БЕСШУМНЫЙ И БЕСПЛАМЕННЫЙ УНИТАРНЫЙ ПАТРОН Российский патент 2008 года по МПК F42B5/16 

Изобретение относится к боеприпасам, в частности к бесшумным и беспламенным унитарным патронам стрелкового оружия, преимущественно для гранатометов, с закрывающими элементами со стороны снаряда.

Уровень техники характеризует бесшумный и беспламенный патрон, описанный в патенте RU 2186329, F42B 5/02, 2002 г., который содержит гильзу с донным фланцем, пороховой метательный заряд с устройством его воспламенения (инициирующим устройством) и поршень, установленный между снарядом и пороховым метательным зарядом с возможностью отсечки продуктов сгорания пороха в гильзе.

Поршень с гильзой связан посредством резьбового соединения, фланец гильзы выполнен в виде резьбовой пробки с резьбовой юбкой, ориентированной в сторону поршня, между которыми размещен пороховой метательный заряд.

Недостатками описанного конструктивно простого патрона являются неудовлетворительные функциональная надежность и показатели назначения по дальности стрельбы.

При снаряжении патрона свинчиванием фланца с гильзой неизбежно деформируется навеска порохового метательного заряда, при этом разрушаются его структурные насыпные элементы, в результате чего возможно несанкционированное воспламенение из-за трения частиц пороха в резьбе свинчиваемых деталей при сборке, а также горении метательного состава. В случае разрушений структуры метательного порохового заряда ухудшаются процесс и динамика горения, происходят выскоки давления пороховых газов в каморе гильзы между донной фланцевой пробкой и поршнем.

Метательный импульс снижается также затратами энергии на срезание резьбы фиксатора поршня и за счет потерь давления пороховых газов, прорывающихся через резьбовое соединение гильзы с фланцем назад в казенную часть оружия, что недопустимо по условиям безопасности обращения со стрелковым оружием, а также приводит к разрушению механизмов его затворной части.

Повышенная масса плунжера (выполненные заодно поршень с толкателем) является балластной, ограничивающей боекомплект личного состава.

Отмеченные недостатки устранены в выбранном в качестве наиболее близкого аналога бесшумном и беспламенном унитарном патроне по патенту RU 2262062, F42В 5/02, 2004 г., который содержит снаряд, опирающийся на толкатель поршня, выполненного с глухой полостью, ограничивающей сверху пороховой метательный заряд, составную гильзу со свинчиваемым фланцем и инициирующее устройство.

Известный патрон характеризуется тем, что пороховой метательный заряд помещен в свинчиваемый фланец гильзы через картуз конгруэнтной формы внутренней поверхности фланца, трубчатый толкатель геометрически замкнут центрирующими выступами, выполненными на торцах поршня и снаряда, при этом на поверхности контакта поршня с гильзой выполнены канавки, а свинчиваемый фланец соединен с гильзой через обтюрирующее свинцовое кольцо.

В известном патроне гарантированно обеспечивается нормативный метательный импульс снарядам и надежное функционирование для скрытной стрельбы на большую дальность.

Свободная установка полого толкателя на торцевых выступах поршня и снаряда позволяет составному плунжеру (поршень с толкателем) самоцентрирование при сборке, обеспечив в соединении продольную жесткость для передачи метательного импульса. При этом исключаются перекосы приложения к снаряду метательного импульса, что способствует точности стрельбы.

Выполнение гильзы составной позволяет упростить двухстороннюю безопасную сборку и точное снаряжение патрона для гранатомета из структурных элементов простой и технологичной конструкции.

Глухая полость поршня, совмещенная с картузом, образует ограниченный объем для размещения расчетного порохового метательного заряда.

Конгруэнтная форма картуза и фланца гильзы позволяет их беззазорно совместить при свинчивании, предотвратив деформирование порохового метательного заряда.

Кольцо из мягкого свинца, помещенного между свинчиваемыми гильзой и фланцем, уплотняет резьбовое соединение, обтюрируя прорыв пороховых газов при выстреле.

Канавки на поверхности поршня, примыкающие к гильзе, представляют собой гидродинамический затвор для пороховых газов и выполняют функции манжеты, уплотняя подвижное соединение.

Эти кольцевые канавки поршня при его заклинивании на скате дульца гильзы, зафиксированном в патроннике оружия, способствуют деформированию тонкостенной юбки полого поршня давлением пороховых газов. Соединение поршня с гильзой динамически уплотняется, предотвращая прорыв газов и пламени наружу, что повышает эффективность маскирующего действия патрона.

Выполнение поршня полым и без штока, а толкателя трубчатым предотвращает продольный изгиб плунжера, чем обеспечивается осесимметричное приложение метательного импульса снаряду (гранате) и надежное функционирование при выстреле. При этом заметно снижается масса патрона для гранатомета, что позволяет увеличить индивидуальный боекомплект.

По физико-механическим характеристикам свинец выбран в качестве предпочтительного материала уплотнительного кольца, текучего и сохраняющего сплошность при деформировании.

Однако известному патрону присущи следующие недостатки.

Ненадежное воспламенение насыпного порохового метательного заряда расчетной массы.

Значительный импульс силы, развиваемой поршнем от давления пороховых газов при сгорании метательного заряда, вызывает необходимость упрочнения конструкции и, как следствие, повышение массы патрона, что уменьшает боекомплект. В противном случае возможны механические разрушения, что определяет неудовлетворительную функциональную надежность в применении патрона.

При высоком давлении пороховых газов происходит их частичный прорыв сквозь зазоры подвижного соединения поршня и гильзы, что ухудшает показатели назначения патрона и демаскирует стрельбу.

Задачей, на решение которой направлено настоящее изобретение, является повышение функциональной надежности бесшумного и беспламенного боеприпаса без потери показателей боевого применения по скорости и дальности стрельбы.

Требуемый технический результат достигается тем, что в известном бесшумном и беспламенном унитарном патроне, содержащем снаряд, опирающийся на трубчатый толкатель поршня, имеющего глухую полость, в которой размещен конгруэнтной формы картуз с пороховым метательным зарядом, примыкающим крышкой из сгорающего пленочного материала к центральному инициирующему устройству, смонтированному во фланце составной гильзы, причем фланец с гильзой свинчены через обтюрирующее свинцовое кольцо, согласно изобретению, картуз с уплотненным пороховым метательным зарядом в диапазоне 0,58-0,60 г/см³ установлен внутри дополнительной диафрагмы, закрепленной в глухой полости поршня с зазором, формирующим камеру низкого давления, при этом суммарная площадь распределенных дросселирующих отверстий диафрагмы составляет 0,3-0,5 площади ее поперечного сечения, юбка поршня посредством кольцевого пояска на торце опирается в соединительную проточку гильзы, а внутри ската гильзы спрофилирован тупоугольный выступ, диаметр которого соизмерим с наружным диаметром дульца гильзы.

Отличительные признаки обеспечили надежное функционирование облегченного патрона по скрытной стрельбе.

Установка с гарантированным зазором в глухой полости поршня диафрагмы с распределенными выходными отверстиями дополнительно формирует камеру низкого давления (на 30% ниже, чем в камере сгорания порохового метательного заряда, под диафрагмой, в картузе), что снижает ударные нагрузки при выстреле на несущие элементы патрона, которые возможно выполнить облегченными.

Уплотнение порохового метательного заряда необходимо для надежного его воспламенения, а также является мерой, вынужденной для размещения расчетной массы в меньший объем картуза при размещении внутри дополнительной диафрагмы.

Нижний предел оптимизированного диапазона плотности порохового метательного заряда 0,58 г/см³ обеспечивает гарантированное воспламенение, а при уплотнении выше 0,60 г/см³ заметно ухудшается стабильность функционирования заряда.

Закрепление с зазором в глухой полости поршня дополнительной диафрагмы, несущей картуз с пороховым метательным зарядом конгруэнтной формы, формирует камеру низкого давления, которая выполняет функции ресивера, где накапливаются расширяющиеся пороховые газы, поступающие из камеры сгорания через дросселирующие отверстия, распределенные по диафрагме, и выравнивается рабочее давление для плавного перемещения функционального поршня.

Суммарная площадь дросселирующих отверстий, распределенных в диафрагме, составляет 0,3-0,5 площади ее поперечного сечения, что обеспечивает снижение на 30% давления в камере между диафрагмой и поршнем, достаточного для достижения требуемой начальной скорости снаряду при безударном перемещении поршня и плавном его заклинивании на скате гильзы. Это позволило максимально снизить массу несущих элементов без потери их конструкционной прочности от динамического нагружения при выстреле.

Кольцевой поясок на торце юбки, размещенный в соединительной резьбовой проточке гильзы, создает при движении поршня под действием давления пороховых газов метательного заряда натяг между поршнем и гильзой, что полностью исключает световую идентификацию выстрела.

Профилирование внутри ската гильзы тупоугольного выступа, который постепенно врезается в коническую поверхность наседающего поршня, обеспечивает глухое запечатывание дульца гильзы после метания гранаты, то есть надежное изолирование внутреннего объема гильзы, чем предотвращается звуковой и световой выхлоп газообразных продуктов сгорания порохового метательного заряда с высоким давлением в атмосферу.

Выполнение диаметра тупоугольного выступа внутри ската, соизмеримым с наружным диаметром дульца гильзы, определяет его оптимальное месторасположение по высоте из условий, чтобы не произошло отрыва дульца, когда выступ будет находиться ниже, или для предотвращения заклинивания дульца гильзы в патроннике оружия выдавленным материалом поршня, когда выступ будет располагаться выше.

Следовательно, каждый существенный признак необходим, а их совокупность в устойчивой взаимосвязи являются достаточными для достижения новизны качества, не присущей признакам в разобщенности, то есть поставленная задача решается не суммой эффектов, а эффектом суммы существенных признаков.

Изобретение иллюстрируется чертежом, на котором изображен предлагаемый патрон для гранатомета.

Снаряд 1 укреплен обжимом в дульце гильзы 2, имеющей цилиндрическую внутреннюю поверхность под диаметр поршня 3.

Между торцами снаряда 1 и поршня 3 установлен трубчатый толкатель 4, выполненный из высокопрочной термообработанной стали, чтобы исключить разрушение и продольный изгиб при выстреле. Толкатель 4 на торцах имеет базирующие площадки, которые геометрически замкнуты на центрирующих осевых выступах 5 и 6 соответственно снаряда 1 и поршня 3.

Сборная гильза 2 с ее фланцем 7 имеют резьбовое соединение и свинчены через свинцовое обтюрирующее кольцо 8, деформируемое при сборке, уплотняя соединение. При этом кольцевой поясок 9 на торце тонкостенной юбки поршня 3 размещается в соединительной резьбовой проточке гильзы 2, образуя геометрическое замыкание, механически перекрывающее радиальный зазор их подвижного соединения.

На контактной поверхности поршня 3 выполнена примыкающая к гильзе изнутри кольцевая канавка 10, которая служит дополнительным газодинамическим затвором, предотвращающим прорыв газов за поршень 3, головная часть которого выполнена с коническим уклоном к центру под углом 21°.

В поршне 3 со стороны фланца 7 выполнена глухая полость для размещения порохового метательного заряда 11, который упакован в картузе 12 из тонкой (от 0,1 мм) металлической оболочки, закрытой крышкой 13 из нитропленки толщиной 0,13 мм.

Пороховой метательный заряд 11 при снаряжении в картуз 12 уплотняется в диапазоне 0,58-0,60 г/см³, после чего наносится нитропленка, формирующая крышку 13 картуза 12.

Во фланце 7 закреплена диафрагма 14 конгруэнтной формы с глухой полостью поршня 3, в которой при сборке устанавливается с зазором 15, выполняющим функции камеры низкого давления.

В диафрагме 14 выполнены распределенные по поверхности дросселирующие отверстия 16 диаметром от 2 мм для коммуникации картуза 12 (камеры сгорания высокого давления) с зазором 15 (камеры низкого давления).

Оптимальная по функционированию суммарная площадь дросселирующих отверстий 16 составляет 0,3-0,5 площади поперечного сечения диафрагмы 14.

К крышке 13 картуза 12, то есть к заряду 11, в сборе патрона примыкает инициирующее устройство 17 (капсюль-воспламенитель), установленное в торце по центру фланца 7.

Внутри ската гильзы 2, наклоненного под углом 11°, кольцевой проточкой под углом 65° наклона к ее оси выполнен выступ 18, с которым взаимодействует поршень 3 при ударе в скат гильзы 2.

При выстреле импульсом от капсюля-воспламенителя прожигается нитропленка 13 и воспламеняется пороховой метательный заряд 11, горение которого образует большой объем газообразных продуктов, перетекающих через дроссельные отверстия 16 в камеру 15 низкого давления, где происходит их накопление и выравнивание давления на поршень 3.

Соотношение объемов камер низкого и высокого давлений устанавливается баллистическим расчетом из условий заряжания, чтобы достичь максимальной начальной скорости снаряда 1 при заданном уровне давления пороховых газов от полного сгорания метательного заряда 11.

Давлением пороховых газов поршень 3 толкается вверх (по чертежу), при этом деформируется кольцевой поясок 9 юбки поршня 3, который перемещается по гильзе 2 с натягом, предотвращая прорыв газов.

Пороховые газы также обтюрируются в резьбовом соединении гильзы 2 с фланцем 7 уплотнительным свинцовым кольцом 8, поэтому остаются в изолированном объеме гильзы 2 и не поступают в атмосферу при выстреле.

Поршень 3 через толкатель 4 продольно перемещает снаряд 1, извлекая его из дульца гильзы 2 и подавая в канал ствола оружия, где снаряд 1 получает осевое вращение и с заданной начальной скоростью выбрасывается на траекторию полета к цели.

Толкатель 4 на траектории аэродинамически тормозится и падает.

Поршень 3 конической частью врезается в выступ 18 и тормозится на скате дульца гильзы 2 без его деформации, герметично запирая объем от атмосферы.

Таким образом, пламя и дым продуктов горения метательного заряда 11, а также ударная волна пороховых газов остаются внутри гильзы 2, то есть выстрел происходит практически бесшумно и беспламенно.

После выстрела гильза 2 с внутренними структурными элементами патрона свободно экстрактируется из патронника оружия, которое готово к следующему выстрелу.

Проведенный сопоставительный анализ предложенного технического решения с выявленными аналогами уровня техники, из которого изобретение не следует явным образом для специалиста по боеприпасам, показал, что оно не известно, а с учетом возможности промышленного серийного изготовления бесшумных, беспламенных патронов можно сделать вывод о соответствии критериям патентоспособности.

Предложенное техническое решение обеспечило надежное функционирование облегченного патрона по скрытной стрельбе.

Изобретение относится к боеприпасам, преимущественно для гранатометов, с закрывающими элементами со стороны снаряда. Патрон содержит снаряд, опирающийся на трубчатый толкатель поршня, имеющего глухую полость, в которой размещен конгруэнтной формы картуз с пороховым метательным зарядом, примыкающим крышкой из сгорающего пленочного материала к центральному инициирующему устройству, смонтированному во фланце составной гильзы, причем фланец с гильзой свинчены через обтюрирующее свинцовое кольцо. Пороховой метательный заряд уплотнен до плотности 0,58-0,60 г/см³. Картуз установлен внутри дополнительной диафрагмы, закрепленной в глухой полости поршня с зазором и формирующей камеру низкого давления, при этом суммарная площадь распределенных дросселирующих отверстий диафрагмы составляет 0,3-0,5 площади ее поперечного сечения, юбка поршня посредством кольцевого пояска на торце опирается в соединительную проточку гильзы, а внутри гильзы на ее скате выполнен тупоугольный выступ, диаметр которого соизмерим с наружным диаметром дульца гильзы. 1 ил.

Бесшумный и беспламенный унитарный патрон, содержащий снаряд, опирающийся на трубчатый толкатель поршня с юбкой, имеющего глухую полость, в которой размещен конгруэнтной формы картуз с пороховым метательным зарядом, примыкающим крышкой из сгорающего пленочного материала к центральному инициирующему устройству, смонтированному во фланце составной гильзы, выполненной со скатом, дульцем и соединительной проточкой, причем фланец с гильзой свинчены через обтюрирующее свинцовое кольцо, отличающийся тем, что пороховой метательный заряд уплотнен до плотности 0,58-0,60 г/см³, картуз установлен внутри дополнительной диафрагмы, закрепленной в глухой полости поршня с зазором и формирующей камеру низкого давления, при этом суммарная площадь дросселирующих отверстий диафрагмы составляет 0,3-0,5 площади ее поперечного сечения, юбка поршня посредством кольцевого пояска на ее торце опирается в соединительную проточку гильзы, а внутри гильзы на ее скате выполнен тупоугольный выступ, диаметр которого соизмерим с наружным диаметром дульца гильзы.