ПАТРОН С НЕЛЕТАЛЬНО ПОРАЖАЮЩИМ ЭЛЕМЕНТОМ Российский патент 2007 года по МПК F42B5/02 F42B12/02 

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 настоящего предполагаемого 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 вынуждено 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 траектории его полета к цели т.д.

Так например, в известном патроне с нелетально поражающим эластичным элементом [Патент RU, 2117905, C1, 6 F42В 5/02] к гранатомету, выбранном авторами и заявителем настоящего предполагаемого 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 стабильность этого процесса и его низкая зависимость от температуры. Однако это достоинство практически полностью нивелируется высокой зависимостью податливости поражающего элемента от температуры и действующей инерционной силы, что приводит к большим и нестабильным его поперечным деформациям именно на участке ствола, где происходит наиболее интенсивный разгон. В результате этого влияние температуры, технологических разбросов масс метательного заряда и ударного элемента, а также жесткости материала последнего на скорость ударного элемента существенно возрастает. Стабильность траектории этого поражающего элемента обеспечивается его сферической формой. Однако 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 [Elastfomeric Baton, Jane's Ammunition. Handbook Edited by Terry J Cander and Charles Q Cutshaw Ninth Edition 2000-2001, стр.573, стр.575] к гранатомету, выбранному авторами и заявителем настоящего изобретения в качестве его прототипа, также применена штатная двухкамерная гильза, в которой метательный заряд отделен перфорированной перегородкой от камеры низкого давления и в которую частично утоплена хвостовая часть удлиненного поражающего элемента с полусферическим передним торцом. Поражающий элемент состоит из корпуса, образующего его хвостовую часть и выполненного из пластика в форме стакана, на котором отформован ведущий поясок и в полости которого неподвижно закреплен частично утопленный в нее монолитный наконечник из эластичного материала - резины с жесткостью 45 по дурометру. Передний торец наконечника имеет обтекаемую полусферическую форму.

Характеристики патрона-прототипа:

- длина поражающего элемента и его форма соответствует таким же показателям гранат других патронов, применяемых в этом гранатомете, поэтому коэффициент аэродинамического сопротивления воздуха для них одинаков;

- 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 [М 403, Jane's Ammunition. Handbook Edited by Terry J Cander and Charles Q Cutshaw Ninth Edition 2000-2001, стр.565] с кумулятивной гранатой к тому же гранатомету, полностью соответствует прицелу оружия и сообщает гранате массой 180 г дульную скорость 76 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. Эти недостатки усугубляются дополнительным негативным влиянием на них, но несколько меньшим, чем у аналога, благодаря наличию в ударном элементе пластикового корпуса, температуры и технологических разбросов масс метательного заряда и ударного элемента, а также жесткости материала последнего.

Задачей настоящего 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 не изменной. 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% случаев 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 с одной стороны показана в аналоге предполагаемого изобретения, а с другой стороны, она может быть обеспечена существенным уменьшением силы трения между стволом и поражающим элементом.

Согласно предлагаемому изобретению решение поставленной задачи достигается тем, что в патроне с нелетально поражающим элементом, содержащем двухкамерную гильзу с метательным зарядом и удлиненный поражающий элемент, включающий корпус, выполненный из пластика, в форме стакана, на котором отформован ведущий поясок и который частично установлен в гильзу, и наконечник из эластичного материала, имеющий передний торец обтекаемой формы, частично утопленный в полость корпуса и закрепленный в нем неподвижно, в корпусе и наконечнике выполнены соосные им и друг другу отверстия, оканчивающиеся у переднего торца наконечника полостью, которая сопряжена с отверстием наконечника и повторяет наружную поверхность последнего, в этих отверстиях размещен стержень с фланцем, установленный с упором передним торцом в поверхность полости наконечника и фланцем в корпус со стороны гильзы, наконечник обнижен от контура его переднего торца до внутреннего диаметра корпуса и на его наружную поверхность нанесено антифрикционное покрытие, при этом площадь поперечного сечения фланца стержня выполнена равной или большей половины площади сечения канала ствола, поражающий элемент снабжен герметизатором стыка между корпусом и фланцем стержня и установлен с упором стержнем в камеру высокого давления гильзы.

В частных случаях:

- антифрикционное покрытие на его наконечнике образовано несколькими слоями эмульсии, состоящей из смеси полимерных связующих и органических растворителей, наполненную фторопластом;

- при применении в патроне гильзы с камерой высокого давления, открытой к поражающему элементу, стержень снабжен торцевым выступом, утопленным в камеру высокого давления гильзы и имеющим диаметр, равный внутреннему диаметру камеры высокого давления и больше диаметра отверстия в корпусе, при этом в дне корпуса выполнена торцевая выемка, в которой размещен фланец стержня, а герметизатор их стыка выполнен в форме плоского кольца из эластичного материала, перекрывающего их стык и надетого с натягом на торцевой выступ стержня;

- на торцевом выступе стержня перед фланцем выполнена кольцевая канавка, в которой с натягом размещен внутренний диаметр герметизатора, при этом диаметр канавки выполнен большим, чем диаметр отверстия в корпусе, а герметизатор скреплен с фланцем стержня клеем.

Сущность изобретения поясняется чертежами, где представлены в продольном разрезе:

- на фиг.1 - патрон с нелетально поражающим элементом;

- на фиг.2 - патрон с нелетально поражающим элементом в момент действия на последний максимальной перегрузке при выстреле;

- на фиг.3 - 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 хвостовая часть удлиненного поражающего элемента 5, форма которого образована резиновым наконечником 6, имеющим полусферический передний торец 7, и пластиковым корпусом 8, изготовленным в форме стакана из пластика, на котором отформован ведущий поясок 9.

В резиновом наконечнике 6 и корпусе 8 выполнены соосные им и друг другу отверстия 10 и 11, оканчивающиеся у переднего торца 7 наконечника полостью 12, которая плавно сопряжена с отверстием 10 и повторяет наружную поверхность наконечника 6, которая имеет обнижение 13 ее диаметра от контура переднего торца 7 до внутреннего диаметра корпуса 8 и на нее нанесено антифрикционное покрытие, образованное несколькими слоями эмульсии, состоящей из смеси полимерных связующих и органических растворителей, наполненной фторопластом.

В отверстиях 10 и 11 размещен пластиковый стержень 14 с фланцем 15, установленный с упором передним торцом в поверхность полости 12 и фланцем - в корпус 8. В корпусе 8 под фланец 15 выполнена торцевая выемка 16, а поперечное сечение стержня 14 по фланцу 15 выполнено равным или большим, чем половина поперечного сечения корпуса 8 вокруг фланца 15.

На стержне 14 перед фланцем 15 выполнен торцевой выступ 17, размещенный в полости камеры высокого давления 2 гильзы 1 и имеющий диаметр с одной стороны, равный внутреннему диаметру камеры высокого давления 2, а с другой - больший, чем диаметр отверстия 11.

На выступе 17 перед фланцем 15 выполнена кольцевая канавка 18, в которой размещен с натягом внутренний диаметр герметизатора 19, имеющего форму тонкого и плоского резинового кольца, перекрывающего стык фланца 15 и корпуса 8 по месту выемки 16.

Поражающий элемент установлен с упором герметизатором 19 в торец стенки камеры высокого давления 2 гильзы 1, что исключает разрушение соединения корпуса 8 с гильзой 1 при падениях патрона на гильзу или ударный элемент.

Прочное соединение корпуса 8 и наконечника 6 образовано вклеиванием последнего в полость первого, например на герметике любой марки, обеспечивающем герметичность их стыка.

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 17, а затем на выступ 17 и корпус 8 поражающий элемент 5 последовательно покидает гильзу 1, врезается ведущим пояском 9 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 герметизатор 19 и фланец 15 через выступ 17 к корпусу 8 и этим герметизируют стык между ними от прорыва газов в полость 12 наконечника 6. Это обеспечивается равенством площадей поперечных сечений фланца 15 и корпуса 8 или превышением первой над половиной второй;

- продольные силы инерции, возникающие в наконечнике 6, воспринимаются корпусом 8 и стержнем 14, в результате чего края переднего полусферического торца 7 наконечника 6 деформируются к стержню 14 (см. фиг.2) и увлекают за собой цилиндрическую утоненную обнижением 13 стенку наконечника. Это исключает взаимодействие наконечника со стволом оружия в период действия наибольших продольных ускорений, но небольших окружных скоростей. По мере увеличения угловой скорости поражающего элемента 5 возрастающие центробежные силы, действующие на стенку наконечника 6, устраняют их деформацию и наконечник к дульному моменту начинает взаимодействовать с поверхностью канала ствола оружия через нанесенное на него антифрикционное покрытие. Учитывая, что к этому моменту продольная перегрузка резко уменьшается, сила трения от взаимодействия поражающего элемента 5 со стволом имеет небольшое значение и не оказывает заметного влияния на его дульную скорость.

После этого поражающий элемент покидает ствол оружия и, стабилизированный вращением, летит к цели передним полусферическим торцом 7 вперед.

При встрече поражающего элемента 5 с поверхностью цели 20 передним торцом 7 (фиг.3) наконечник 6 и взаимодействующий с ним корпус 8 тормозятся, постепенно передавая ей накопленную кинетическую энергию и увеличивая площадь их взаимодействия за счет деформации торца 7. При этом стержень 14 с фланцем 15, выступом 17 и герметизатором 19 тормозятся на цели практически сразу, но из-за малой их массы не оказывают на цель существенного ударного воздействия.

Размещение герметизатора 19 в кольцевой канавке 18 и его приклеивание к фланцу 15 создают удобство при монтаже поражающего элемента 5 и его вклеивании в гильзу 1, а также препятствует их разделению на 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 отверстию 10 полости 12;

- перераспределения массы поражающего элемента 5 между корпусом 8, резиновым наконечником 6 и стержнем 14.

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 17 на стержне 14 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.

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 вне зависимости от температуры и массы наконечника.

Патрон предназначен преимущественно для использования в крупнокалиберном огнестрельном оружии (карабинах, гранатометах и т.п.). Патрон содержит двухкамерную гильзу с камерой высокого давления, в которой размещен метательный заряд, и удлиненный поражающий элемент, включающий корпус и наконечник из эластичного материала. В корпусе и наконечнике выполнены соосные им и друг другу каналы, оканчивающиеся у переднего торца наконечника полостью, которая сопряжена с каналом наконечника и повторяет наружную поверхность последнего. В каналах размещен стержень с фланцем, установленный с упором передним торцом в поверхность полости наконечника и фланцем в корпус со стороны гильзы. Наконечник обнижен от контура его переднего торца до внутреннего диаметра корпуса и на его наружную поверхность нанесено антифрикционное покрытие, при этом площадь поперечного сечения фланца стержня выполнена равной или большей половины площади сечения канала ствола, поражающий элемент снабжен герметизатором стыка между корпусом и фланцем стержня, установленным с упором в камеру высокого давления гильзы. Увеличивается дальность прицельной стрельбы и ударное воздействие на цель без повышения травмоопасности для цели. 3 з.п. ф-лы, 3 ил.

1. Патрон с нелетально поражающим элементом, содержащий двухкамерную гильзу с камерой высокого давления, в которой размещен метательный заряд, и удлиненный поражающий элемент, включающий корпус, выполненный из пластика в форме стакана, на котором отформован ведущий поясок и который частично установлен в гильзу, и наконечник из эластичного материала, имеющий передний торец обтекаемой формы, частично утопленный в полость корпуса и закрепленный в нем неподвижно, отличающийся тем, что в корпусе и наконечнике выполнены соосные им и друг другу каналы, оканчивающиеся у переднего торца наконечника полостью, которая сопряжена с каналом наконечника и повторяет наружную поверхность последнего, в упомянутых каналах размещен стержень с фланцем, установленный с упором передним торцом в поверхность полости наконечника и фланцем в корпус со стороны гильзы, наконечник обнижен от контура его переднего торца до внутреннего диаметра корпуса и на его наружную поверхность нанесено антифрикционное покрытие, при этом площадь поперечного сечения фланца стержня выполнена равной или большей половины площади сечения канала ствола, поражающий элемент снабжен герметизатором стыка между корпусом и фланцем стержня, установленным с упором в камеру высокого давления гильзы.2. Патрон по п.1, отличающийся тем, что антифрикционное покрытие на его наконечнике образовано несколькими слоями эмульсии, состоящей из смеси полимерных связующих и органических растворителей, наполненной фторопластом.3. Патрон по п.1, отличающийся тем, что камера высокого давления гильзы открыта к поражающему элементу, стержень снабжен торцевым выступом, утопленным в камеру высокого давления гильзы и имеющим диаметр, равный внутреннему диаметру камеры высокого давления и больший диаметра канала в корпусе, при этом в дне корпуса выполнена торцевая выемка, в которой размещен фланец стержня, а герметизатор их стыка выполнен в форме плоского кольца из эластичного материала, перекрывающего их стык и одетого с натягом на торцевой выступ стержня.4. Патрон по п.3, отличающийся тем, что на торцевом выступе стержня перед фланцем выполнена кольцевая канавка, в которой с натягом размещен герметизатор, при этом диаметр канавки выполнен большим, чем диаметр канала в корпусе, а герметизатор скреплен с фланцем стержня клеем.