16 входит в дульце 5 гильзы (см. фиг.2). При этом уменьшение величины S становится достаточным для существенного увеличения сопротивления истечению вещества 22 непосредственно в заснарядное пространство за счет дросселирования, тормозящего поршень-разделитель 15. Сочетание конусности Δ₂ с цилиндрической поверхностью отверстия дульца 5 обусловливает продолжающееся уменьшение величины S (в диапазоне существенного сопротивления) вплоть до конца рабочего хода. Таким образом, кинетическая энергия поршня-разделителя эффективно гасится путем ее преобразования в кинетическую и внутреннюю энергию вещества 22.

За счет торможения, а также конусности поверхности 19 и ее эквидистантности с поверхностью ската 6 удар поршня-разделителя 15 в скат гильзы 1 существенно смягчен.

В варианте устройства по фиг.3 при входе цилиндрического участка 17 выдающейся части 16 поршня-разделителя 15 в отверстие дульца 5 поток вещества 22 начинает дросселироваться через систему сообщающихся отверстий 23, 24. При превышении проходного сечения системы отверстий 23, 24 над проходным сечением кольцевого зазора между поверхностью 17 и внутренней поверхностью отверстия дульца 5 сопротивление в устройстве торможения определяется, в основном, дросселированием через систему 23, 24.

В варианте устройства по фиг.5 при входе цилиндрического участка 17 выдающейся части 16 поршня-разделителя 15 в отверстие дульца 5 поток вещества 22 начинает дросселироваться через еще не перекрытую дульцем 5 часть паза 25, уменьшающуюся по мере продвижения поршня-разделителя 15. При клиновидном или фасонном (с соответствующим профилем) пазе 25 имеет место еще более интенсивное уменьшение проходного сечения как функция хода поршня-разделителя 15 (и соответственно функция времени). Если указанное проходное сечение, образованное пазом 25, превышает кольцевой зазор между поверхностью 17 и внутренней поверхностью отверстия дульца 5, то сопротивление в устройстве торможения определяется (как и в предыдущем варианте устройства), в основном, дросселированием через паз 25. При сплошном одиночном пазе (см. фиг.5) возможно распирание двух частей, отделенных пазом 25, под давлением вещества 22 с их поджатием к поверхности отверстия дульца 5, что обусловливает дополнительное сопротивление движению поршня-разделителя на конечном участке рабочего хода.

В варианте устройства по фиг.6 поршень-разделитель 15 упирается в конце своего рабочего хода дном 29 уступа в завальцованный торец 26. При этом сила остаточного удара воспринимается относительно жестким (в сравнении с основной частью - оболочкой гильзы 1) дном 2 (через его развитую часть 3 (см. фиг.6, 7), экранируя скат 4.

Использование заявляемого устройства позволяет улучшить технико-эксплуатационные характеристики "почти бесшумного" патрона за счет рационализации условий поглощения кинетической энергии поршня-разделителя 15 в конце его рабочего хода и использование при этом гидродинамических и тепло-физических свойств текучего вещества 22.4

Патрон относится к боеприпасам, конкретно к патронам боевого и охотничьего нарезного и гладкоствольного автоматического, полуавтоматического и неавтоматического стрелкового оружия. Патрон содержит гильзу, снаряд, преимущественно пулевой, поршень-разделитель, метательный заряд с устройством его воспламенения (капсюлем), текучее вещество (преимущественно жидкость), заполняющее пространство между снарядом и поршнем-разделителем, а также устройство торможения поршня-разделителя, включающее в себя его выдающуюся (развитую) часть, которая расположена напротив отверстия дульца и выполнена с возможностью сужения, по крайней мере, на конечном участке рабочего хода поршня-разделителя, минимального проходного сечения между ним и неподвижными элементами гильзы в районе ската и основания дульца с обеспечением тормозящего поршень-разделитель дросселирования потока текучего вещества в указанном сечении. В первом варианте конструкции патрона поршень-разделитель тормозится, преимущественно на конечном участке своего рабочего хода, дросселированием потока текучего вещества в зазоре между конусной поверхностью развитой части поршня-разделителя и поверхностью отверстия дульца. Во втором и третьем вариантах конструкции - преимущественно дросселированием в системе сообщающихся отверстий или продольного паза соответственно, предусмотренных в выдающейся части поршня-разделителя, которая выполнена цилиндрической. Четвертый вариант конструкции характеризуется обеспечением экранирования ската гильзы завальцованным торцом развитой части дна гильзы. Использование изобретения позволяет улучшить технико-эксплуатационных характеристики патрона за счет рационализации условий поглощения кинетической энергии поршня-разделителя в конце его рабочего хода и использование при этом гидродинамических и теплофизических свойств текучего вещества. 9 з.п. ф-лы, 7 ил.

1. Патрон, содержащий гильзу, снаряд, закрепленный в дульце гильзы, поршень-разделитель с диаметром, превышающим диаметр дульца, метательный заряд, размещенный между поршнем-разделителем и дном гильзы, устройство воспламенения метательного заряда, текучее вещество, преимущественно жидкость, размещенное между снарядом и поршнем-разделителем, а также устройство торможения поршня-разделителя, включающее в себя его выдающуюся в направлении снаряда часть, отличающийся тем, что выдающаяся в направлении снаряда часть поршня-разделителя расположена напротив отверстия дульца и выполнена с возможностью сужения, по крайней мере, на конечном участке рабочего хода поршня-разделителя, минимального проходного сечения между ней и неподвижными элементами гильзы в районе ската и основания дульца с обеспечением тормозящего поршень-разделитель дросселирования потока текучего вещества в указанном сечении.2. Патрон по п.1, отличающийся тем, что выдающаяся в направлении снаряда часть поршня-разделителя выполнена цилиндрической, по крайней мере, на некотором участке в своем основании, с возможностью входа указанного участка в дульце.3. Патрон по п.2, отличающийся тем, что выдающаяся в направлении снаряда часть поршня-разделителя выполнена с возможностью входа ее цилиндрического участка в дульце с минимальным зазором, при этом предусмотрена система отверстий, включающая, по меньшей мере, одно поперечное сквозное отверстие у основания выдающейся части и, по меньшей мере, одно продольное глухое отверстие со стороны ее торца, сообщающихся между собой с возможностью вытеснения текучего вещества через указанную систему отверстий непосредственно в заснарядное пространство.4. Патрон по п.3, отличающийся тем, что проходное сечение упомянутой системы отверстий в выдающейся части поршня-разделителя меньше минимального в каждый момент времени проходного сечения зазора, образованного гильзой и цилиндрической поверхностью выдающейся части поршня-разделителя на большем участке его рабочего хода.5. Патрон по п.2, отличающийся тем, что выдающаяся в направлении снаряда часть поршня-разделителя выполнена с возможностью входа ее цилиндрического участка в дульце с минимальным зазором, при этом в ней предусмотрен, по крайней мере, один продольный паз с возможностью вытеснения через него текучего вещества непосредственно в заснарядное пространство.6. Патрон по п.5, отличающийся тем, что проходное сечение упомянутого паза меньше минимального в каждый момент времени проходного сечения зазора, образованного гильзой и цилиндрической поверхностью выдающейся части поршня-разделителя на большем участке его рабочего хода.7. Патрон по п.1 или 2, отличающийся тем, что торцевая поверхность поршня-разделителя, прилегающая к боковой поверхности его выдающейся части, выполнена конусной, с образованием ската, аналогичного скату гильзы.8. Патрон по п.1, отличающийся тем, что дно гильзы выполнено с развитой периферийной частью, торец которой завальцован непосредственно под скатом гильзы с образованием одного из упомянутых элементов гильзы в районе ската и основания ее дульца.9. Патрон по п.8, отличающийся тем, что поршень-разделитель выполнен с уступом, охватывающим в конце его рабочего хода неподвижный элемент гильзы, образованный завальцовкой, с упором дна уступа во внутреннюю конусную поверхность упомянутого элемента, образованного завальцовкой.10. Патрон по п.9, отличающийся тем, что поверхность дна уступа и внутренняя конусная поверхность упомянутого элемента, образованного завальцовкой, выполнены эквидистантными.