ОРУДИЕ СТАРОВЕРОВА (ВАРИАНТЫ) Российский патент 2013 года по МПК F41A1/02 F41A1/04 F41A21/16 

Изобретение относится к артиллерии, преимущественно дальнобойной, противотанковой, зенитной и малокалиберной авиационной, а также к стрелковому оружию, преимущественно - к снайперским винтовкам.

Известны орудия с большой начальной скоростью снаряда, см., например, «Дальнобойное орудие Староверова», пат.№ 2391617. Его недостаток - необходимость применения дополнительного поршня (поршней) с зарядом и байпаса (байпасов) на стволе.

Необходимость применения поршня с зарядом и байпаса вызвана тем, что пороховые газы в стволе орудия не могут расширяться быстрее определенной скорости, в частности, регламентируемой собственной массой пороха и скоростью звука в пороховых газах при данной их плотности и температуре.

С целью упрощения и облегчения орудия и с целью уменьшения стоимости выстрела в данном орудии реализуется сверхзвуковое течение пороховых газов в стволе орудия (или огнестрельного оружия, далее - «орудия»).

Для этого между зарядом и снарядом (или пулей, далее - «снарядом») имеется сужение канала в форме реактивного сопла, состоящее из конфузора (канала уменьшающегося сечения) и диффузора (канала увеличивающегося сечения). То есть в виде сопла Лаваля. Разумеется, это потребует усиления прочности казенной части орудия до сопла. После сопла давление значительно уменьшится. Степень расширения газа в сопле подбирается экспериментально.

Такое орудие способно разогнать снаряд до скоростей порядка 3000-4000 м/сек. Разумеется, закон сохранения энергии при этом сохраняется - при увеличения скорости снаряда заряд должен быть увеличен во второй степени (практически - даже больше).

Реактивное сопло (далее «сопло») может быть частью ствола орудия, частью гильзы при гильзовом или унитарном заряжании, или реактивное сопло может быть расположено во вставке в ствол.

Причем последний вариант имеет два подварианта: диаметр вставки может быть больше калибра оружия, и тогда вставка вставляется в ствол до упора в калиберную часть ствола и после выстрела остается в стволе. А при заряжании вставка может быть вынута из казенной части ствола для подачи в ствол снаряда (чтобы подаче снаряда не мешало сужение канала).

Или вставка может быть такого же диаметра, что и ствол орудия. И тогда при выстреле вставка начинает смещаться вслед за снарядом и после выстрела вылетает из ствола. Этот вариант обеспечивает большую скорострельность, но вставка является одноразовым элементом. Но так как вставка при этом может иметь сравнительно простую конструкцию, то это не будет обременительным в смысле заметного повышения стоимости выстрела. Однако эффективность такого выстрела может оказаться значительно ниже, чем с неподвижной вставкой. Причем чем тяжелее вставка, тем лучше.

Калиберная вставка может быть выполнена целиком из какого-либо материала, например из чугуна, а может иметь штампованную конструкцию. Но в последнем случае она должна иметь в конфузорной части (считая по направлению газов) отверстия для выравнивания давления, чтобы разница давлений снаружи и внутри вставки не смяла ее.

Так как калиберная вставка снижает начальную скорость снаряда, она может временно запираться управляемым замком на какой-то период выстрела. Очень удобен для этого замок в виде ригеля или вращающегося вала с лыской (одного или нескольких), соединенного с пневмоцилиндром, который соединен с каналом ствола орудия на некотором расстоянии от дула (наподобие автомата Калашникова).

Вылетающая калиберная вставка имеет два противоположных последствия. Или она представляет некоторую опасность для своих подразделений, так как дальность ее полета гораздо меньше дальности полета снаряда, и она упадет, скорее всего, неподалеку от орудия. Или при близком расстоянии до цели она имеет дополнительное поражающее действие. Особенно, если привести ее во вращение (с помощью нарезов) и придать конфузору и диффузору конусность на сторону, не превышающую 12-15 градусов. В этом случае в полете такая вставка почти не будет испытывать аэродинамического сопротивления формы, так как ее внутренняя полость будет представлять собой сопло Лаваля (такой снаряд - отдельное мое изобретение). Впрочем, падение вставки и в этом случае остается неконтролируемым, хотя и предсказуемым.

Заряжание такого орудия имеет одну особенность: снаряд невозможно вставить в ствол сзади - мешает сужение в стволе. Для заряжания такого орудия возможны следующие способы.

СПОСОБ 1. Этот способ уже упомянут выше - при гильзовом или унитарном заряжании сопло расположено в гильзе. Гильза или патрон вставляется, производится выстрел, гильза экстрагируется. Это вариант можно применять на стрелковом оружии и на малокалиберных скорострельных пушках.

СПОСОБ 2. Этот способ также уже упомянут выше - в стволе имеется вставка с реактивным соплом, и эта вставка при заряжании вынимается из ствола через казенную часть, обеспечивая доступ снаряда в ствол. Затем вставка вставляется, причем, как вариант, с уже вставленным зарядом. Причем, как вариант, другая вставка (их может быть две или несколько сменных).

СПОСОБ 3. Этот способ также уже упомянут выше - при заряжании в ствол после снаряда вставляется калиберная вставка, которая после выстрела вылетает из ствола вперед. Новому заряжанию ничто не мешает.

СПОСОБ 4. Ствол имеет разъем между снарядом и дулом (то есть на расстоянии от сопла, большем длины снаряда). См. фиг.1, линия «А». В этом случае часть орудия, включающая отрезок ствола, казенную часть с зарядной камерой (далее «каморой») и сопло, отводится параллельно в сторону (вбок, вверх, вниз) или поворачивается на небольшой угол, и снаряд вставляется в эту часть орудия донцем назад, см. фиг.2, стрелка «А». Заряд при этом может вставляться как обычно - сзади через затвор. Но при применении вылетающей калиберной вставки может вставляться спереди со стороны ствола. То есть орудие может не иметь затвора.

По линии разъема ствол может соединяться байонетным соединением, накидной секторной гайкой или любым другим способом.

СПОСОБ 5. Ствол имеет разъем между снарядом и реактивным соплом, см. фиг.1, линия «Б». В этом случае часть орудия так же, как и в способе 4, отводится в сторону или поворачивается на небольшой угол, и снаряд вставляется в основной ствол сзади, см. фиг.2, стрелка «Б».

СПОСОБ 6. Этот способ является разновидностью способов 4 и 5, но имеет небольшое, но очень полезное отличие. Как и в этих способах, часть орудия, включающая казенную часть с каморой, сопло и (в одном из подвариантов) отрезок ствола, поворачивается, но поворачивается вбок (вправо или влево) на угол 90 градусов так, что в повернутом состоянии продольная ось этой части орудия совпадает с осью вертикальной наводки ствола (ось вращения). Которая, в свою очередь, должна пересекать продольную ось основной части ствола. См. фиг.3.

То есть повернутая часть орудия при этом всегда совпадает с осью вращения ствола в вертикальной плоскости независимо от положения основной части ствола. Это значительно упрощает и облегчает механизм автоматического заряжания - заряжание всегда происходит в одном и том же положении механизмов, подающих заряд и снаряд. См. фиг.3, стрелки «А», «Б» и белая стрелка, показывающая подачу заряда. Вал (валы) механизма вертикальной наводки при этом, естественно, должен быть полым в виде трубы большого диаметра.

Причем при применении вылетающей калиберной вставки орудие может не иметь затвора. При этом в повернутую часть орудия задом вставляется заряд, затем задом калиберная вставка, затем задом снаряд. Повернутая часть поворачивается на место и производится выстрел.

Этот способ заряжания и орудие, его реализующее, имеют самостоятельную техническую и патентную ценность, так как они могут быть применены к любым орудиям с безгильзовым заряжанием или с гильзой, равной калибру. То есть и к орудиям, не имеющим в стволе реактивного сопла. Причем в этом случае особенно целесообразно отказаться от затвора - ведь сужения в канале ствола нет.

СПОСОБ 7. Этот способ похож на способ 6, но упомянутая поворачивающаяся часть орудия, включающая казенную часть с каморой, сопло и (в одном из подвариантов) отрезок ствола, поворачивается в вертикальной плоскости вокруг оси вертикальной наводки ствола (горизонтальной оси вращения ствола) вверх или вниз.

Причем возможны два подварианта: если механизм заряжания вращается в горизонтальной плоскости вместе со стволом, то достаточно поворота упомянутой поворачивающейся части орудия в вертикальной плоскости на любой угол до определенного фиксированного положения, которое не будет зависеть от положения основной части ствола. И можно производить автоматическое заряжание всегда в этом положении независимо от вертикальной наводки основной части ствола. То есть не меняя вертикальной наводки.

Возможен другой подвариант - если механизм автоматического заряжания неподвижен относительно станины орудия, то поворот упомянутой поворачивающейся части орудия происходит в вертикальной плоскости до строго вертикального положения, совпадающего с осью горизонтальной наводки (вертикальной осью вращения ствола). И тогда можно производить автоматическое заряжание по этой оси (лучше - сверху вниз) независимо от вертикальной и горизонтальной наводки основной части ствола. То есть не меняя наводки.

Термины «горизонтальный» и «вертикальный» понимаются относительно условно ровного положения орудия, то есть при горизонтальном положении станины орудия.

При заряжании по этому способу целесообразно использовать дисперсное МВВ (метательное взрывчатое вещество, к которому относится и порох) или жидкое МВВ. В этом случае сужение в стволе не мешает засыпке или заливке заранее отмеренной порции пороха или жидкого МВВ. Также в этом способе очень удобно использовать подачу жидкого МВВ через запирающееся отверстие в каморе. При этом, естественно, поворачивающаяся часть орудия поворачивается горловиной вверх.

СПОСОБ 8. Заряжание снаряда через дуло ствола. Этот вариант кажется анахронизмом, однако он вполне пригоден для орудий, от которых не требуется повышенная скорострельность. Например, к дальнобойным. При достаточно высокой скорости горизонтальной и особенно вертикальной наводки скорострельность может снизиться всего на 10-15% по сравнению с обычным орудием. Это небольшое снижение скорострельности компенсируется простотой, надежностью и меньшей стоимостью орудия.

Для ускорения заряжания в этом варианте оно должно происходить не в горизонтальном положении, как на фиг.4 (там показано транспортное положение ствола), а в положении «вверх» на угол 10-20 градусов.

При применении в этом варианте вылетающей калиберной вставки через дуло могут заряжаться не только снаряд, но и вставка и заряд. Также в этом варианте удобно засыпать/заливать дисперсное или жидкое МВВ непосредственно в дуло. Жидкое МВВ можно заливать через запираемое отверстие в каморе.

Следует отметить одну особенность зажигания заряда в орудии Староверова: заряд нельзя зажигать сзади, иначе, во-первых, он может быть выброшен за пределы реактивного сопла, и тогда поток в стволе не будет сверхзвуковым. А во-вторых, заряд может закрыть отверстие сопла как пробка, и давление в каморе превысит расчетное.

Зажигание заряда следует производить со стороны наименьшего сечения реактивного сопла. Например, электроискровым способом, лазером, дополнительным зарядом. При применении заряда в виде шашки возможно и зажигание сзади, но в этом случае шашка должна иметь по оси цилиндрическое или конусное отверстие, не меньшее, чем проходное сечение сопла.

Любое орудие, а орудие Староверова особенно, испытывает большие нагрузки в стенках каморы. Для увеличения допустимого давления орудие может иметь камору в виде двух коаксиальных стаканов, соединенных горловинами, в промежуток между которыми закачан газ или жидкость под давлением, не превышающим допустимого для внутреннего стакана.

Орудие Староверова особенно способствует применению промежуточных зарядов в виде шашки МВВ, отформованной или приклеенной к донцу снаряда (это отдельное мое изобретение). Шашка хорошо вписывается в форму диффузора реактивного сопла.

На фиг.1 схематично показано орудие Староверова, где: 1 - ствол, 2 - сопло, 3 - заряд, 4 - снаряд, 5 - дополнительный заряд в виде шашки МВВ, воспламеняемой в нужном месте ствола лазером или другим способом. Механизм соединения частей ствола не показан.

На фиг.2 показано заряжание по способам 4 и 5 (стрелки «А» и «Б»), где: 6 - часть орудия с каморой, соплом и, в четвертом варианте, отрезком ствола; 7 - открытый винтовой затвор.

На фиг.3 показано заряжание по способу 6, где «Ось вращения» - ось вертикальной наводки.

На фиг.4 показана самоходная установка с системой заряжания с дула, где: 8 - тягач с запасом снарядов и телескопическим механизмом их подачи в ствол, 9 - прицеп с запасом зарядов и механизмом 10 их подачи в ствол 1, 11 - телескопическая управляемая тяга.

Работает орудие так: при воспламенении заряда 3 пороховые газы истекают из сопла 2 со сверхзвуковой скоростью, разгоняя снаряд 4 до скоростей порядка 3000-4000 м/сек. Еще большей скорости можно добиться, воспламенив примерно посередине длины ствола дополнительный заряд 5 лазером (не показан).

Системы на фиг.2, 3 работают так: часть орудия 6 с каморой, соплом, затвором и отрезком ствола отводится в сторону или поворачивается, и в нее вставляется заряд 3. снаряд вставляется в нее же (по способу 4, 6) или в открывшийся основной ствол 1 (по способу 5, 6).

Самоходная система на фиг.4 работает так: ствол поднимается на нужное возвышение (до 55 градусов) и, если надо, поворачивается вбок (желательно, на угол, не больше 55 градусов). Выстрел. После выстрела орудие быстро опускается и поворачивается до совпадения дула с телескопическим устройством зарядки снаряда (не показано) и совпадения затвора с механизмом подачи заряда 10. Причем время зря не тратится - во время опускания открывается затвор, а во время поднимания ствола затвор закрывается. Дуло должно иметь коническую фаску, особенно, если имеется дульный тормоз.

Во время стрельбы управляемая телескопическая буксировочная тяга 11 расфиксируется. Это обеспечивает комфортные условия работы экипажа - отдача от выстрела действует на прицеп 9, а на тягач 8 не передается.

Изобретение относится к области артиллерии, преимущественно дальнобойной. Орудие выполнено в четырех вариантах. По первому варианту орудие содержит ствол, заряд и снаряд. Между зарядом и снарядом имеется сужение канала в форме реактивного сопла, состоящего из конфузора и диффузора. По второму варианту орудие отличается тем, что часть орудия, включающаяся казенную часть с каморой, поворачивается вправо или влево на угол 90° таким образом, что в повернутом состоянии продольная ось этой части орудия совпадает с осью вертикальной наводки ствола. По третьему варианту орудие отличается тем, что часть орудия, включающаяся казенную часть с каморой, поворачивается в вертикальной плоскости вокруг оси вертикальной наводки ствола вверх или вниз. По четвертому варианту орудие содержит ствол и зарядную камору в виде двух коаксиальных стаканов, соединенных горловинами. В промежуток между стаканами закачан газ или жидкость под давлением, не превышающим допустимого для внутреннего стакана. Увеличивается скорость разгона снаряда. 4 н. и 14 з.п. ф-лы, 4 ил.

1. Орудие, содержащее ствол, заряд и снаряд, отличающееся тем, что между зарядом и снарядом имеется сужение канала в форме реактивного сопла, состоящее из конфузора и диффузора.

2. Орудие по п.1, отличающееся тем, что реактивное сопло является частью ствола.

3. Орудие по п.1, отличающееся тем, что реактивное сопло является частью гильзы.

4. Орудие по п. 1, отличающееся тем, что реактивное сопло расположено во вставке, диаметр которой равен или больше калибра оружия.

5. Орудие по п.4, отличающееся тем, что имеет несколько сменных вставок, диаметр которых больше калибра.

6. Орудие по п.4, отличающееся тем, что калиберная вставка выполнена пустотелой и имеет отверстия в конфузорной части.

7. Орудие по п.4, отличающееся тем, что калиберная вставка запирается на некоторый период выстрела управляемым замком.

8. Орудие по п.7, отличающееся тем, что имеет замок в виде ригеля или вращающегося вала с лыской (одного или нескольких), соединенного с пневмоцилиндром, который соединен с каналом ствола орудия на некотором расстоянии от дула.

9. Орудие по п.1, отличающееся тем, что ствол имеет разъем между снарядом и дулом.

10. Орудие по п.1, отличающееся тем, что ствол имеет разъем между снарядом и реактивным соплом.

11. Орудие по п.1, отличающееся тем, что имеет механизм заряжания снаряда с дула.

12. Орудие, содержащее ствол, заряд и снаряд, отличающееся тем, что часть орудия, включающая казенную часть с каморой, поворачивается вбок (вправо или влево) на угол 90° так, что в повернутом состоянии продольная ось этой части орудия совпадает с осью вертикальной наводки ствола (горизонтальной осью вращения ствола), которая пересекает продольную ось основной части ствола.

13. Орудие по п.12, отличающееся тем, что упомянутая поворачивающаяся часть орудия содержит реактивное сопло и/или отрезок ствола.

14. Орудие, содержащее ствол, заряд и снаряд, отличающееся тем, что часть орудия, включающая казенную часть с каморой, поворачивается в вертикальной плоскости вокруг оси вертикальной наводки ствола (горизонтальной оси вращения ствола) вверх или вниз.

15. Орудие по п.14, отличающееся тем, что упомянутая поворачивающаяся часть орудия поворачивается на любой угол до определенного фиксированного положения.

16. Орудие по п.14, отличающееся тем, что упомянутая поворачивающаяся часть орудия поворачивается до строго вертикального положения, совпадающего с осью горизонтальной наводки (вертикальной осью вращения ствола).

17. Орудие по п.14, отличающееся тем, что упомянутая поворачивающаяся часть орудия содержит реактивное сопло и/или отрезок ствола.

18. Орудие, содержащее ствол и зарядную камору, отличающееся тем, что имеет камору в виде двух коаксиальных стаканов, соединенных горловинами, в промежуток между которыми закачан газ или жидкость под давлением, не превышающим допустимого для внутреннего стакана.