ПАТРОН С НЕЛЕТАЛЬНО ПОРАЖАЮЩИМ ЭЛЕМЕНТОМ Российский патент 2005 года по МПК F42B5/02 

Изобретение относится к патронам с нелетально поражающими элементами, преимущественно эластичными, для крупнокалиберного огнестрельного оружия (карабинов, гранатометов и т.п.).

Патроны с нелетально поражающими эластичными элементами нашли широкое распространение во всем мире как эффективное средство борьбы милиции (полиции) и спецподразделений других силовых структур с правонарушителями и террористами.

Их поражающее действие проявляется через удельную энергию удара (отношение энергии движения эластичного элемента к площади поверхности его взаимодействия с целью), при которой возникает болевой шок, но исключается летальный исход и нанесение значительных увечий и травм. Учитывая, что правонарушители (цель) могут иметь различную экипировку, в том числе летом зимнюю, а зимой летнюю, для обеспечения этого условия необходимо увеличивать кинетическую энергию эластичного элемента и площадь его взаимодействия с целью до максимально возможных величин, при которых нет травм и увечий, но цель теряет способность к активным действиям, например сбита с ног. При этом следует иметь в виду, что для реализации таких возможностей эластичного элемента необходимо, чтобы его баллистические характеристики (дульная скорость, масса и коэффициент аэродинамического сопротивления) соответствовали прицелу оружия, т.е. были такими же, как у других тел, метаемых из этого оружия, и имели минимальный разброс дульной скорости.

Известные патроны с нелетально поражающими эластичными элементами, по мнению авторов и заявителя предлагаемого изобретения, этим требованиям в полном объеме не удовлетворяют, поскольку основаны только на естественной эластичности материала поражающих элементов, которая снижается со снижением температуры, и при том в них деформируемость поражающих элементов вынужденно уменьшают различными конструктивными мероприятиями, направленными на решение других задач, например на снижение влияния перегрузки при выстреле на деформацию поражающего элемента в стволе оружия, на увеличение устойчивости поражающего элемента, на траекторию его полета к цели т.д.

Так, например, в известном патроне с нелетально поражающим эластичным элементом (1) к гранатомету, выбранном авторами и заявителем предлагаемого изобретения в качестве его аналога, деформируемость поражающего элемента сферической формы существенно снижена за счет пластикового поршня, вдавливаемого давлением пороховых газов метательного заряда, сгорающего в камере высокого давления штатной гильзы, со значительным натягом в свободную полость поражающего элемента. Применение поршня оправдано тем, что он создает благоприятные условия для одновременного воспламенения всех частей метательного заряда и его стабильного и практически полного сгорания в ограниченном поршнем объеме камеры высокого давления гильзы, чем обеспечивается поражающему элементу стабильная дульная скорость, мало зависящая от температуры. Стабильность траектории этого поражающего элемента обеспечивается его сферической формой. Кроме того, низкая плотность материала, из которого изготовлен поражающий элемент (резина, пористый пластик), резко снижает его массу. Поэтому он быстро теряет скорость на траектории полета, и следовательно, им можно прицельно стрелять только на небольшие дальности и при этом с незначительным ударным воздействием на цель.

В другом известном патроне с нелетально поражающим элементом (2) к гранатомету, выбранном авторами и заявителем настоящего предлагаемого изобретения в качестве его прототипа, также применена штатная гильза, в которой метательный заряд отделен перфорированной перегородкой от камеры низкого давления, в которой установлена хвостовая часть удлиненного поражающего элемента с полусферическим передним торцом. Поражающий элемент состоит из пластикового корпуса, на котором отформован кольцевой ведущий поясок и к переднему торцу которого неподвижно присоединен монолитный, обтекаемой формы наконечник из эластичного материала - резины с жесткостью 45 по дурометру.

Характеристики патрона-прототипа:

- длина поражающего элемента и его форма соответствует таким же показателям гранат других патронов, применяемых в этом гранатомете, поэтому аэродинамическое сопротивление воздуха для них одинаковое;

- стабилизация поражающего элемента вращением обеспечивает ему встречу с целью только эластичным наконечником;

- масса (96 г) и дульная скорость (54,7 м/с)поражающего элемента обеспечивают прицельную стрельбу на дальность 50-100 м: на меньшей дальности возможны тяжелые увечья и травмы, на большей из-за падения скорости он не имеет кинетической энергии, достаточной для выведения цели из строя.

Для сравнения, например, известный патрон (3) с кумулятивной гранатой к тому же гранатомету полностью соответствует прицелу оружия и сообщает гранате массой 180 г дульную скорость76 м/с, с которой она летит на дальность 400 м.

Сравнительный анализ патронов по критерию «кинетическая энергия метаемого тела в дульный момент» показывает, что масса метательного заряда в патроне с эластичным элементом в 1,9 раза меньше штатной. В силу этого в штатной гильзе снижается плотность заряжания, резко возрастает неодновременность воспламенения и снижается стабильность горения заряда, что приводит к повышенным разбросам дульной скорости эластичного элемента и повышению ее зависимости от температуры.

Задачей настоящего предлагаемого изобретения является устранение недостатков известных патронов с нелетально поражающими эластичными элементами, а именно увеличение дальности прицельной стрельбы и ударного воздействия на цель без повышения травмоопасности для нее.

Предпосылки для решения этой задачи имеются:

- простой расчет показывает, что для эластичного элемента патрона-прототипа можно увеличить массу до 180 г и дульную скорость до 76 м/с, если сохранить при этом удельную энергию его соударения с целью неизменной. Для этого достаточно дать эластичному элементу возможность деформироваться в поперечном направлении с увеличением его диаметра в зоне контакта с целью в 1,9 раза и обеспечить при этом предпочтительно постепенную передачу кинетической энергии от поражающего элемента на поверхность цели. В отношении необходимой для этого степени упругой деформации в 90% необходимо отметить, что этому требованию отвечают практически все отечественные марки резины и изделия из них;

- возможность обеспечения стабильной дульной скорости эластичного элемента с низкой ее зависимостью от температуры показана в аналоге предлагаемого изобретения.

Согласно предлагаемому изобретению, решение поставленной задачи достигается тем, что в патроне с нелетально поражающим элементом, содержащем гильзу с метательным зарядом и удлиненный поражающий элемент с ведущим пояском, включающий пластиковый корпус, частично утопленный в гильзу, и наконечник из эластичного материала, имеющий обтекаемую форму:

- в наконечнике выполнены две соосные ему, разнесенные по его длине и соединенные соосным им каналом полости: со стороны гильзы, снабженная внутренним кольцевым выступом, отформованным на входе в нее, и у переднего торца, поверхность которой повторяет наружную поверхность наконечника и плавно сопряжена с соединяющим полости каналом, при этом пластиковый корпус установлен с натягом в полости наконечника со стороны гильзы и снабжен торцевым выступом, проходящим через соединяющий полости канал и установленным с упором в торцевую поверхность полости у переднего торца наконечника, а ведущий поясок отформован на наконечнике вокруг его полости со стороны гильзы;

- на пластиковом корпусе со стороны гильзы выполнен дополнительный соосный ему выступ, размещенный в камере высокого давления гильзы;

- в пластиковом корпусе и его выступах со стороны наконечника выполнена глухая и соосная им полость;

- на торце выступа пластикового корпуса, проходящего через канал, соединяющий полости наконечника, выполнены радиальные пазы, в которых размещены ответные им выступы, отформованные на торцевой поверхности полости наконечника у его переднего торца;

- в полости наконечника со стороны гильзы между пластиковым корпусом и наконечником размещено кольцо, надетое с возможностью продольного перемещения на выступ пластикового корпуса.

Сущность изобретения поясняется чертежом, где представлены в продольном разрезе

на фиг.1 - патрон с нелетально поражающим элементом;

на фиг.2 - нелетально поражающий элемент в одной из фаз его соударения с целью.

Патрон с нелетально поражающим элементом состоит из гильзы 1, в камере высокого давления 2 которой размещен метательный заряд 3, а в камере низкого давления 4 установлена, например на клее, хвостовая часть удлиненного поражающего элемента 5, форма которого образована резиновым наконечником 6, имеющим полусферический передний торец 7, и пластиковым корпусом 8, имеющим сосные ему передний 9 и задний 10 торцевые выступы.

В резиновом наконечнике 6 имеются две соосные ему, разнесенные по его длине и соединенные соосным им каналом 11 полости: 12 - со стороны двухкамерной гильзы 1, имеющая цилиндрическую форму и снабженная внутренним кольцевым выступом 13, отформованным на входе в нее, и 14 - у переднего торца, поверхность которой повторяет наружную поверхность наконечника и плавно сопряжена с каналом 11.

Пластиковый корпус 8 размещен в полости 12 резинового наконечника 6 с натягом и удерживается в ней ее кольцевым выступом 13, который одновременно герметизирует их стык в отношении пороховых газов при выстреле.

Задний торцевой выступ 10 пластикового корпуса 8 размещен в камере высокого давления 2 гильзы 1 и играет роль поршня, создающего благоприятные условия для одновременного воспламенения всех частей метательного заряда 3 и стабильного их горения при выстреле.

Передний торцевой выступ 9 пластикового корпуса 8 проходит через канал 11 и упирается в торцевую поверхность полости 14 резинового наконечника 6 перед его полусферическим передним торцом 7.

На торце выступа 9 выполнены радиальные пазы 15, в которых размещены ответные им выступы 16, отформованные на торцевой поверхности полости 14. Это соединение центрирует пластиковый корпус 8 и передний торец 7 резинового наконечника 6 относительно друг друга и обеспечивает между ними передачу момента вращения при выстреле.

Внутри пластикового корпуса 8 и его выступов 9 и 10 выполнена со стороны резинового наконечника 6 соосная им глухая полость 17, предназначенная для уменьшения их массы.

В полости 12 резинового наконечника 6 между ним и пластиковым корпусом 8 размещено кольцо 18, надетое на выступ 9 с возможностью продольного перемещения, предназначенное для увеличения массы резинового наконечника 6 при его соударении торцом 7 с целью 19. Снаружи на резиновом наконечнике 6 вокруг его полости 12 и перед гильзой 1 размещен ведущий поясок 20, отформованный зацело с наконечником 6 и предназначенный для сообщения поражающему элементу 5 угловой скорости при его движении по стволу оружия.

Работа патрона состоит в следующем.

При выстреле из оружия воспламеняется метательный заряд 3 и под действием давления пороховых газов от его сгорания сначала на выступ 10, а затем на пластиковый корпус 8, поражающий элемент 5 последовательно покидает гильзу 1, врезается ведущим пояском 20 в нарезы ствола (не показано на чертеже) и ускоряется на длине последнего в продольном и окружном направлениях до заданных дульных значений этих скоростей.

При этом

- пороховые газы прижимают выступ 13 к поверхности пластикового корпуса 8 и этим герметизируют стык между ними от прорыва пороховых газов во внутреннюю полость резинового наконечника 6;

- продольные силы инерции, возникающие в резиновом наконечнике 6, воспринимаются кольцом 18, пластиковым корпусом 8 и его выступом 9, благодаря чему исключается деформация резинового наконечника 6 от действия этих сил в продольном и радиальном направлениях и одновременно увеличивается сила трения между перечисленными элементами конструкции поражающего элемента 5;

- момент вращения, возникающий от взаимодействия ведущего пояска 20 с нарезами ствола оружия, через стенку полости 12 под ним передается на пластиковый корпус 8 или кольцо 18, а от них через силы трения - на резиновый наконечник 6 и через взаимодействие выступов 16 с пазами 15 - на его передний полусферический торец 7. Возникающие при этом радиальные силы инерции незначительно деформируют полость 14, прижимая ее стенку наружной поверхностью к нарезам ствола, что улучшает условия для передачи момента вращения на все элементы резинового наконечника 6 и не может существенно повлиять на процесс ускорения поражающего элемента 5 в продольном направлении.

Описанные процессы заканчиваются в дульный момент, после которого поражающий элемент 5 устойчиво летит к цели полусферическим передним торцом 7 вперед.

При встрече поражающего элемента 5 с поверхностью цели 19 передним торцом 7 (фиг.2) последний и взаимодействующий с ним через выступ 2 пластиковый корпус 8 тормозится, отдавая цели часть кинетической энергии поражающего элемента 5 по поверхности их соударения. Из-за возникающей при этом разницы в продольных скоростях между пластиковым корпусом 8 с одной стороны и резиновым наконечником 6 и кольцом 18 с другой выступ 13 полости 12 упруго растягивается и резиновый наконечник 6 и кольцо 18 отсоединяются от пластикового корпуса 8 и продолжают движение вперед самостоятельно, деформируя при этом своей силой инерции (кинетической энергией) в продольном и радиальном направлениях полусферический торец 7 и полость 14 резинового наконечника 6. Этот процесс сопроваждается последовательным увеличением площади поверхности соударения цели 19 и поражающего элемента 5, а также последовательным уменьшением кинетической энергии резинового наконечника 6 и кольца 18 и заканчивается, когда кинетическая энергия последних будет полностью передана на поверхность цели.

Необходимо отметить, что этим процессом можно управлять в достаточно широких пределах за счет:

- подбора марки резины по жесткости (эластичности) для наконечника 6;

- изменения толщины стенки, длины и формы плавного перехода к каналу 11 полости 14;

- перераспределения массы поражающего элемента 5 между пластиковым корпусом 8 с выступами 9 и 10 и резиновым наконечником 6 или использования кольца 18 различной массы. Следовательно, для каждого патрона возможно подбирать исходя из его характеристик оптимальное соотношение этих параметров.

При этом следует иметь в виду, что:

- наличие заднего торцевого выступа 10 на пластиковом корпусе 8 обусловлено конструкцией камеры высокого давления 2 гильзы 1, если эта камера отделена от камеры низкого давления 4 перфорированной перегородкой, то надобность в таком выступе отпадает;

- наличие радиальных пазов 15 на выступе 9 и установленных в них выступов 16 полости 14 обусловлено толщиной стенки и длиной полости 14 - при короткой и толстостенной полости 14 они могут отсутствовать, а крутящий момент между выступом 9 и полусферическим торцом 7 будет передаваться за счет сил трения;

- наличие полости 17 и кольца 18 обусловлено необходимостью перераспределения массы между пластиковым корпусом 8 с выступами 9 и 10 и резиновым наконечником 6, поэтому в частных случаях они могут отсутствовать.

Из описания устройства и работы патрона видно, что в нем обеспечиваются:

- дульная скорость поражающего элемента, стабильная и малозависящая от температуры, такая же, как дульная скорость у других метаемых тел из конкретного образца оружия, т.е. соответствующая его прицелу;

- форма и масса поражающего элемента такие, же как у других метаемых тел из конкретного образца оружия, т.е. соответствующие его прицелу;

- целостность и постоянство формы поражающего элемента при эксплуатации, выстреле и полете к цели;

- последовательное увеличение площади поверхности соударения поражающего элемента с целью и постепенная передача на нее его кинетической энергии, благодаря чему этот процесс существенно растянут во времени и пространстве.

Все перечисленное позволяет увеличить дальность прицельной стрельбы и эффективность ударного воздействия на поверхность цели поражающим элементом без повышения травмоопасности для нее.

Источники информации

1. Патент RU 2117905 С1, 6 F 42 В 5/02 - аналог.

2. Elasfomeric Baton, Jane's Ammunition. Handbook Edited by Terry J Cander and Charles Q Cutshaw Ninth Edition 2000-2001....... стр.575 - прототип.

3. М 403, Jane's Ammunition. Handbook Edited by Terry J Cander and Charles Q Cutshaw Ninth Edition 2000 - 2001......................... стр.565.

Изобретение относится к патронам с нелетально поражающими элементами, преимущественно эластичными, для крупнокалиберного огнестрельного оружия (карабинов, гранатометов и т.п.). Патрон содержит гильзу с метательным зарядом и удлиненный поражающий элемент с ведущим пояском, включающий пластиковый корпус, частично утопленный в гильзу, и наконечник из эластичного материала. В наконечнике выполнены две соосные ему, разнесенные по его длине и соединенные соосным им каналом полости: со стороны гильзы, снабженная внутренним кольцевым выступом, отформованным на входе в нее, и у переднего торца, поверхность которой повторяет наружную поверхность наконечника и сопряжена с соединяющим полости каналом. Пластиковый корпус установлен с натягом в полости наконечника со стороны гильзы и снабжен торцевым выступом, проходящим через соединяющий полости канал и установленным с упором в поверхность полости у переднего торца наконечника. Ведущий поясок отформован на наконечнике вокруг его полости со стороны гильзы. Использование изобретения позволяет увеличить дальность прицельной стрельбы и эффективность ударного воздействия на поверхность цели поражающим элементом без повышения травмоопасности для нее. 3 з.п. ф-лы, 2 ил.

1. Патрон с нелетально поражающим элементом, содержащий гильзу с метательным зарядом и удлиненный поражающий элемент с ведущим пояском, включающий пластиковый корпус, частично утопленный в гильзу, и наконечник из эластичного материала, отличающийся тем, что в наконечнике выполнены две соосные с ним, разнесенные по его длине и соединенные соосным с ними каналом полости: со стороны гильзы, снабженная внутренним кольцевым выступом, отформованным на входе в нее, и у переднего торца, поверхность которой повторяет наружную поверхность наконечника и сопряжена с соединяющим полости каналом, при этом пластиковый корпус установлен с натягом в полости наконечника со стороны гильзы и снабжен торцевым выступом, проходящим через соединяющий полости канал и установленным с упором в поверхность полости у переднего торца наконечника, а ведущий поясок отформован на наконечнике вокруг его полости со стороны гильзы.2. Патрон по п.1, отличающийся тем, что в полости наконечника со стороны гильзы между пластиковым корпусом и наконечником размещено кольцо, надетое с возможностью продольного перемещения вдоль торцевого выступа пластикового корпуса.3. Патрон по п.1. отличающийся тем, что при применении в нем двухкамерной гильзы на пластиковом корпусе со стороны гильзы выполнен дополнительный соосный с ним торцевой выступ, размещенный в камере высокого давления гильзы.4. Патрон по п.3, отличающийся тем, что в пластиковом корпусе и его торцевых выступах со стороны наконечника выполнена глухая и соосная с ними полость, а на торце выступа пластикового корпуса, проходящего через канал, соединяющий полости наконечника, выполнены радиальные пазы, в которых размещены ответные им выступы, отформованные на поверхности полости наконечника у его переднего торца.