СПОСОБ ПОВЫШЕНИЯ ДАЛЬНОСТИ СТРЕЛЬБЫ ГАРПУНА ПОДВОДНОГО РУЖЬЯ И ТОЧНОСТИ ПОПАДАНИЯ ЕГО В ЦЕЛЬ И УСТРОЙСТВО (ВАРИАНТЫ) ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ Российский патент 2004 года по МПК F42B10/38 A01K81/04 

Изобретение относится к области спортивного снаряжения и касается вопроса повышения дальности стрельбы гарпуна подводного ружья и точности его попадания в цель.

Известен способ повышения дальности стрельбы гарпуна подводного ружья путем создания вокруг его корпуса воздушной полости-каверны, которая образуется в процессе движения в водной среде гарпуна, у которого в носовой части установлен обтекаемый остроконечный наконечник, за счет обтекания потоком воды наконечника-кавитатора. Благодаря этому часть корпуса гарпуна движется, находясь в воздушной полости, испытывая существенно меньшее сопротивление, чем при движении в водной среде и за счет этого возрастает дальность движения гарпуна в воде. (Заявка Франции №2458998, МПК⁶, А 01 К 81/06).0днако каверна вокруг корпуса гарпуна создается только при больших скоростях его движения в начальный момент после стрельбы. Кроме того, она простирается не на всю длину корпуса гарпуна, поэтому большая часть корпуса гарпуна испытывает сопротивление трения со стороны воды.

Известен также способ повышения дальности стрельбы и точности попадания в цель гарпуна подводного ружья по заявке РФ №95118762 от 04.11.95. МПК⁶ А 01 К 81/06 (патент РФ №2093983), согласно которому воздушную каверну вокруг корпуса гарпуна создают искусственно путем подачи сжатого воздуха из полости гарпуна через каналы, образованные в корпусе носовой части гарпуна по периметру окружности, в пространство за остроконечным кавитатором-наконечником, установленным в носовой части наконечника гарпуна - прототип. Благодаря этому процесс образования каверны в меньшей степени зависит от скорости движения гарпуна, каверна становится длиннее и охватывает большую поверхность корпуса гарпуна, чем каверна в случае естественного ее образования. В результате чего повышается дальность стрельбы гарпуна и точность его попадания в цель.

Известен гарпун для подводного ружья, содержащий корпус, который состоит из хвостовика с линем и носовой части, соединенный со съемным наконечником, содержащим шарнирно закрепленный в нем флажок для удержания добычи и выполненным со сквозным центральным отверстием и сообщенными с ним воздушными каналами для подачи воздуха из полости корпуса гарпуна в пространство за остроконечным наконечником-кавитатором, размещенным в упомянутом сквозном отверстии, причем корпус гарпуна по всей длине выполнен полым (Патент РФ 2093983) - прототип.

Однако известные способ и устройство имеют ряд недостатков. Так, каверна вокруг корпуса гарпуна не при всех скоростях его движения в водной среде имеет достаточную длину и устойчивость. Каверна охватывает не всю длину гарпуна. Вследствие чего его дальность боя и точность попадания в цель не являются оптимальными. Расход газа для создания искусственной каверны вокруг корпуса гарпуна зависит от скорости движения гарпуна.

Кроме того, каверна вокруг гарпуна образуется только до снижения скорости его движения в воде, которой соответствует сила сопротивления наконечника-кавитатора, достаточная для утапливания наконечника-кавитатора со штоком и открытия тем самым газовых каналов для подачи газа в пространство за наконечником-кавитатором, после чего каверна исчезает и в результате дальность боя гарпуна и точность его попадания в цель снижаются.

У известного гарпуна для создания и поддержания искусственной каверны вокруг его корпуса при его движении в воде необходимо подавать достаточное количество газа, которое надо аккумулировать в полости гарпуна и которое занимает значительный объем. Масса такого гарпуна становится существенно меньше массы гарпуна традиционного типа с аналогичными размерами, поэтому такой гарпун при выстреле имеет меньшую кинетическую энергию, чем традиционный гарпун, а следовательно - и малую дальность боя. Такой гарпун эффективен только при его использовании для стрельбы из мощных пневматических, гидропневматических или пороховых подводных ружей.

Наряду с этим, у наконечника гарпуна весьма вероятен отказ в работе при возможном его ударе о камень на дне водоема или в другой нештатной ситуации.

Задачей заявляемого изобретения является повышение эффективности использования гарпуна путем увеличения дальности его боя и точности попадания в цель.

Для достижения указанного технического результата в известном способе повышения дальности стрельбы гарпуна подводного ружья и точности попадания его в цель, подачу газа в пространство за носиком-кавитатором для образования искусственной газовой каверны осуществляют с секундным расходом q, определенным соотношением

q=kV₀d²,

где V₀ - наибольшая скорость гарпуна при выстреле;

d - диаметр носика-кавитатора;

k - коэффициент, зависящий от соотношения наибольшей скорости гарпуна V₀ и диаметра носика-кавитатора d, равный 1-10.

При этом подачу газа для образования искусственной воздушной каверны вокруг корпуса гарпуна осуществляют из полости в корпусе гарпуна.

Кроме того, имеется возможность подачи газа для образования искусственной каверны дополнительно по линю-шлангу из подводного ружья.

Известный гарпун подводного ружья снабжен размещенным в корпусе его съемного наконечника ресивером со сжатым газом с поршнем, установленным подвижно внутри ресивера, имеющим шток, выполненный в виде возвратного клапана для перекрытия сквозного центрального отверстия наконечника, причем конец штока расположен внутри упомянутого сквозного центрального отверстия, а в корпусе ресивера имеется центральное отверстие с невозвратным клапаном для зарядки ресивера газом повышенного давления и в задней части корпуса ресивера образовано выпускное отверстие для сообщения полости ресивера с внешней средой. При этом за ресивером размещен стопорный клапан для перекрытия указанного выпускного отверстия, установленный подвижно на корпусе наконечника. Наконечник оснащен съемным стопорным устройством для фиксирования упомянутого стопорного клапана, при этом соотношение максимального диаметра носика-кавитатора d_{max нк} и максимального наружного диаметра ресивера d_{mах нр} (d_{mах нк} /d_{max нр}) составляет 0,5-1,5, а соотношение отстояния ΔL от максимального наружного диаметра корпуса ресивера d_{max нр} до носика-кавитатора(ΔL/d_{mах нр}) составляет 0-10.

Кроме того, полость ресивера гарпуна через отверстие с невозвратным клапаном сообщена линем-шлангом с источником газа повышенного давления в подводном ружье.

Известный гарпун подводного ружья снабжен размещенными в корпусе съемного наконечника сменным ресивером со сжатым газом, имеющим невозвратный клапан, толкателем с разжимной пружиной, расположенным за сменным ресивером и контактирующим с ним, прижимной пружиной и клапаном со сквозными перепускными отверстиями и штоком, установленными в передней части ресивера со стороны его невозвратного клапана. При этом гарпун имеет связанный с толкателем стопор-зацеп.

Подача газа для образования искусственной газовой каверны вокруг корпуса гарпуна с расходом, определенным соотношением q=kV₀d², обеспечивает наилучшие условия создания каверны, охватывающей максимальную площадь поверхности гарпуна в широком диапазоне скоростей гарпуна и диаметра носика-кавитатора гарпуна.

Осуществление подачи газа для образования искусственной газовой каверны по линю-шлангу из подводного ружья обеспечивает увеличение дальности боя гарпуна и соответственно точности его попадания в цель.

Снабжение гарпуна ресивером со сжатым газом позволяет аккумулировать в корпусе гарпуна сжатый газ, необходимый для создания и поддержания искусственной газовой каверны вокруг корпуса гарпуна при его движении в воде, а также за счет обеспечения увеличения массы гарпуна повысит его кинетическую энергию, чем у традиционного гарпуна.

Наличие в полости ресивера поршня со штоком обеспечивает перекрытие центрального отверстия для подачи газа за носиком-кавитатором, а расположение конца штока в упомянутом центральном отверстии необходимо для центровки клапана, перекрывающего это отверстие.

Наличие линя-шланга, соединенного с ресивером и источником газа повышенного давления в подводном ружье позволяет увеличить объемный расход газа для образования искусственной каверны вокруг корпуса гарпуна.

Снабжение гарпуна сменным ресивером со сжатым газом дает возможность использования в качестве ресивера готовых газовых баллончиков с невозвратным клапаном, заполненных сжатым газом.

Наличие в толкателе разжимной пружины обеспечивает перемещение сменного ресивера в сторону клапана со сквозными перепускными отверстиями, и за счет давления его штока на невозвратный клапан сменного ресивера обеспечивается сообщение полости ресивера через сквозное отверстие и каналы для выхода газа с внешней средой за носиком-кавитатором.

Сущность изобретения поясняется чертежом, где на фиг.1 и фиг.2 представлены общие виды вариантов предлагаемых гарпунов с продольным разрезом съемного наконечника, поясняющими возможность реализации способа повышения дальности стрельбы гарпуна и точности его попадания в цель, и сами устройства гарпунов.

Гарпун подводного ружья (фиг.1) имеет корпус 1, который состоит из хвостовика 2 с линем 3, прикрепленным к стабилизатору 4, расположенному на корпусе 1 гарпуна. В носовой части корпуса 1 гарпуна имеется съемный наконечник 5, содержащий шарнирно закрепленный в нем флажок 6 для удержания добычи и остроконечный носик-кавитатор 7, выполненный в форме тела вращения. В съемном наконечнике 5 выполнено центральное сквозное отверстие 8 и сообщенные с ним сквозные газовые каналы 9 для подачи газа в пространство за носиком-кавитатором 7. Гарпун снабжен размещенным в корпусе съемного наконечника 5 ресивером 10 со сжатым газом, внутри которого имеется подвижно установленный с возможностью возвратно-поступательного перемещения поршень 11, имеющий шток 12, выполненный в виде возвратного клапана 13 для перекрытия центрального сквозного отверстия 8 съемного наконечника 5. Конец 13 штока 12 расположен внутри сквозного центрального отверстия 8. В стенке ресивера 10 имеется отверстие 15, оборудованное невозвратным клапаном 16, для зарядки ресивера газом повышенного давления, а в стенке задней части ресивера 10 образовано выпускное отверстие 17 для сообщения полости ресивера 10 с внешней средой после выстрела гарпуна.

На корпусе съемного наконечника 5, за ресивером 10, размещен стопорный клапан 18 для перекрытия выпускного отверстия 17 ресивера 10 до момента выстрела гарпуна, установленный подвижно. Стопорный клапан 18 зафиксирован съемным стопорным устройством 19.

Максимальное значение диаметра носика-кавитатора 7 составляет 0,5-1,5 максимального диаметра корпуса ресивера 10, а значение отстояния от носика-кавитатора до максимального наружного диаметра корпуса ресивера 10 составляет 0-10 максимального наружного диаметра корпуса ресивера 10.

Кроме того, полость ресивера 10 гарпуна через отверстие 14 с невозвратным клапаном 15 сообщена линем-шлангом 3 с источником газа повышенного давления в подводном ружье (не показаны).

Гарпун 1 подводного ружья (фиг.2) имеет размещенные в корпусе съемного наконечника 5 сменный ресивер 20 со сжатым газом, имеющий невозвратный клапан 21, толкатель 22 с разжимной пружиной 23, который расположен подвижно за сменным ресивером 20 и контактирует с ним. В корпусе съемного наконечника 5, со стороны невозвратного клапана 21 сменного ресивера 20, размещена отжимная пружина 24, прижимающая сменный ресивер 20 к толкателю 22, и клапан 25 со сквозными перепускными отверстиями 26 и штоком 27 для отжима невозвратного клапана 21 сменного ресивера 20. Гарпун имеет связанный с толкателем 22 стопор-зацеп 28.

Реализация предлагаемого способа и работа устройства осуществляется следующим образом.

До выстрела (фиг.1) наконечник 5 с ресивером 10 отделены от гарпуна, и через отверстие 15 с невозвратным клапаном 16 осуществляется зарядка ресивера газом повышенного давления, в результате чего в нем аккумулируется сжатый газ. Стопорный клапан 18, благодаря сменному стопорному устройству - фиксатору 19, перекрывает выпускное отверстие 17, исключая тем самым сообщение полости ресивера 10 с внешней средой (см. фиг.), а поршень 11, перемещаясь в ресивере 10 вправо, перекрывает возвратным клапаном 13 сквозное центральное отверстие 8 съемного наконечника 5. Указанное перемещение поршня 11 обеспечивается величиной зазора между поршнем 11 и внутренней поверхностью ресивера 10 таким образом, чтобы при зарядке ресивера 10 расход проходящего через невозвратный клапан 16 превышал расход проходящего через зазор поршня газа, и тогда разница давлений слева и справа от поршня 11 (см. фиг.1) обеспечит его движение вперед до тех пор, пока возвратный клапан 13 не упрется в седло клапана и не перекроет центральное сквозное отверстие 8 наконечника 5. Ресивер 10 при этом заряжается до требуемой величины давления газа.

По окончании зарядки ресивера 10 сжатым газом съемный наконечник 5 закрепляется на гарпуне, и гарпун заряжается в подводное ружье. При этом стопорный клапан 18 упирается в надульник ружья (не показан) и держит в перекрытом состоянии выпускное отверстие 17. При выстреле стопорный клапан 18 перестает упираться в надульник ружья (не показан) и смещается назад до упора. При этом открывается выпускное отверстие 17 и воздух из объема слева от поршня 11 выходит в окружающее пространство (в воду). Вследствие разницы давлений слева и справа от поршня 11, поршень перемещается влево. При этом шток 12 также перемещается вместе с поршнем 11 и открывает сквозное центральное отверстие 8 съемного наконечника 5. Воздух через указанное отверстие 8 и сквозные газовые каналы 9 поступает в пространство позади носика-кавитатора 7, что обеспечивает создание и поддержание каверны вокруг гарпуна в процессе его движения в водной среде. В процессе движения гарпуна в воде за нносиком-кавитатором 7 образуется область пониженного давления, в которую выходит через сквозные газовые каналы 9 газ из ресивера 10 и создает вокруг корпуса гарпуна искусственную каверну, исключающую контакт корпуса с водой.

В устройстве (фиг.2) после фиксации корпуса гарпуна в подводном ружье стопор-зацеп 28 удерживает толкатель 22 в положении, при котором разжимная пружина 23 находится в сжатом состоянии. После этого в корпус наконечника 5 вкладывается заполненный сжатым газом сменный ресивер 20, который прижимается к толкателю 22 отжимной пружиной 24.

При выстреле стопор-зацеп 28 перестает держать толкатель 22 и под действием разжимной пружины 23 толкателя 22 сменный ресивер 20 перемещается вперед в направлении клапана 25, сжимая отжимную пружину 24, шток 27 отжимает невозвратный клапан 21 сменного ресивера 20, из которого поступает газ, проходя через сквозные перепускные отверстия 26 клапана 25, в центральное сквозное отверстие 8 съемного наконечника 5, откуда затем через сквозные газовые каналы 9 газ выходит в пространство позади носика-кавитатора 7, за которым образуется область пониженного давления. В результате выхода газа во внешнюю среду вокруг корпуса гарпуна создается искусственная каверна, изолирующая поверхность корпуса гарпуна от воды. Вследствие этого существенно снижается сопротивление гарпуна о воду, что обеспечивает повышение дальности его движения в воде и точности попадания в цель.

В результате опытных стрельб предлагаемых гарпунов по предлагаемому способу образования газовой каверны вокруг его корпуса, проведенных в условиях бассейна и в естественной акватории, дальность его боя в 1,5-1,8 раза оказывается выше дальности стрельбы традиционного гарпуна с образованием газовой каверны по традиционному известному способу. Подтверждена пригодность устройства для образования каверны при стрельбе из ружей, имеющих незначительную максимальную скорость гарпуна при выстреле. При этом точность попадания гарпуна в цель становится выше на 15-20%.

Установлена зависимость между скоростью гарпуна подводного ружья, диаметром носика-кавитатора и необходимым секундным расходом воздуха, а именно q=kV₀d², где V₀ - наибольшая скорость гарпуна при выстреле, м/с; d - диаметр носика-кавитатора, м; k - коэффициент, зависящий от соотношения наибольшей скорости гарпуна V₀ и диаметра носика-кавитатора d, равный 1-10. Гарпун подводного ружья оснащен в передней части наконечником с носиком-кавитатором. Внутренняя полость корпуса представляет собой ресивер, в котором установлен поршень, делящий ресивер на две полости и соединенный со штоком. В задней полости ресивера имеется зарядный клапан, а также выпускное отверстие для сообщения этой полости с водной средой, перекрываемое с внешней стороны корпуса наконечника стопорным клапаном. В передней полости ресивера имеется сквозное отверстие, в которое входит шток своим меньшим диаметром, а большим - перекрывает его, т.е. образует обратный клапан, сопряженный с каналами подачи воздуха в окружающую среду. В переднюю полость ресивера воздух при зарядке поступает за счет наличия небольшого зазора между поршнем и корпусом ресивера. Оптимальное соотношение максимального диаметра носика-кавитатора и наибольшего диаметра корпуса наконечника составляет 0,5-1,5, а оптимальное отношение расстояния от основания носика-кавитатора до наибольшего диаметра корпуса наконечника к этому диаметру находится в пределах от 0 до 10. Это позволяет повысить дальность стрельбы гарпуном из подводного ружья и повысить точность его попадания в цель за счет снижения гидродинамического сопротивления гарпуна при его движении по инерции в водной среде и за счет создания устойчивой осесимметричной каверны вокруг корпуса гарпуна. 3 с. и 3 з.п. ф-лы, 2 ил.

1. Способ повышения дальности стрельбы гарпуна подводного ружья и точности попадания его в цель, согласно которому снижают сопротивление его движения в воде, для чего образуют вокруг корпуса гарпуна искусственную газовую каверну путем подачи в процессе его движения в воде газа в пространство за носиком-кавитатором, установленным в носовой части наконечника гарпуна, из источника газа повышенного давления, отличающийся тем, что подачу газа за носик-кавитатор для образования искусственной газовой каверны осуществляют с секундным расходом q, определяемым соотношением

q=kV₀d²,

где V₀ - наибольшая скорость гарпуна при выстреле, м/с;

d - диаметр носика-кавитатора, м;

k - коэффициент, зависящий от соотношения наибольшей скорости гарпуна V₀ и диаметра носика-кавитатора d, равный 1-10.