МЕТАТЕЛЬНОЕ ТЕЛО И ПЫЖ (ВАРИАНТЫ) Российский патент 2013 года по МПК F42B10/34 F42B7/08 

Изобретение относится к артиллерии (к снарядам) и к стрелковому оружию (пули). Известны снаряды и пули, см., например, «Современное стрелковое оружие», М., Воениздат, 2003, стр.52-79. Как правило, они представляют собой тело в виде оживального (криволинейного) конуса, сужающегося к заднему концу. Такое тело испытывает в полете сильное аэродинамическое сопротивление, в основном -сопротивление формы (а есть еще сопротивление трения). Вследствие этого с расстоянием значительно снижается пробивная способность снарядов и пуль, а дальность их полета сравнительно невелика.

ВАРИАНТ 1. С целью значительного снижения аэродинамического сопротивления данное метательное тело (далее - «тело») имеет снаружи цилиндрическую или бочкообразную форму, а внутри имеет сквозное отверстие в виде реактивного сопла, состоящего из конфузора и диффузора (сопло Лаваля). Такое тело почти не будет иметь сопротивления формы, так как снаружи тело обтекается по касательной (для цилиндра) или очень плавно (для «бочки»), а внутри тела сначала происходит адиабатическое сжатие в конфузоре, а затем - расширение в диффузоре, что почти не сопровождается потерей энергии потока.

Правда, повысится сопротивление трения, так как повысится контактирующая с потоком поверхность. Но общее аэродинамическое сопротивление значительно снизится.

ВАРИАНТ 2. Для повышения полезного объема тела, а также для удобства компоновки некоторых устройств (лазерной, инфракрасной, телевизионной или радиолокационной головки самонаведения) тело может иметь внутри в сквозном отверстии центральное тело, закрепленное на пилонах и выступающее или не выступающее за срез конфузора.

Выступающее центральное тело совместно с конфузором работает как сверхзвуковое входное устройство (как на самолете МИГ-21). Возможен вариант, когда оно вровень с кромкой конфузора. Возможен вариант, когда центральное тело выступает наоборот - сзади за кромку диффузора, но этот вариант не имеет практического значения.

Центральное тело почти не увеличивает аэродинамического сопротивления, так как профиль проточной части все равно представляет собой кольцевое реактивное сопло (иначе называемое «сопло с центральным телом»). От правильного положения центрального тела зависит отсутствие сопротивления формы у тела. Форма центрального тела - примерно веретенообразная.

ВАРИАНТ 3. Максимальная целесообразная длина центрального тела такова - от заднего среза диффузора до выступания вперед за кромку конфузора на величину примерно в диаметр кромки конфузора. При таких больших размерах центрального тела конфузор и диффузор могут выродиться в ровную цилиндрическую трубу постоянного диаметра и постоянной толщины стенки. То есть метательное тело в этом случае представляет собой веретенообразное центральное тело и расположенную вокруг него трубу. Тем не менее, третий вариант также обладает тем же достоинством - отсутствием сопротивления формы, так как внутренний канал тоже представляет собой реактивное сопло, только кольцевое.

В осколочных снарядах третьего типа наружная труба может иметь зонную закалку токами высокой частоты и служить хорошей осколкообразующей рубашкой в дополнение к осколкам центрального тела.

Снаряды и пули всех упомянутых трех типов будут иметь гораздо большую убойную дальность, дальность прямого выстрела и максимальную дальность полета. А в варианте пули при действии по незащищенной живой силе будут иметь и большую поражающую способность (действие трубки с конфузором будет аналогично действию пули «дум-дум» вследствие запирания конфузора биотканью живой массы). При действии по бронированной живой силе будут иметь хорошую бронепробиваемость пули по варианту 3 - в виде удлиненного центрального тела в трубе, особенно в выступающим концом центрального тела (причина понятна - принцип подкалиберности). Лучшие материалы для пуль и бронебойных снарядов - уран и вольфрам.

Следует отметить еще одно важное положительное качество таких тел (всех трех вариантов) как в артиллерийском, так и в стрелковом исполнении: при той же массе снаряда или пули калибр оружия должен быть значительно больше. А значит, при той же абсолютной длине ствола и том же пороховом заряде пороховые газы расширятся гораздо больше, и к.п.д. оружия как разновидности теплового двигателя будет гораздо больше. И, следовательно, будет больше начальная скорость (несмотря на наличие небольшой паразитной массы пыжа). А звук и пламя выстрела, наоборот, - будут гораздо меньше.

Вследствие увеличения диаметра жесткость такого ствола повысится, но вес его увеличится незначительно, так как давление по ходу ствола резко падает, и его стенки, начиная от казенной части, быстро утоньшаются. Или же можно значительно уменьшить абсолютную длину ствола, сохранив ту же начальную скорость тела и тот же вес ствола.

Стабилизация тела в полете может осуществляться вращением. При этом для того, чтобы не тратить энергию заряда на нарезание нарезов, тело может иметь готовые нарезы.

При стрельбе из гладкого (не нарезного) ствола снаряды и пули могут иметь снаружи в задней части постоянные или складные стабилизаторы. При наличии постоянных стабилизаторов тело должно быть подкалиберное.

Возможно много конструкций складных стабилизаторов. Возможны хорошо знакомые по гранатомету стабилизаторы в виде упругих пластин, закрепленных по касательной снаружи в задней части тела.

Возможны складные стабилизаторы, расположенные на закрепленных внутри диффузора пластинчатых пружинах и проходящие через прорези в стенках диффузора. Причем пружины могут быть как продольные, так и поперечные.

Возможен вариант, когда складные стабилизаторы и сегменты диффузора размещены в задней части диффузора на осях с возможностью поворота на угол 91-120 градусов и подпружинены в направлении раскрытия. Оси вращения при этом могут быть параллельны продольной оси тела, параллельны образующей диффузора, или оси могут занимать промежуточное положение.

Складные стабилизаторы любой конструкции при нахождении внутри ствола или внутри патрона сложены внутрь и упираются в стенки ствола или патрона. А после выхода из ствола они раскрываются.

Оптимальное число стабилизаторов зависит от их вылета и ориентировочно равно 6.

Центр тяжести тела смещен вперед, особенно у варианта на фиг.4, поэтому все варианты тел должны хорошо стабилизироваться.

Чтобы при выстреле пороховые газы не выходили через сквозное отверстие, оно в это время должно быть закрыто пыжом. Пыж может быть самой простой формы - в виде шайбы, плоской или с утолщением в центре. Такой пыж имеет минимальный вес.

Для лучшей центровки тела с бочкообразной наружной поверхностью пыж может иметь наружный и/или внутренний (по отношению к кромке диффузора) бортик.

Однако эти формы пыжей ограничивают остроту задней кромки тела - при перегрузках она может деформироваться. От этого недостатка свободен пыж более сложной формы в виде стакана, наружная поверхность которого повторяет внутреннюю форму диффузора и/или форму заднего конца центрального тела. То есть в этом случае давление пыжа на тело передается не только на заднюю кромку тела, но и на внутреннюю часть диффузора и/или на центральное тело.

Чтобы в этом контакте не произошло заклинивания, угол диффузора должен быть меньше угла самоторможения при данном коэффициенте трения между диффузором и пыжом. А чтобы этот коэффициент был как можно меньше, поверхности пыжа и/или диффузора могут быть покрыты антифрикционным материалом, например графитом, фторопластом-4 или графитованным фторопластом.

Такой пыж имеет больший вес, но зато обтекаемость задней кромки тела будет лучше. Такой пыж особенно целесообразен для стрелкового оружия, так как после выстрела он на близких дистанциях обладает большой убойной силой, и также участвует в поражении цели (см. тело с фиг.1, а пыж с фиг.3). Для этого он должен стабилизироваться в полете, то есть должен иметь по цилиндрической части ведущий поясок, чтобы стабилизироваться вращением. Оптимальный калибр такого стрелкового оружия 10-12,7 мм. Длина ствола автомата может быть очень небольшой 30-40 калибров. Особенно хороши будут снайперские винтовки калибра 12,7 мм с такими пулями по первому варианту. Однако хорошими показателями будут обладать и пистолеты с такими пулями - маленькая относительная длина ствола при этом очень кстати. А пистолетная пуля по третьему варианту будет, кроме того, хорошо пробивать бронежилет (только прочность пилонов в этом случае, желательно, сделать минимальной).

Пыж для подкалиберного тела должен иметь ведущие выступы (от 3 до 6).

Следует отметить одну особенность оружия для таких тел - казенная часть должна иметь конусный вход, чтобы тело при заряжании не уперлось в ее край свои конфузором.

На фиг.1-4 показаны соответственно тело с цилиндрической наружной поверхностью, тело с бочкообразной наружной поверхностью, тело с внутренним телом, не выступающим за кромку конфузора, и тело с внутренним телом, выступающим за кромку конфузора. Причем последнее - подкалиберное. А также показаны пыжи. Здесь: 1 - тело, 2 - пыж, 3 - внутреннее тело, 4 - ведущие выступы пыжа для подкалиберного тела, 5 - стабилизаторы.

Третий вариант тела будет похож на тело на фиг.4, но с ровной цилиндрической поверхностью внутри.

На фиг.5 показано тело со складными стабилизаторами 5, расположенными на закрепленных на внутренней поверхности диффузора пластинчатых пружинах 6.

На фиг.6 показано тело со складными стабилизаторами, расположенными на продольных подпружиненных осях, где: 5 - стабилизаторы, 7 - сегмент диффузора.

На фиг.1 показан пыж в виде шайбы с утолщением в центре.

На фиг.2 показан пыж в виде шайбы с центрирующим бортиком.

На фиг.3 показан пыж в виде стакана с наружной поверхностью, повторяющей внутреннюю поверхность диффузора.

На фиг.4 показан пыж для подкалиберного тела, имеющий ведущие выступы 4.

Работает тело следующим образом: при выстреле пороховые газы давят на пыж, а он - на тело. После выстрела пыж потоком воздуха тормозится, а тело летит вперед.

Складные стабилизаторы на фиг.5 до выстрела вогнуты внутрь диффузора (верхнее положение на чертеже), а после выстрела проходят сквозь щели в диффузоре и занимают полетное положение (нижнее положение на чертеже).

Складные стабилизаторы на фиг.6 после выстрела поворачиваются относительно своих продольных осей (поворот показан стрелкой, левая часть чертежа) и занимают полетное положение (правая часть чертежа). А сегменты диффузора становятся на свое место.

Группа изобретений относится к области боеприпасов. Метательное тело представляет собой корпус, который снаружи имеет цилиндрическую или бочкообразную форму, а внутри имеет сквозное отверстие в виде сопла Лаваля, состоящего из конфузора и диффузора. По второму варианту в сквозном отверстии имеется центральное тело, выступающее или не выступающее за срез цилиндрической части тела, и закрепленное на пилонах. По третьему варианту внутри тела выполнено сквозное отверстие, в котором на пилонах закреплено центральное тело, образующее в совокупности с цилиндрической внутренней поверхностью кольцевое сопло Лаваля. По четвертому варианту снаружи в задней части тело имеет складные или постоянные стабилизаторы. Пыж для метательного тела по первому варианту представляет собой плоскую или с утолщением в центре шайбу. Пыж для метательного тела по второму варианту представляет собой шайбу с центрирующим бортиком. Пыж для метательного тела по третьему варианту имеет форму в виде стакана, наружная поверхность которого повторяет внутреннюю форму диффузора, причем угол диффузора меньше угла самоторможения при данном коэффициенте трения между диффузором и пыжом. Пыж для метательного тела по четвертому варианту содержит ведущие выступы, центрирующие метательное тело. Повышается начальная скорость метательного тела. 8 н. и 5 з.п. ф-лы, 6 ил.

1. Метательное тело, отличающееся тем, что имеет снаружи цилиндрическую или бочкообразную форму, а внутри имеет сквозное отверстие в виде сопла Лаваля, состоящего из конфузора и диффузора.

2. Метательное тело, отличающееся тем, что имеет снаружи цилиндрическую или бочкообразную форму, а внутри имеет сквозное отверстие в виде сопла Лаваля, состоящего из конфузора и диффузора, причем в сквозном отверстии имеется центральное тело, выступающее или не выступающее за срез цилиндрической части тела и закрепленное на пилонах.

3. Метательное тело, отличающееся тем, что имеет снаружи цилиндрическую или бочкообразную форму, а внутри имеет сквозное отверстие, в котором на пилонах закреплено центральное тело, образующее в совокупности с цилиндрической внутренней поверхностью кольцевое сопло Лаваля, состоящее из конфузора и диффузора, причем центральное тело выступает или не выступает за срезы цилиндрической части тела.

4. Метательное тело, отличающееся тем, что имеет снаружи цилиндрическую или бочкообразную форму, а внутри имеет сквозное отверстие в виде сопла Лаваля, состоящего из конфузора и диффузора, причем снаружи в задней части тело имеет складные или постоянные стабилизаторы.

5. Тело по п.4, отличающееся тем, что оно подкалиберное.

6. Тело по п.4, отличающееся тем, что складные стабилизаторы в виде упругих пластин закреплены по касательной снаружи в задней части тела.

7. Тело по п.4, отличающееся тем, что складные стабилизаторы расположены на закрепленных внутри диффузора пластинчатых пружинах и проходят через прорези в стенках диффузора.

8. Тело по п.4, отличающееся тем, что складные стабилизаторы и сегменты диффузора размещены в задней части диффузора на осях с возможностью поворота на угол 91-120° и подпружинены в направлении раскрытия.

9. Пыж для метательного тела по п.1, отличающийся тем, что представляет собой плоскую или с утолщением в центре шайбу.

10. Пыж для метательного тела по п.2, отличающийся тем, что представляет собой шайбу с центрирующим бортиком/бортиками.

11. Пыж для метательного тела по п.3, отличающийся тем, что имеет форму в виде стакана, наружная поверхность которого повторяет внутреннюю форму диффузора, причем угол диффузора меньше угла самоторможения при данном коэффициенте трения между диффузором и пыжом.

12. Пыж по п.11, отличающийся тем, что поверхности пыжа и/или диффузора могут быть покрыты антифрикционным материалом, например графитом, фторопластом-4 или графитованным фторопластом.

13. Пыж для метательного тела по п.4, отличающийся тем, что содержит ведущие выступы, центрирующие подкалиберное метательное тело.