БЕСШУМНЫЙ И БЕСПЛАМЕННЫЙ УНИТАРНЫЙ ВЫСТРЕЛ Российский патент 2008 года по МПК F42B5/02 

Изобретение относится к боеприпасам, в частности к бесшумным и беспламенным унитарным выстрелам стрелкового оружия, преимущественно для гранатометов, с закрывающими гильзу при стрельбе элементами со стороны гранаты.

Уровень техники характеризует бесшумный и беспламенный патрон (выстрел), 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 гранатой 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 выстрела являются неудовлетворительные функциональная надежность и показатели назначения по дальности стрельбы.

При снаряжении выстрела свинчиванием фланца с гильзой неизбежно деформируется навеска порохового метательного заряда, при этом разрушаются его структурные насыпные элементы, в результате чего возможно несанкцианированное воспламенение из-за трения частиц пороха в резьбе свинчиваемых деталей при сборке, а также горение 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 выстреле по патенту RU 2262062, F42В 5/02, 2004 г., который содержит гранату, опирающуюся на толкатель поршня, выполненного с глухой полостью, ограничивающей сверху пороховой метательный заряд, составную гильзу со свинчиваемым фланцем и инициирующее устройство.

Известный выстрел 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 выстреле гарантированно обеспечивается нормативный метательный импульс гранате и надежное функционирование для скрытной стрельбы на большую дальность.

Свободная установка полого толкателя на торцевых выступах поршня и гранаты обеспечивает составному плунжеру (поршень с толкателем) самоцентрирование при сборке, что создает в соединении продольную жесткость для передачи метательного импульса. При этом исключаются перекосы в приложении метательного импульса к гранате, что способствует повышению точности стрельбы.

Выполнение гильзы составной позволяет упростить двустороннюю безопасную сборку и точное снаряжение выстрела 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, помещенное между свинчиваемыми гильзой и фланцем, уплотняет резьбовое соединение, обтюрируя прорыв пороховых газов при стрельбе.

Канавки на поверхности поршня, примыкающие к гильзе, представляют собой газодинамический 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 при стрельбе.

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

По физико-механическим характеристикам материал кольцевого уплотнения сборной гильзы - свинец выбран в качестве предпочтительного, как текучий и сохраняющий сплошность при деформировании.

Готовый прямоугольный профиль ведущих выступов, распределенных по периферии гранаты с шагом, соответствующим шагу спиральных нарезов ствола оружия, обеспечивает ориентирование боеприпаса при заряжании и заметно снижает потерю метательного импульса на врезание ведущего пояска.

Недостатками известного выстрела являются неудовлетворительные скорость и дальность полета из-за того, что часть полезной энергии метательного импульса теряется на динамическое трение деформации прямоугольных выступов ведущего устройства гранаты при выстреле, при продольной подаче давлением пороховых газов по спиральной формы боевым граням нарезов ствола. При этом происходит абразивный износ ствола с вытекающими негативными последствиями.

Кроме того, при ручном дульном заряжании тратится дополнительное время в условиях боя на совмещение прямоугольных ведущих выступов гранаты со спиральными нарезами ствола, что снижает боеготовность и мобильность стрельбы.

При прямоугольной форме донного торца гранаты на полете происходит отрыв набегающего потока и его турбулизация в задонном пространстве боеприпаса, что создает разрежение, тормозящее полет.

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

Требуемый технический результат достигается тем, что в известном бесшумном и беспламенном унитарном выстреле, содержащем гранату с головным взрывателем, наполненный взрывчатым веществом корпус которой оснащен ведущим устройством в виде продольных, равно распределенных по периметру выступов для взаимодействия со спиральными нарезами ствола оружия, при этом корпус опирается на толкатель поршня, выполненного с глухой полостью, ограничивающей сверху пороховой метательный заряд, помещенный в герметично свинчиваемый с гильзой фланец, где закреплено инициирующее устройство, согласно изобретению продольные выступы ведущего устройства выполнены спиральными адекватно боевым граням спиральных нарезов ствола оружия, причем передний торец упомянутых выступов имеет скос противного направления скосу на заходной части ствола, а донная часть корпуса гранаты выполнена в форме сужающегося книзу усеченного конуса на длине ее полкалибра от торца с углом наклона 15° к оси.

Отличительные признаки обеспечили надежное функционирование усовершенствованного выстрела по скрытной мобильной стрельбе на увеличенную дальность.

Оптимизированные геометрические параметры гранаты на дозвуковых скоростях полета были рассчитаны по математической модели планирования эксперимента, а фактическое достижение технического эффекта по снижению аэродинамического торможения подтверждены продувкой в аэродинамической трубе.

В предложенной гранате обеспечено наилучшее обтекание набегающего дозвукового потока воздуха с минимальным аэродинамическим торможением скорости боеприпаса.

Предложенные конструктивные усовершенствования донной части гранаты создают аэродинамическую форму (каплеобразную), что способствует повышению дальности полета за счет плавного обтекания приграничных потоков набегающего воздуха с минимальным аэродинамическим сопротивлением на траектории полета.

Шаг и наклон к оси гранаты спиральных выступов ведущего устройства, адекватные шагу и наклону боевых граней спиральных нарезов ствола оружия, обеспечивает беспрепятственное перемещение гранаты по каналу ствола при заряжании и стрельбе, подобно ходовому винту, в результате чего граната получает линейное и угловое ускорение.

Выполнение на переднем торце спиральных выступов ведущего устройства скоса, направление которого противно направлению скоса на заходной части ствола, при заряжании обеспечивает автоматическое ориентирование боеприпаса в спиральных нарезах ствола за счет гравитационного соскальзывания с поворотом по наклонному торцу спиральных нарезов, то есть обеспечивается самоустановка гранаты в казенной части оружия. При этом образуется функциональная винтовая ведущая пара: спиральные нарезы ствола - спиральные выступы корпуса гранаты.

Выполнение донной части гранаты в форме сужающегося книзу усеченного конуса с углом наклона образующей 15° на длине 0,5 калибра от торца снижает общее аэродинамическое сопротивление на 20%.

Новый боеприпас характеризуется повышением скорости встречи с целью на 17° при увеличении дальности прямого выстрела на 15 м.

При этом следует отметить уменьшение доли донного сопротивления в полном аэродинамическом сопротивлении с увеличением угла конусности донной части гранаты, в частности, калибром 35 мм, имеющей скорость полета 230 м/с:

Угол, °Доля, %55710351518

Таким образом, отличительные признаки обеспечили улучшение показателей назначения боеприпаса.

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

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 выстрелов можно сделать вывод о соответствии критериям патентоспособности.

Сущность изобретения поясняется чертежами, на которых изображены:

на фиг.1 - предлагаемый выстрел для гранатомета;

на фиг.2 - вид А на фиг.1.

Граната 1 оснащена продольными выступами 2, равно распределенными по периферии, которые наклонены к оси адекватно наклону боевых граней спиральных нарезов ствола оружия для образования винтовой пары при заряжании. Выступы 2 выполняют функции ведущего устройства гранаты 1 в канале ствола при выстреле.

На переднем торце выступов 2 выполнена скос 3, имеющий противное направление скосу на заходной части ствола оружия, что обеспечивает автоматическое совмещение выступов 2 гранаты 1 со спиральными нарезами ствола посредством гравитационного радиального скольжения скосов 3 по скосу заходной части ствола.

Донная часть корпуса гранаты 1 выполнена в форме усеченного конуса, сужающегося книзу, при этом образующая конуса на длине полкалибра наклонена к оси гранаты 1 под углом 15°.

Граната 1 укреплена обжимом в дульце 4 гильзы 5, имеющей цилиндрическую внутреннюю поверхность под диаметр поршня 6.

Между гранатой 1 и поршнем 6 установлен трубчатый толкатель 7, выполненный из высокопрочной термообработанной стали, чтобы исключить разрушение и продольный изгиб при выстреле. Толкатель 7 на торцах имеет базирующие площадки, которые геометрически замкнуты на центрирующих осевых выступах 8 и 9 соответственно гранаты 1 и поршня 4.

Сборная гильза 5 с ее фланцем 10 имеют резьбовое соединение и свинчены через свинцовое обтюрирующее кольцо 11, деформируемое при сборке, уплотняя соединение. При этом кольцевой поясок 12 на торце тонкостенной юбки поршня 6 размещается в соединительной резьбовой проточке гильзы 5, образуя геометрическое замыкание, механически перекрывающее радиальный зазор их подвижного соединения.

На контактной поверхности поршня 6 выполнена примыкающая к гильзе изнутри кольцевая канавка 13, которая служит дополнительным газодинамическим затвором, предотвращающим прорыв газов за поршень 6, головная часть которого выполнена с коническим уклоном к центру под углом 21°.

В поршне 6 со стороны фланца 10 выполнена глухая полость 14 для размещения порохового метательного заряда 15, который упакован в картузе 16 из тонкой (от 0,1 мм) металлической оболочки, снизу закрытого крышкой 17 из нитропленки толщиной 0,13 мм.

Пороховой метательный заряд 15 при снаряжении в картуз 16 уплотняется в диапазоне 0,58-0,60 г/см³, после чего устанавливается крышка 17.

Во фланце 10 гильзы 5 закреплена перфорированная диафрагма 18 конгруэнтной формы с глухой полостью 14 поршня 6, в которой при сборке она устанавливается с зазором 19, выполняющим функции камеры низкого давления.

В диафрагме 18 выполнены распределенные по поверхности дросселирующие отверстия 20 диаметром от 2 мм для коммуникации картуза 16 (камеры сгорания высокого давления) с зазором 19 (камеры низкого давления).

Оптимальная по функционированию суммарная площадь дросселирующих отверстий 20 составляет 0,3-0,5 площади поперечного сечения диафрагмы 18.

К крышке 17 картуза 16, то есть к заряду 15 выстрела в сборе, примыкает инициирующее устройство 21 (капсюль-воспламенитель), установленное в торце по центру фланца 10.

Внутри ската гильзы 5, наклоненного под углом 11° (фиг.2), кольцевой проточкой под углом 65° наклона к ее оси выполнен уступ 22, с которым взаимодействует поршень 6 при ударе изнутри в скат гильзы 5.

При выстреле импульсом от капсюля-воспламенителя 21 прожигается нитропленка крышки 17 и воспламеняется пороховой метательный заряд 15, горение которого образует большой объем газообразных продуктов, перетекающих через дроссельные отверстия 20 в камеру 19 низкого давления, где происходит их накопление и выравнивание давления на поршень 6.

Соотношение объемов камер 19 и 14 соответственно низкого и высокого давлений устанавливается баллистическим расчетом из условий заряжания, чтобы достичь максимальной начальной скорости гранаты 1 при заданном уровне давления пороховых газов от полного сгорания метательного заряда 15.

Давлением пороховых газов поршень 6 толкается вверх (по чертежу), при этом деформируется кольцевой поясок 12 юбки поршня 6, который перемещается по гильзе 5 с натягом, предотвращая прорыв газов.

Пороховые газы также обтюрируются в резьбовом соединении гильзы 5 с фланцем 10 уплотнительным свинцовым кольцом 11, поэтому остаются в изолированном объеме гильзы 5 и не поступают в атмосферу при стрельбе.

Поршень 6 через толкатель 7 продольно перемещает гранату 1, извлекая ее из дульца 4 гильзы 5 и подавая в канал ствола оружия, где граната 1 получает осевое вращение и с заданной начальной скоростью выбрасывается на траекторию полета к цели.

Толкатель 7 на траектории аэродинамически тормозится и падает,

Поршень 6 конической частью врезается в выступ 22 и тормозится на скате гильзы 5 без его деформации, герметично запирая внутренний объем от атмосферы.

Таким образом, пламя и дым продуктов горения метательного заряда 15, а также ударная волна пороховых газов остаются внутри гильзы 5, то есть стрельба происходит практически бесшумно и беспламенно.

После выстрела гильза 5 с внутренними структурными элементами выстрела свободно экстрактируется из патронника оружия, которое готово к продолжению стрельбы.

Изобретение относится к боеприпасам, в частности к бесшумным и беспламенным унитарным выстрелам стрелкового оружия, преимущественно для гранатометов с закрывающими гильзу при стрельбе элементами со стороны гранаты. Унитарный выстрел содержит гранату с головным взрывателем. Корпус гранаты наполнен взрывчатым веществом и оснащен ведущим устройством в виде продольных, равно распределенных по периметру выступов для взаимодействия со спиральными нарезами ствола оружия. Корпус опирается на толкатель поршня, выполненного с глухой полостью, ограничивающей сверху пороховой метательный заряд, помещенный в герметично свинчиваемый с гильзой фланец, где закреплено инициирующее устройство. Продольные выступы ведущего устройства выполнены спиральными адекватно боевым граням спиральных нарезов ствола оружия. Передний торец упомянутых выступов имеет скос противного направления скосу на заходной части ствола. Донная часть корпуса гранаты выполнена в форме сужающегося книзу усеченного конуса на длине ее полкалибра от торца с углом наклона 15° к оси. Изобретение обеспечивает повышение функциональной надежности и показателей назначения выстрела по скрытной стрельбе гранатами на большую дальность полета, при этом граната самоустанавливается при ручном дульном заряжании, автоматически ориентируясь спиральными ведущими выступами в нарезах ствола оружия. 1 з.п. ф-лы, 2 ил.

1. Бесшумный и беспламенный унитарный выстрел, содержащий гранату с головным взрывателем, наполненный взрывчатым веществом корпус которой оснащен ведущим устройством в виде продольных, равнораспределенных по периметру выступов для взаимодействия со спиральными нарезами ствола оружия, при этом корпус оперт на толкатель поршня, выполненного с глухой полостью, ограничивающей сверху пороховой метательный заряд, помещенный в герметично свинчиваемый с гильзой фланец, в котором закреплено инициирующее устройство, отличающийся тем, что продольные выступы ведущего устройства выполнены спиральными адекватно боевым граням спиральных нарезов ствола оружия, причем передний торец упомянутых выступов выполнен со скосом, противоположно направленным скосу на заходной части ствола.2. Выстрел по п.1, отличающийся тем, что донная часть корпуса гранаты выполнена в форме сужающегося книзу усеченного конуса на длине ее полкалибра от торца с углом наклона 15° к оси.