УСТРОЙСТВО И СПОСОБ УВЕЛИЧЕНИЯ ДУЛЬНОЙ СКОРОСТИ ПУЛИ (СНАРЯДА) И ЛИКВИДАЦИИ ОТДАЧИ Российский патент 2015 года по МПК F42B10/00 

Изобретение относится к области обороны и может быть использовано для модернизации существующих запасов стрелково-артиллерийского оружия, а также для создания новых образцов стрелково-артиллерийского оружия.

Энтальпия порохового заряда расходуется на повышение температуры (T°K) и давления (P кг/см²) пороховых газов на увеличение кинетической энергии пули (снаряда) и части порохового заряда .

- дульная скорость пули (снаряда), пороховых газов на срезе канала ствола совпадают, в дальнейшем дульная скорость (V_д) пули (снаряда) уменьшается, а скорость пороховых газов (V_г) увеличивается.

Для дульного среза канала ствола, в момент выстрела, напишем, согласно закона сохранения и превращения энергии, уравнение:

, где:

w - вес порохового заряда (кг),

C_P - удельная теплоемкость пороховых газов при температуре ,

T_д - абсолютная температура пороховых газов (°K),

W - объем камер сгорания пороха и нарезной части ствола (м³),

P_д - дульное давление пороховых газов ,

q - вес пули (снаряда) (кг)

g - ускорение силы земного притяжения ,

V_д - дульная скорость пули (снаряда) ,

K_G - теплосодержание (энтальпия) пороховых газов ,

E - механический эквивалент тепла .

Потери энергии пороховых газов на нагрев ствола и патронника при выстреле принимаем как один процент от энтальпии пороховых газов.

В уравнении (1) имеют значение следующие выражения:

1) EwC_PT_д - работа, эквивалентная теплу пороховых газов при температуре, T_д°K;

2) WP_д - работа, эквивалентная давлению пороховых газов в запульном (заснарядном) пространстве при давлении, ;

3) - работа пороховых газов по ускорению пули (снаряда) и половины веса порохового заряда от скорости «0» до скорости ;

4) 0,99wK_GE - располагаемая работа порохового заряда весом w (кг) с учетом потерь, этой работы на один процент, расходуемых на нагрев ствола и патронника.

Основные данные автомата Калашникова (АКМ) и патрона образца 1943 года: заряд пороха w=1,6×10^-3 кг; вес пули q=7,9×10^-3 кг; дульная скорость пули диаметр канала ствола (калибр оружия) d=7,62×10^-3 м; длина нарезной части ствола l_д=0,369×10^-3 м; плотность заряжения .

Рассчитываем: объем гильзы и КПД выстрела из уравнения (2)

. Принимаем .

.

Полезная работа пороховых газов определяется уравнением (3)

где P_ср - среднее давление пороховых газов на длине нарезной части канала ствола l_д.

; S - площадь канала ствола АКМ .

Уравнения (2) и (3) возможно уравнять: ηwK_GE=P_cpSl_д, откуда .

;

P_д - дульное давление для АКМ при выстреле рассчитаем из уравнения (1).

Из основного уравнения газовой динамики P_дW=wRT_д; ; W=W_д+W₀=(45,58+2)×10^-6 м³.

.

;

.

Рассчитываем газовую постоянную пороховых газов

Состав пороховых газов при давлении ;

T_д - температура пороховых газов на дульном срезе ствола АКМ при выстреле

Пиродинамические параметры расчета выстрела из автомата Калашникова (АКМ)

P_ср - среднее давление пороховых газов на длине нарезной части канала ствола

;

; при этом вес пули q=7,9×10^-3 кг;

вес порохового заряда w=1,6×10^-3 кг.

Объем запульного пространства составляет

W=W_д+W₀=(45,58+2)×10^-6=47,58×10^-6 м³.

P_max - максимальное давление пороховых газов ;

P_ф - давление форсирования пороховых газов ;

При указанных параметрах выстрела ;

V_д - дульная скорость пули определяет кинетическую энергию пули

и дальность прямого выстрела .

С целью увеличения дульной скорости пули в изобретении предлагается увеличить величину порохового заряда w=w₁+w₂, где w₁=1,6×10^-3 кг, а величина порохового заряда w₂ рассчитывается из условия сохранения максимального давления пороховых газов при выстреле.

Указанная в изобретении цель обеспечивается последовательным горением пороховых зарядов. Пороховой заряд w₁=1,6×10^-3 кг патрона образца 1943 года сгорает при выстреле стандартным образом, пороховой заряд w₂ сгорает в расчетное время так, чтобы давление P_max не превысило своего значения, при этом (P_max>P_д>P_ср) дульное давление пороховых газов должно быть больше (P_ср) среднего давления пороховых газов, по каналу ствола, но меньше максимального давления пороховых газов в канале ствола (P_max).

Как показывает термодинамический расчет выстрела применительно к пиродинамической кривой автомата Калашникова (АКМ), увеличив длину нарезной части ствола (l_д=1,4 м) и среднее давление пороховых газов с использованием надульника в виде сопел Лаваля для поворота струи пороховых газов на угол 180-α, получаем ; w=11,26 гр.; q=9,7 гр.

; ; 180-α=180-58°20'=121°40'.

Дальность прямого выстрела такой снайперской винтовки увеличивается по сравнению с автоматом Калашникова (АКМ) в два раза, убойная сила пули увеличивается в четыре раза.

На фиг.1 изображено «Устройство и способ увеличения дульной скорости пули (снаряда) и ликвидации отдачи», где:

1 - ствол;

2 - стандартный патронник ствола (зарядная камора первая) w₁=1,6×10^-3 кг;

3 - зарядная камора (w₂) вторая (увеличенный патронник);

4 - пороховой канал, соединяющий зарядную камору (w₂) с нарезной частью канала ствола (1);

5 - газовые сопла Лаваля (надульник);

6 - пуля на выходе из канала ствола;

7 - концевая часть ствола;

l_д - длина нарезной части канала ствола;

l₂ - длина концевой части ствола;

l₁ - длина нарезной части канала ствола;

α - угол истечения пороховых газов относительно оси канала ствола (1).

На фиг.2 изображена пиродинамическая кривая давления пороховых газов при последовательном сгорании пороховых зарядов w₁ и w₂ по длине (l_дм) нарезной части ствола, где:

Ордината абсцисса l_д (м) ордината давление, абсцисса длина.

P_ф - давление форсирования ;

P_ср - среднее расчетное давление пороховых газов , обеспечивающее дульную скорость пули снаряда.

P_д - дульное давление пороховых газов ;

P_max - максимальное допустимое давление пороховых газов .

Пиродинамический расчет снайперской винтовки с увеличенной дульной скоростью пули и ликвидацией отдачи

Принимаем: калибр оружия d=7,62×10^-3 м;

w₁=1,6×10^-3 кг величину порохового заряда патрона образца 1943 года;

l_д=1,4 м - длина нарезной части ствола;

- среднее расчетное давление пороховых газов по длине l_д=1,4 м;

w₂ - дополнительный пороховой заряд находим, решая два уравнения (2) и (3) w₂=w₁-w

ηwK_GE=P_срSl_д

w₂=11,26-1,6=9,66 г.

Из формулы (3) рассчитываем дульную скорость пули ;

Рассчитываем P_д из уравнения (1)

; ;

; принимаем Δ=0,8;

.

.

Расчет дульной температуры при выстреле из снайперской винтовки

.

Расчет дульной скорости пороховых газов при выстреле из снайперской винтовки

Q_д - теплосодержание пороховых газов на дульном срезе

Q_H - теплосодержание пороховых газов после их расширения от давления P_д до давления P_H;

.

Расчет погашения отдачи при выстреле из снайперской винтовки (Расчет угла α)

На основании закона сохранения количества движения составляем уравнение

V_гw×cosα=V_дq; ;

; α=58°20'.

Боевые свойства предложенной снайперской винтовки относительно боевых свойств автомата Калашникова (АКМ)

Дальность прямого выстрела увеличивается на 112,7% (более чем в два раза).

Группа изобретений относится к области обороны, а именно к устройствам и способам увеличения дульной скорости пули и ликвидации отдачи. Устройство увеличения дульной скорости пули и ликвидации отдачи состоит из ствола, патронника, надульника. Параллельно стандартному патроннику установлен второй патронник. Второй патронник связан с каналом, выход из которого связан с нарезной частью канала на расстоянии, обеспечивающем значение дульного давления пороховых газов больше среднего давления пороховых газов, но меньше максимально допустимого давления пороховых газов при выстреле. Конец нарезной части ствола связан с соплами Лаваля и концевой частью ствола. Выход из сопел Лаваля связан с атмосферой. Концевая часть ствола совместно с пулей обеспечивают запирание пороховых газов на время их поворота относительно оси канала ствола на угол (180-α)°, где α - угол между осью ствола и осью потока (движения) пороховых газов. Технический результат заключается в увеличении дальности прямого выстрела оружия, а также увеличении убойной силы пули. 3 н.п. ф-лы, 2 ил.

1. Устройство увеличения дульной скорости пули (снаряда) и ликвидации отдачи, состоящее из ствола, патронника, надульника, отличающееся тем, что параллельно стандартному патроннику (2) установлен второй патронник (3), связанный с каналом (4), выход из которого связан с нарезной частью канала (1) на расстоянии (l₁), которое определяется экспериментальным путем, обеспечивающем значение дульного давления пороховых газов (Р_д) больше среднего давления пороховых газов (Р_ср), но меньше максимально допустимого давления пороховых газов (P_max) при выстреле, конец нарезной части ствола (1) связан с соплами Лаваля (5) и концевой частью ствола (7), выход из сопел Лаваля (5) связан с атмосферой, концевая часть ствола (7) совместно с пулей (снарядом) (6) обеспечивают запирание пороховых газов на время их поворота относительно оси канала ствола на угол (180-α)°, где α - угол между осью ствола и осью потока (движения) пороховых газов.

2. Способ увеличения дульной скорости пули (снаряда) и ликвидации отдачи заключается в увеличении порохового заряда w=w₁+w₂ и в его последовательном сгорании таким образом, чтобы дульное давление пороховых газов (Р_д) было больше среднего давления пороховых газов (Р_ср), но меньше максимально допустимого давления пороховых газов (P_max).

3. Способ ликвидации отдачи заключается в использовании надульника в виде сопел Лаваля (5) и концевой части ствола (7) пули (снаряда) (6) длиной l, обеспечивающей время пролета для поворота струи пороховых газов в объем (-кг) на (180-α)°, где α - угол между осью ствола и осью потока (движения) пороховых газов, а (180-α) - угол поворота оси потока (движения) пороховых газов относительно оси канала ствола, который обеспечивает ликвидацию отдачи оружия.