КОМПЛЕКС ВЫСОКОТОЧНОГО ОРУЖИЯ /ВАРИАНТЫ/ Российский патент 2015 года по МПК F41C7/00 F41A3/00 F41C27/22 F42B5/00 

Изобретение относится к стрелковому и артиллерийскому оружию, в основном к снайперским винтовкам. Следует отметить одну особенность изобретения - оно составлено без привычного разделения на собственно «оружие», то есть стреляющее устройство, и боеприпас - пуля, снаряд, патрон, картузный заряд, или артиллерийский выстрел. Это обусловлено тем, что в данном случае предъявляются взаимные конструктивные требования к стреляющему устройству и к пуле, пыжу, гильзе, заряду. «Оружием» все это становится только собранное вместе.

Известны снайперские винтовки с ручным перезаряжанием. Они обладают хорошей кучность боя, но недостаточной скорострельностью. Известно автоматическое оружие с неподвижным стволом, см. например, пат. №2441190, но в нем некоторые детали механизма перезарядки начинают двигаться еще до выхода пули из ствола, что вызывает смещение ствола и ухудшает кучность боя. Известны образцы оружия, перезаряжание в которых происходит с помощью отката ствола, но даже небольшие погрешности в кинематике отката резко снижают точность выстрела.

Задача и технический результат изобретения - возможность изготовления снайперских винтовок или малокалиберных пушек с точностью стрельбы, позволяющей поражать малоразмерные цели (круг диаметром 20 см) на дистанциях до 5 км. А также уменьшение габаритов такого оружия, которые обычно достаточно велики, и улучшение надежности работы этого оружия.

Следует отметить, что для получения такого результата потребуются не только некоторые особенности в конструкции оружия, но еще и применение трубчатой пули с каналом в виде осевого или кольцевого сопла Вентури по пат. №2497065 (особенностью этого сопла является то, что давление газа на входе в него равно давлению на выходе из него, то есть такая пуля почти не будет тормозиться в атмосфере), и применение легкогазового водородовыделяющего пороха, например, по пат. №№2488572, 2490244 или по более поздним аналогичным изобретениям. Последнее позволит достичь начальных скоростей пули около 2000-2500 м/сек. Кроме поражения точечных целей на больших дальностях, такое оружие калибром 12,7 мм при использовании легкогазового пороха и при использовании трубчатой пули с центральным вольфрамовым или урановым телом (по сути подкалиберной) позволит с таких расстояний пробивать стандартную броню до 40 мм или кирпичную стену метровой толщины.

Данное оружие, как обычно, содержит ствол, затвор и другие элементы и может быть с ручным или с автоматическим перезаряжанием. Но на таких дальностях на точности выстрела уже будут сказываться и отдача оружия, и даже движение спускового механизма при пробитии капсуля.

Первая задача - сделать оружие безоткатным, точнее без отдачи во время процесса выстрела. Для этого могут использоваться и известные устройства.

ВАРИАНТ 1. Оружие содержит одно или два-три реактивных сопла, направленных назад или назад-вбок. Тяга реактивного сопла (сопел) подбирается такой, чтобы полностью компенсировать импульс пули. Этот вариант представляет скорее теоретический интерес, так как имеется реактивная струя, которая затрудняет компоновку конфигурации оружия (например, струя от 30-мм орудия не может быть направлена внутрь башни БМП), а для снайпера является недопустимым демаскирующим фактором. Кроме того, резко повышается расход пороха и все связанные с этим последствия (увеличение объема гильз, уменьшение боекомплекта и т.п.). Однако возможно и практическое применение этого варианта именно в БМП или в машинах боевой поддержки танков «Терминатор».

Особенно интересен с практической точки зрения подвариант данного варианта, когда два реактивных сопла расположены не в затворной части оружия, как это обычно делается в безоткатных орудиях, а на боковой поверхности ствола, например, на переднем срезе гильзы или на заднем срезе пули при безгильзовом боеприпасе. Это, во-первых, позволяет безоткатно стрелять обычными гильзовыми или безгильзовыми боеприпасами из оружия с обычным глухим затвором (то есть без реактивного сопла), а во-вторых, это позволяет стрелять из башни БМП или из наружной артиллерийской установки машины поддержки пехоты.

ВАРИАНТ 2. Полной компенсацией отдачи во время выстрела обладает свободный затвор. То есть в этом варианте площадь донца гильзы или площадь поперечного сечения затвора, входящего в ствол, должна быть примерно равна площади канала ствола с учетом нарезов. Почему «примерно»? Потому что есть еще силы трения, которые, например, при вхождении пули с поле нарезов, очень существенны. То есть, если подвести баланс сил, действующих на оружие вперед и назад (здесь и далее все направления даны относительно направления выстрела при условно-рабочем горизонтальном положении оружия), то получится:

где Fпули - сила трения пули о ствол, в том числе при вхождении в нарезы (эквивалентная);

Fгазов - сила трения пороховых газов о ствол (эквивалентная);

Fзатвора - сила трения затвора об оружие;

Fпружины - сила возвратной пружины (эквивалентная, то есть средняя);

Р - эквивалентное давление в стволе;

Sг. - площадь донца гильзы или запирающей части затвора;

Sc. - площадь канала ствола с учетом нарезов.

В двух последних величинах подразумевается, что площадь гильзы больше площади ствола, то есть сила давления на разнице этих площадей будет направлена вперед. А если их разница получится отрицательной, то значит, площадь гильзы должна быть меньше площади ствола.

При соблюдении этого уравнения оружие при выстреле не сдвинется ни назад, ни вперед.

Этим уравнением можно воспользоваться двояко: либо, при проектировании оружия «с нуля», можно выбрать площадь донца гильзы или запирающей части затвора; либо, если эта площадь получится меньше площади ствола, увеличить усилие возвратной пружины. Если в последнем случае даже усиленная пружина не помогает, придется применить раздвижной ствол и заряжание в казенную часть спереди. В последнем случае можно применить револьверный принцип.

ВАРИАНТ 3. Однако возможны и три нетрадиционных способа нейтрализации отдачи оружия при стрельбе. Первый способ - оружие имеет свободный затвор, соединенный с откатным механизмом. Назовем такой новый затвор «свободно-откатный».

Если бы площадь донца гильзы или площадь затвора безгильзового боеприпаса была бы равна площади ствола, а силы F в вышеприведенном уравнении уравновесили бы друг друга, то никакого откатного механизма не потребовалось бы, компенсация отдачи получилась бы достаточно полной, а заряжание оружия было бы возможным сзади. Но если оружие создается под готовый, пусть даже не очень удачный патрон, у которого площадь донца гильзы гораздо больше площади канала ствола, то свободный затвор неприемлем - из-за разницы упомянутых площадей на оружие при выстреле со свободным затвором будут действовать очень большая сила, направленная вперед.

Чтобы компенсировать эту разницу, необходим откатный механизм. Но не простой, а настроенный. Он может быть настроен, как простейший откатный механизм, на постоянное усилие отката и на эквивалентное усилие, обеспечивающее соблюдение уравнения:

где Fпули - сила трения пули о ствол, в том числе при вхождении в нарезы (эквивалентная);

Fгазов - сила трения пороховых газов о ствол (эквивалентная);

Fзатвора - сила трения затвора об оружие;

Fпружины - сила возвратной пружины (эквивалентная, то есть средняя);

Fотката - эквивалентное усилие откатного механизма;

Р - эквивалентное давление в стволе;

Sг. - площадь донца гильзы или запирающей части затвора;

Sc. - площадь канала ствола с учетом нарезов.

Как видно, это уравнение отличается от уравнения в варианте 2 наличием усилия откатного механизма.

Как видно, в этом уравнении нет импульса пули Mп.*Vп., и силы, компенсирующей его. Эта последняя сила формируется как действие свободного затвора, то есть подвижные части этого затвора должны быть достаточно массивны и иметь вполне определенную массу:

Мз.*Vз.=Мп.*Vп.

То есть импульс затвора и подвижной части откатника должен быть равен импульсу пули.

Такой откатный механизм компенсирует часть общей величины силы отдачи, но не компенсирует меняющуюся в процессе выстрела величину силы отдачи. В начале выстрела, когда давление в стволе больше эквивалентного, оружие дернется вперед, а после того как давление в стволе уменьшится меньше эквивалентного, оружие дернется назад. Эти рывки могут повлиять на точность наводки, которая при стрельбе на такие дистанции должна быть безукоризненной.

Гидравлический откатный механизм целесообразен для оружия с автоматическим перезаряжанием, но он капризен, он может подтекать, его шток не допускает загрязнения, а его характеристики зависят от температуры. Для винтовки с ручным перезаряжанием рациональнее применить откатный механизм фрикционного типа, например, виде прижатых друг к другу подвижной и неподвижной пластин. Хотя ничто не мешает автоматизировать и фрикционный откатный механизм с целью использования его хода для перезарядки. Для этого надо добавить к нему возвратную пружину и механизм отключения фрикциона.

Для исключения упомянутых рывков откатный механизм может быть настроен на характер (то есть на график) изменения давления в стволе. Для этого гидравлический откатный механизм содержит гидравлический цилиндр и поршень с перепускным клапаном, а на внутренних стенках цилиндра имеется канавка (канавки), поперечное сечение которой(ых) увеличивается по мере рабочего хода поршня, причем откатный механизм в каждый момент выстрела создает усилие, обеспечивающее примерное равенство вышеприведенного уравнения из варианта 3 (точное соблюдение мгновенного значения силы практически невозможно) и, желательно, точное соблюдение этого уравнения по итогам выстрела.

Напомним, импульс пули и в этом случае компенсируется определенной массой подвижных частей.

При этом в каждый момент выстрела усилие отката меняется в своем масштабе примерно по графику изменения давления в стволе, и оружие в процессе выстрела неподвижно.

Точный расчет сечения упомянутых канавок затруднителен, так как изменение величины канавок вызывает и изменение инерционной составляющей усилия откатного механизма. Но по результатам 10-15 испытаний канавки подбираются с достаточной точностью методом последовательных приближений.

ВАРИАНТ 4. Второй нетрадиционный способ нейтрализации отдачи - применение свободного затвора с «виртуальной массой». То есть затвора, связанного с какой-то массой с помощью ускоряющей кинематической передачи. Назовем произведение этой массы на передаточное отношение кинематики «виртуальной массой». Такой затвор эквивалентен затвору с гораздо большей массой. Надо еще учесть массу промежуточных элементов кинематики - шестерен, или рычагов, или роликов и троса, как в полиспасте на фиг.2 - «Мпром.». И надо учесть массу запирающей части затвора, которая движется без ускоряющего механизма - «Мреал.». Сумму всех трех масс назовем «эквивалентной», то есть:

где Мэкв. - масса свободного затвора, оказывающего эквивалентное противооткатное действие;

Мреал. - масса части затвора, которая запирает ствол и движется с наименьшей скоростью;

Мпром. - эквивалентная масса промежуточных элементов кинематики;

Мвирт.- произведение массы быстро движущегося груза на коэффициент мультипликатора.

Если коэффициент полезного действия мультипликатора «К» недостаточно велик, то в уравнении надо учитывать его как уменьшающий коэффициент к виртуальной массе. То есть меньшая виртуальная масса за счет потерь усилия в мультипликаторе оказывает такое же тормозящее противооткатное действие как виртуальная масса без поправки на к.п.д. «К»:

Расчет требуемой силы «Fотката» из формулы \2\ с инженерной точностью (три действующих знака, то есть с погрешностью 0,05%) достаточно громоздок, но принципиально прост. Рассмотрим его на примере мультипликатора в виде работающего «наоборот» (на ускорение) полиспаста из четырех роликов (см. фиг.2) с коэффициентом передачи 5 (так как в промежутке между оружием и затвором проходит 5 тросов) и с к.п.д. 0,9. Изготовление такого полиспаста стало возможным с появлением современных высокопрочных материалов типа вектран, дайнима, зайлон. Возможны и другие конструкции, подробно рассмотренные в другой заявке на изобретение.

На фиг.2 показан полиспаст в виде шкивов 13, расположенных на оружии 14 и на затворе 15. Через шкивы проходит трос 16, одним концом прикрепленный к затвору, а другим концом - к массе 17, которая является «виртуальной», так как движется в 5 раз быстрее затвора.

1. Задаемся величиной отката затвора, например, 10 мм. Допустим, разгонная длина ствола равна 1000 мм, то есть в 100 раз больше. По этому коэффициенту и по массе пули «м» находим Мэкв. как

Мэкв.=100*м*(Sг./Sc.).

Коэффициент (Sг./Sc.) появился потому, что сила, действующая на гильзу, гораздо больше, чем сила, действующая на пулю, из-за большей площади донца гильзы. Для пистолетной гильзы этот коэффициент был бы равен 1.

Можно еще учесть, что давление на пулю вследствие ее движения будет меньше давления на донце гильзы, допустим в 1,2 раза, тогда:

Мэкв.=1,2*100*м*(Sг./Sc.).

Для примера возьмем реальные цифры: м=20 г, а площадь донца гильзы в 4 раза больше площади канала ствола:

Мэкв. = 9600 г = 9,6 кг.

2. Зная из практики давление в стволе и площадь донца гильзы, определяем как их произведение максимальную силу, воздействующую на затвор, а по ней конструируем с нужной прочностью мультипликатор. То есть, например, на фиг.2 определяем прочность троса и шкивов. А по этим готовым изделиям определяем момент инерции шкивов и массу троса. А по ним определяем «Мпром.». При этом для получения «промежуточной массы» момент инерции первого шкива делим на его радиус, момент инерции второго шкива делим на его радиус и умножаем на 2 (он движется в 2 раза быстрее), момент инерции третьего шкива делим на его радиус и умножаем на 3 (он движется в три раза быстрее) и т.п. Массу троса также разбиваем на участки в среднем положении затвора (в данном примере - откат 5 мм), и учитываем, что каждый участок движется со своей скоростью. Весь расчет можно производить по эквивалентным параметрам, иначе расчет получится очень сложным, например надо учитывать, какой участок троса меняющейся длины испытывает ускорение, соответствующее графику давления в стволе в данный момент.

Сложив все слагаемые, получим «Мпром.», допустим 0,6 кг. То есть формула \4\ примет вид:

Лишь в качестве демонстрационного примера предположим, что Мреал.=0,2 кг. Тогда Мвирт.=1,583 кг. Не так уж много для оружия с такими возможностями.

3. Далее возможны два пути. Либо по выражению \5\, зная ускорение затвора (а его мы определяем по ускорению пули), аналитически находим силу натяжения четырех тросов, соединенных со шкивами на оружии (левые два шкива на фиг.2), учитывая при этом, что к.п.д. хорошего шкива примерно равен 0,98. Далее приравниваем сумму натяжения этих четырех тросов к «Fотката», полученному из уравнения \2\, и находим «Мреал.». А из него по выражению \5\ находим «Мвирт.».

Но лучше поступить проще. Задаемся несколькими значениями «Мреал.» и получаем из выражения \5\ несколько значений «Мвирт.», а по ним, зная ускорение затвора (все значения не мгновенные, а эквивалентные), находим несколько значения силы натяжения первого от виртуальной массы троса Fт (не забывая поправку на к.п.д. шкива). Строим график «Мреал.-Fтттт.», по натяжению четырех тросов Fтттт которое равно:

Fтттт.=0,98*Fт.+0,98*0,98Fт.+0,98*0,98*0,98Fт.+0,98*0,98*0,98*0,98Fт.=3,804Fт.

и которое приравниваем к «Fотката» из уравнения \2\, находим по графику соответствующее «Мреал.», а по нему и «Мвирт.». Затвор рассчитан.

ВАРИАНТ 5. Третий нетрадиционный способ получить оружие, абсолютно неподвижное во время выстрела - применение в неподвижном затворе подвижной внутренней части, которая является свободным затвором и диаметр которой примерно равен диаметру ствола, а точнее отвечает уравнению \1\ для свободного затвора, в котором вместо Sг. будет Sпчз. - площадь подвижной части затвора:

Назовем такой затвор «частично-свободным».

Все величины в этом уравнении известны, и по нему определяется «Sпчз.». Как и в уравнении \1\, эта площадь может оказаться как больше, так и меньше площади ствола. Причем для того чтобы пороховые газы могли воздействовать на эту подвижную часть затвора, заряд должен быть безгильзовым или в донце гильзы должны быть постоянные или прорываемые отверстия, в частности прорываемое отверстие для капсуля.

В последнем случае капсульное гнездо открыто изнутри гильзы и имеет наковальню для капсуля, расположенную на Г-образной или П-образной скобе, а каспуль завальцован снаружи и имеет насечки в виде многолучевой звезды. Последнее нужно, чтобы частицы порванного капсуля не летели назад и не оставались в стволе, а чтобы капсуль разрывался по местам этих концентраций напряжений и загибался лепестками наружу без отрыва лепестков. Возможны и другие конструктивные решения, например наличие ослабленных участков на донце гильзы, также снабженных радиальными насечками.

Наличие свободно откатывающейся части затвора подсказывает использовать ее для привода автоматики перезарядки. Для этого на подвижной части затвора имеются наклонные канавки или выступы, соединенные с наклонными соответственно выступами или канавками на неподвижной части затвора, которые после фазы отката поворачивают неподвижную часть затвора, а на ней имеются боевые личинки, запирающие ее относительно оружия. Разумеется, сама подвижная часть затвора при этом должна быть защищена от проворачивания, например узлом «продольный паз - выступ».

На фиг.1 показано такое оружие, где 1 - ствол, 2 - гильза в стволе, 3 - гильза в магазине, 4 - неподвижная часть затвора, 5 - подвижная часть затвора, представляющая одно целое или соединенная с массивным цилиндром 6 (или геометрическим телом другой формы). В подвижной части имеется боек 7, который, кстати, может иметь на переднем конце участок с большим диаметром (не показан), чтобы под действием газов он не улетал слишком сильно назад. Цилиндр 6 подпружинен сзади возвратной пружиной (не показана). Внутри цилиндра 6 расположен между двумя пружинами электромагнит 8, причем задняя пружина значительно сильнее передней (подробнее см. ниже). Боек 7 имеет большую длину, и поэтому для уменьшения его инерции желательно выполнить его из титанового сплава.

Работает этот вариант так: для производства выстрела электромагнит 8 бьет своим подвижным штоком по бойку 7, и тот накалывает капсуль гильзы 2. Электромагнит при этом сам отлетает назад, и поэтому рывка оружия от удара по капсулю не происходит. Капсуль воспламеняется и воспламеняет пороховой заряд внутри гильзы. Давление в гильзе повышается, и капсуль, ослабленный радиальными насечками, прорывается. Пороховые газы выходят из задней части гильзы и начинают давить на подвижную часть затвора 5, и она вместе с цилиндром 6 начинает медленно двигаться назад, компенсируя давление пороховых газов. Оружие при этом остается совершенно неподвижным.

После выхода пули из ствола подвижная часть 5, пройдя расчетную длину, взаимодействует с наклонными канавками на подвижной части и поворачивает ее. То есть открывает затвор и тянет его назад, обеспечивая автоматическую перезарядку.

Но при этом существует один конструкторский нюанс - неподвижная часть затвора при этом является как бы трубой, в которой находятся пороховые газы под большим давлением. Наружный диаметр этой трубы мы увеличить не можем. А прочности этой трубы может оказаться недостаточно, и она может разорваться. Для борьбы с этим явлением возможны четыре подварианта данного варианта.

ПОДВАРИАНТ 5-а. Можно просто применить самый логичный способ - изготовить эту часть из самого высокопрочного материала, например из нанотитанового сплава.

ПОДВАРИАНТ 5-б. Можно конструктивно предусмотреть вход этой части затвора в ствол на достаточную глубину, то есть на глубину отката подвижной части ствола до выхода пули из дула или на меньшую глубину, после которой прочность неподвижной части затвора окажется достаточной для уменьшившегося давления в стволе. Причем неподвижная часть затвора должна быть выполнена из материала с большим пределом упругости, чем у материала ствола (чтобы не раздуться в стволе после выстрела).

Именно этот подвариант показан на фиг.1 - неподвижная часть затвора 4 входит в ствол 1 примерно на половину глубины отката подвижной части затвора 5.

Работает этот подвариант так: ствол 1 обжимает неподвижную часть затвора 4 и не дает ей разорваться от внутреннего давления. А когда давление уменьшится, подвижная часть 5 может выйти за пределы ствола - прочности неподвижной части затвора уже достаточно.

ПОДВАРИАНТ 5-в. Если мы проектируем оружие «с нуля», то есть проектируем и патрон с гильзой, то можно просто выбрать такое соотношение диаметра донца гильзы и калибра пули, чтобы толщина стенки неподвижной части затвора оказалась достаточной толщины.

ПОДВАРИАНТ 5-г. И наконец, если предыдущие три подварианта конструктора не удовлетворили, можно выбрать диаметр неподвижной части затвора больше диаметра гильзы или диаметра шашки безгильзового боеприпаса. При этом, правда, остается возможным, но становится неоправданно проблематичным, применение магазина, обоймы или патронной ленты. То есть такое оружие можно заряжать либо вручную одиночными патронами, либо применить револьверный принцип. И то и другое нежелательно, поэтому лучше применить один из первых трех подвариантов.

ВАРИАНТ 6. Предыдущая конструкция «частично-свободного» затвора предусматривает прорывной капсуль или прорывные отверстия в гильзе, если гильза есть. Однако это не всегда удобно, а тем более неприемлемо, если оружие создается под готовый патрон, в котором все это не предусмотрено. В этом случае может быть применена другая конструкция свободного затвора. Такое оружие имеет в стволе два или более симметрично расположенных боковых отверстия, расположенных на переднем срезе гильзы или на заднем срезе пули при применении безгильзового боеприпаса и соединенных с ориентированными назад газовыми цилиндрами, в которых находятся штоки, соединенные с массивным грузом/грузами, при этом газовые цилиндры со штоками являются свободным затвором, см. фиг.3.

Это напоминает автомат Калашникова с двумя газовыми цилиндрами. Только цилиндры расположены на срезе гильзы, а к штокам цилиндров присоединен груз или два груза, жестко связанных между собой (для симметрии противооткатного импульса).

Масса груза рассчитывается по обычным для свободного затвора правилам.

Весь затвор рассчитывается по формуле \6\ для «частично-свободного» затвора. Здесь «Sпчз.» - суммарная площадь подвижных газовых штоков.

Как и в предыдущем варианте, движение грузов назад «подсказывает» использовать его для автоматической перезарядки оружия.

Следует отметить только один небольшой недостаток этого затвора - в нем имеется маленькая задержка срабатывания: свободные части затвора начинают работать только после того, как пуля сдвинется с места на величину, допускающую прорыв пороховых газов в газовые цилиндры. Но этот недостаток практически не скажется на точности стрельбы.

На фиг.3 упрощенно показан такой затвор, где 1 - ствол, 2 - гильза в стволе, 18 - газовые цилиндры, 19 - штоки в них, 20 - два груза, жестко соединенных перемычкой (по сути один груз).

Работает этот вариант так: пороховые газы из промежутка между гильзой 2 и пулей проходят в газовые цилиндры 18 и толкают штоки 19 с соединенными грузами 20. За счет массы грузов 20 гасится импульс отката пули. Оружие во время производства выстрела совершенно неподвижно.

ВАРИАНТ 7. При стрельбе на большие дальности нежелательно даже сотрясение оружия от срабатывания спускового механизма. Поэтому можно применить уже известный способ электрического воспламенения заряда (применение электровоспламенения не является новым, и поэтому это техническое решение не отражено в формуле изобретения).

ВАРИАНТ 8. Если применяются уже готовые боеприпасы с капсулями, то возможно применение следующего спускового механизма: за бойком продольно-подвижно расположен между двух пружин электромагнит, подвижный ток которого имеет возможность ударять по бойку. Причем задняя пружина сильнее передней, так как она воспринимает реакцию от удара, а передняя пружина служит лишь для первичной центровки электромагнита. Этот вариант показан на фиг.1, электромагнит - поз.8.

Работает этот вариант так: при подаче электрического напряжения электромагнит, возможно поляризованный, бьет по бойку. Так как электромагнит закреплен на пружине, то в первый момент сила удара по капсулю и сила увеличившегося сжатия задней пружины взаимно компенсируются, и к тому же они обе направлены вдоль оружия. Поэтому оружие при накалывании капсуля остается абсолютно неподвижным.

ВАРИАНТ 9. Иногда бывает нужно замедлить движение затвора вперед, например, в варианте 5, в котором боек имеет значительную длину и инерцию. Для этого затвор или затворная рама имеют продольные насечки в виде зубьев храповика, обращенных назад, а оружие имеет напротив этих насечек храповое колесо, расположенное на подпружиненном рычаге или расположенное на неподвижной оси, но снабженное муфтой обратного хода, причем храповое колесо связано с диссипативным устройством.

Таким диссипативным устройством может быть фрикционная муфта, или гидравлическая муфта, или крыльчатка вентилятора, или магнитный демпфер в виде алюминиевого колеса, расположенного между двух-четырех-шести полюсов постоянного магнита.

То есть в любом случае храповое колесо в одну сторону крутится легко, проскальзывая по зубьям затвора или прокручиваясь вхолостую на обгонной муфте, а в другую сторону - при движении затвора вперед - оно крутится с усилием, замедляя накат затвора вперед.

См. фиг.1, где 9 - насечки на цилиндре 6, являющемся подвижной частью затвора 5. Около насечек на подпружиненном пружиной 10 рычаге 11 расположено храповое колесо 12, соединенное с диссипативным устройством (не показано).

Это решение позволяет несколько уменьшить габарит оружия назад от заднего среза ствола и повысить его надежность за счет большего времени, располагаемого для поднятия из магазина следующего патрона. Оно применимо и в других видах оружия, например, для уменьшения скорострельности автоматического оружия.

ВАРИАНТ 10. На кучность стрельбы влияют и факторы внутренней баллистики. Например, в настоящее время применяются технологически более простые гильзы с резким переходом от основного объема гильзы к ее сужению и далее к горловине. Однако для лучшей кучности данное оружие должно иметь гильзу или шашку безгильзового заряда с плавным переходом от основного объема гильзы или заряда к его сужению и далее к горловине (то есть в виде бутылочного горлышка).

Напомним, комплекс высокоточного оружия включает не только стреляющее устройство, но и пулю, заряд, и, возможно, гильзу, и пыж.

ВАРИАНТ 11. На кучность стрельбы влияет и неточность изготовления ствола. При изгибах канала ствола пуля прижимается сильнее то к одной его стороне, то к другой. И так как при этом пуля продолжает активно закручиваться нарезами ствола, то возникают неравномерные касательные усилия, приложенные к пуле.

Для уменьшения влияния этого явления на кучность стрельбы ствол оружия имеет нарезы, кончающиеся на расстоянии 1-10 длин пули от дула (оптимально 3-5). То есть дальше ствол гладкий, и пуля не испытывает никаких касательных усилий, то есть не дестабилизируется.

ВАРИАНТ 12. На кучность стрельбы влияет и период последействия пороховых газов на пулю после выхода из ствола. Для уменьшения этого явления ствол оружия имеет щели или отверстия для выпуска газов, расположенные на расстоянии 1-10 длин пули от дула (оптимально 3-5). То есть желательно, чтобы начало отверстий или щелей совпадало с началом безнарезного участка ствола по варианту 10.

Эти отверстия могут выполнять роль дульного тормоза, но не следует путать их с дульным тормозом, так как дульный тормоз по определению находится за пределами ствола, и пуля в нем не испытывает направляющего влияния.

ВАРИАНТ 13. Чтобы еще более уменьшить дестабилизирующее действие в период последействия, задняя часть пули или пыжа для трубчатой пули должна иметь форму, которая обеспечивала бы взаимокомпенсацию толкающего и подсасывающего действия неравномерностей в попутной струе газов. Для этого задняя часть пули или пыжа должна иметь форму эллипсоида вращения с продольной осью, составляющей 20-70% от поперечной оси, или должна иметь форму плоского поперечного торца, имеющего округления на сопряжении с цилиндрической поверхностью, радиус которых составляет 10-30% от диаметра пули.

ВАРИАНТ 14. При всех вышеперечисленных ухищрениях для повышения точности стрельбы, самым главным дестабилизирующим фактором остается тремор рук. Для уменьшения его влияния на прицеливание ствол с затвором установлен в оружии на упругих растяжках, например на пружинах или на фигурных эластичных элементах, крепящихся к кронштейнам, расположенным на узле «приклад, ложе, цевье, и, возможно, нащечник и рукоятка», а на прикладе со стороны затвора имеется упругая подушечка.

Упругость и внутреннее трение в упругих элементах должны быть подобраны так, чтобы ствол висел на них достаточно мягко, но не раскачивался, как маятник, во время наведения оружия.

См. фиг.4 - разрез по стволу и цевью, где 1 - ствол, 21 - цевье, 22 - кронштейны, 23 - упругие элементы, условно показанные пружинками, но лучше являющиеся зигзагообразными или гофрированными резиновыми элементами (аналогичными, например, тем, на которых крепится глушитель в автомобиле).

Работает этот вариант так: цевье 21 берется в руку, приклад и нащечник (не показаны) прижимаются к плечу, и оружие наводится на цель. При этом мелкие треморные рывки цевья частично сглаживаются амортизирующими упругими элементами. После выстрела за счет отдачи оружие резко дергается назад. Для гашения этого рывка на прикладе должна иметься упругая подушечка.

ВАРИАНТ 15. Но еще лучше устранить влияние тремора рук совсем. Для этого оружие установлено на станине или на машине и имеет дистанционный сервопривод в двух плоскостях. Сервопривод оружия, установленного на боевой машине, - это не редкость, а скорее правило. Сервопривод снайперской винтовки также применяется, хотя и очень редко. Но самое главное отличие предлагаемого сервопривода в его конструкции. Обычно применяются гидравлические конструкции, электрические на постоянном токе или на трехфазном переменном токе с асинхронными электродвигателями. Гидравлические приводы сложнее, а упомянутые электрические не обеспечивают нужной точности и плавности наведения.

Данное оружие имеет сервопривод в виде синхронных трехфазных электродвигателей, соединенных с электрическим преобразователем постоянного или переменного тока в трехфазный электрический ток с регулируемой от нуля частотой этого тока, с синусоидальной формой тока, и с возможностью реверсирования последовательности фаз, или с переключателем двух фаз из трех. Такие схемы широко известны и применяются в электротехнике и в иллюминации, например в елочных гирляндах.

Разумеется, прицел в таком оружии должен быть или телевизионный, телевизионно-инфракрасный, или оптиковолоконный.

Так как оружие соединено с пультом управления только проводами, то при стрельбе наводчик может находиться далеко от оружия. А при радиоуправлении - где угодно.

Следует упредить возражения типа «это сложно, это дорого, это тяжело». Электрический аккумулятор, электронная схема и микромоторчики очень легки и дешевы. Они массово производятся, используются в электрических авиамоделях (и даже телекамера) и могут быть использованы из этой номенклатуры.

Следует также упредить неквалифицированные возражения о массивности и больших габаритах станины (станка) для такого оружия. Действительно, габариты и масса станка для пулемета калибром 7,62 мм, а тем более калибра 12,7 или 14,5 мм весьма внушительны. Но надо видеть разницу между станком для пулемета и станком для снайперской винтовки. Станок для пулемета, во-первых, рассчитан на то, что даже при стрельбе очередью положение станка останется постоянным (иначе, зачем станок нужен). А во-вторых, станок для пулемета рассчитан на определенную высоту над уровнем земли. Как показала практика, человек не может прицеливаться на высоте менее 30 см от земли, а так как станок для пулемета имеет длинную заднюю опору (опоры), то и эта высота для него мала. Станки для пулеметов всех стран имеют высоту над уровнем земли порядка 70-80 см, чтобы можно было вести стрельбу сидя или с колена. Станок же для винтовки может быть высотой всего 10 см, и он может не быть рассчитан на сохранение своего положения после выстрела. Наоборот, допускается, если после выстрела винтовка дернется настолько сильно, что ткнется прикладом или магазином в землю, но затем при правильном расположении центра тяжести она примет положение, примерно соответствующее исходному. То есть станок для винтовки - это маленькая и легкая тренога с одной опорой, обращенной вперед, и двумя опорами, обращенными назад примерно под углом 90 градусов между собой. Центр тяжести должен находиться чуть впереди центра треноги. То есть в качестве станины могут быть использованы трехногие сошки, весом лишь в полтора раза тяжелее, чем двуногие.

Работает этот вариант так: преобразователь тока устанавливается регулирующим органом в положение нулевой частоты тока. Двигатель при этом неподвижен и даже создает тормозной момент. Меняя частоту тока и меняя последовательность фаз вправо или влево, приводят во вращение в нужную сторону с нужной скоростью электродвигатель. В отличие от двигателей постоянного тока или асинхронных двигателей, которые после преодоления трения покоя резко начинают вращение, синхронный двигатель будет отслеживать состояние магнитного поля с точностью до долей градуса. С учетом редуктора это позволит регулировать положение ствола с точность до долей угловой минуты или секунды. То есть оружие очень точно наводится на цель.

Следует отметить, что для стрельбы на большие дальности и для возможности стрельбы по самолетам и вертолетам оптический прицел должен иметь «сильный» трансфокатор, а телевизионный прицел, кроме того, еще и «сильный» электронный зум (устройство, позволяющее менять масштаб изображения на экране монитора). Например, при стрельбе на 5 км (а при применении калибра 14,5 мм на 6-7 км) прицел должен давать 150-200-кратное увеличение, а при стрельбе по самолетам угол зрения должен быть не менее 30 градусов, неважно с каким увеличением или даже с уменьшением. Если наши конструкторы-оптики не могут сделать такой прицел, пусть возьмут «половинку» от китайского бинокля 10-90*60, он имеет увеличение 10* для обзора местности, а если нажать на специальный рычажок, увеличение становится 90*, и можно качественно прицелится (60 - это диаметр объектива).

ВАРИАНТ 16. Но еще больший интерес представляет наведение оружия не в двух плоскостях, а наведение оружия в одной основной плоскости, положение сервопривода которой и, следовательно, положение самой плоскости может меняться вправо и влево, вверх и вниз на угол до 90 градусов. Положение указанного сервопривода может меняться вручную, а может меняться своим сервоприводом.

Чем этот способ наведения удобнее? Тем, что становится очень удобно и результативно обстреливать подвижные цели - от идущего человека до летящего самолета.

Работает этот вариант так: левой рукой вручную или дистанционно основная плоскость прицеливания, обозначенная на сетке прицела изначально горизонтальной линией, наклоняется по ходу движения цели и поднимается или опускается. Например, человек спускается со склона с уклоном влево 15 градусов. Снайпер поворачивает левой рукой изначально горизонтальную линию, наклоняя ее влево параллельно склону, и поднимая или опуская ее до совпадения с телом человека. Теперь остается лишь правой рукой регулировать скорость наводки сервопривода так, чтобы перекрестье прицела с необходимым упреждением сопровождало цель. Казалось бы, наведение не упростилось, а усложнилось - вместо двух параметров теперь приходится регулировать три. Но все дело в том, что человек может точно и тонко (тонко - значит в динамике, со скоростью движения) регулировать только один параметр. Исследования говорят, что человек 100% внимания может концентрировать только на одном предмете, одном параметре, одном действии. А в данном случае первое «грубое» наведение осуществляется по двум параметрам, а последнее наведение производится не по трем, не по двум, а по одному параметру, что гораздо легче, быстрее и результативнее.

Примерно также может вестись стрельба едущей машине по самолету или вертолету: линия основной плоскости на сетке прицела наклоняется и регулируется по высоте до совпадения с траекторией движения объекта, например с траекторий полета самолета. Затем по сетке прицела берется нужное упреждение с учетом ракурса цели, и производится выстрел.

Вероятность попадания, например, в бегущего человека или в летящий самолет с таким наведением будет гораздо выше, чем с наведение в двух плоскостях. Но, кстати, если человек бежит по дуге или если самолет летит по виражу, то данное наведение применимо, но мало полезно, и оно легко превращается в обычное двухплоскостное наведение - левой рукой можно наводить вертикаль (не наклоняя линию основной плоскости вбок), а правой рукой при этом осуществляется наводка по горизонтали. Так что скептики могут быть спокойны - данное наведение представляет собой обычное наведение в двух плоскостях, но с дополнительной полезной возможностью, которой можно воспользоваться, а при нежелании или неумении использовать ее преимущества можно и не воспользоваться.

Варианты 15, 16 применимы не только для винтовок, но и, как сказано вначале, для артиллерии, причем любых калибров.

ВАРИАНТ 17. Снайпер, вооруженный таким оружием, особенно с сервоприводом, может вести себя довольно «нагло». Если снайпер с обычным оружием досягаем и для стрелкового оружия противника, и для его пехотных гранатометов, и для 30-мм пушек боевых машин, то снайпер с таким оружием для противника недосягаем, и при своем обнаружении может не менять позицию, а продолжать обстрел противника. Даже появление на поле боя двух-трех бронемашин противника не несет для снайпера особой угрозы, пока они его обнаружат, он сам их уничтожит бронебойными пулями. Однако снайпер, управляющий винтовкой без дистанционного управления, может быть случайно поражен пулеметным или снайперским огнем противника, ведущимся «на авось».

Чтобы этого избежать, на винтовке может монтироваться бронещит. Причем, так как пули противника будут на таком расстоянии лететь на излете, то есть с большим углом снижения, щит должен быть достаточно высоким и загнут назад примерно на угол 10-15 градусов (расположение щита на оружии не является новым, и поэтому это техническое решение не отражено в формуле изобретения). Если оружие имеет дистанционное управление, то щит может быть совсем маленьким, только для того, чтобы защитить кожух оружия с расположенными в нем вспомогательными элементами, сервоприводы и магазин (магазины).

Для быстрой, а главное дистанционной смены типа боеприпаса (с обычной трубчатой пули на бронебойную и обратно) данное оружие имеет гнездо для двух-трех магазинов, расположенных бок о бок, имеющее возможность вручную или сервоприводом совершать в оружии Ц-образное, Ш-образное или U-образное движение, например, в пазу соответствующей формы, с фиксацией гнезда в каждом рабочем, например в верхнем, положении, самотормозящимся сервоприводом или фиксатором любого типа, например в виде защелки, причем в последнем случае клавиша управления защелкой может быть расположена на рукоятке смены положения магазинного гнезда (примерно как рукоятка храповика на ручном тормозе автомобиля).

Для облегчения проведения этой операции вручную или для облегчения массы и энергопотребления сервопривода оружие имеет под двумя или тремя магазинами подпружиненную пластину, имеющую положение неустойчивого равновесия, или имеет в открытом положении фиксатор любого типа, например шариковый.

Работает этот вариант так: в гнездо оружия вставляются сразу три магазина, например два боковых с обычными трубчатыми пулями, а центральный с бронебойными трубчатыми пулями. Если во время стрельбы кончились обычные пули, то снайпер вручную или сервоприводом опускает гнездо ниже уровня затвора, чтобы верхние части магазинов при боковом перемещении не касались затвора, переводит гнездо в другое крайнее положение, и вновь поднимает гнездо, чтобы новый магазин в нем встал на рабочее место. Можно продолжать стрельбу. Если появились легкобронированные цели, снайпер таким же образом ставит в рабочее положение средний магазин. Первая пуля после такой перестановки, правда, будет обычной, так как она уже находилась в стволе, и ее следует выстрелить по небронированной цели, а затем стрельба будет вестись из магазина с бронебойными пулями.

При израсходовании одного магазина, или всех, или только обычных пуль снайпер может заменить любой магазин, не трогая остальные.

Группа изобретений относится к вооружению, а именно к комплексам высокоточного оружия. Комплекс содержит стреляющее устройство, пулю, порох и пыж. Комплекс может содержать свободный затвор и возвратную пружину, откатный механизм с постоянным усилием отката, откатный механизм с возвратной пружиной и механизмом отключения фрикциона, электромагнит, дистанционный сервопривод. Технический результат заключается в повышении точности стрельбы, позволяющей поражать малоразмерные цели на дистанциях до 5 км, а также в улучшении надежности высокоточного оружия. 12 н. и 10 з.п. ф-лы, 4 ил.

1. Комплекс высокоточного оружия, состоящий из стреляющего устройства, пули, пороха и, возможно, пыжа, отличающийся тем, что имеет свободный затвор и возвратную пружину, удовлетворяющие уравнению:
Fпули+Fгазов+P(Sг.-Sc.)=Fзатвора+Fпружины,
где Fпули - сила трения пули о ствол, в том числе при вхождении в нарезы (эквивалентная);
Fгазов - сила трения пороховых газов о ствол (эквивалентная);
Fзатвора - сила трения затвора об оружие;
Fпружины - сила возвратной пружины (эквивалентная);
Р - эквивалентное давление в стволе;
Sг.- площадь донца гильзы или запирающей части затвора;
Sc. - площадь канала ствола с учетом нарезов.

2. Комплекс высокоточного оружия, состоящий из стреляющего устройства, пули, пороха и, возможно, пыжа, отличающийся тем, что откатный механизм имеет постоянное усилие отката и имеет эквивалентное усилие, обеспечивающее соблюдение уравнения:
Fпули+Fгазов+P(Sг.-Sc.)=Fзатвора+Fпружины+Fотката,
где Fпули - сила трения пули о ствол, в том числе при вхождении в нарезы (эквивалентная);
Fгазов - сила трения пороховых газов о ствол(эквивалентная);
Fзатвора - сила трения затвора об оружие;
Fпружины - сила возвратной пружины (эквивалентная);
Fотката - эквивалентное усилие откатного механизма;
Р - эквивалентное давление в стволе;
Sг.- площадь донца гильзы или запирающей части затвора;
Sc. - площадь канала ствола с учетом нарезов.

3. Комплекс по п. 2, отличающийся тем, что имеет фрикционный откатный механизм с возвратной пружиной и механизмом отключения фрикциона.

4. Комплекс по п. 2, отличающийся тем, что гидравлический откатный механизм содержит гидравлический цилиндр и поршень с перепускным клапаном, а на внутренних стенках цилиндра имеется канавка (канавки), поперечное сечение которой(ых) увеличивается по мере рабочего хода поршня, причем откатный механизм в каждый момент выстрела создает усилие, обеспечивающее примерное равенство вышеприведенного уравнения из п. 2.

5. Комплекс высокоточного оружия, состоящий из стреляющего устройства, пули, пороха и, возможно, пыжа, отличающийся тем, что имеет затвор, связанный с подвижным грузом с помощью ускоряющей кинематической передачи.

6. Комплекс по п. 5, отличающийся тем, что ускоряющей передачей является полиспаст.

7. Комплекс высокоточного оружия, состоящий из стреляющего устройства, пули, пороха и, возможно, пыжа, отличающийся тем, что в неподвижном затворе имеется подвижная внутренняя часть, которая является свободным затвором и диаметр которой отвечает уравнению:
Fпули+Fгазов+P(Sпчз.-Sc.)=Fзатвора+Fпружины,
где Fгазов - сила трения пороховых газов о ствол(эквивалентная);
Fзатвора - сила трения затвора об оружие;
Fпружины - сила возвратной пружины (эквивалентная);
Fотката - эквивалентное усилие откатного механизма;
Р - эквивалентное давление в стволе;
Sc. - площадь канала ствола с учетом нарезов;
Sпчз. - площадь подвижной части затвора;
причем для того чтобы пороховые газы могли воздействовать на эту подвижную часть затвора, заряд должен быть безгильзовым или в донце гильзы должны быть постоянные или прорываемые отверстия, в частности прорываемое отверстие в капсуле.

8. Комплекс по п. 7, отличающийся тем, что капсульное гнездо открыто изнутри гильзы и имеет наковальню для капсуля, расположенную на Г-образной или П-образной скобе, а каспуль завальцован снаружи и имеет насечки в виде многолучевой звезды.

9. Комплекс по п. 7, отличающийся тем, что на подвижной части затвора имеются наклонные канавки или выступы, соединенные с наклонными соответственно выступами или канавками на неподвижной части затвора, которые после фазы отката поворачивают неподвижную часть затвора, а на ней имеются боевые личинки, запирающие ее относительно оружия.

10. Комплекс по п. 7, отличающийся тем, что неподвижная часть затвора выполнена из высокопрочного материала, например из нанотитана.

11. Комплекс по п. 7, отличающийся тем, что неподвижная часть затвора входит в ствол на глубину отката подвижной части ствола до выхода пули из дула или на глубину, после которой прочность неподвижной части затвора окажется достаточной с учетом уменьшившегося давления в стволе.

12. Комплекс по п. 7, отличающийся тем, что изначально выбрано такое соотношение диаметра донца гильзы и калибра пули, чтобы толщина стенки неподвижной части затвора оказалась достаточно прочной.

13. Комплекс по п. 7, отличающийся тем, что диаметр неподвижной части затвора больше диаметра гильзы или диаметра шашки безгильзового боеприпаса.

14. Комплекс высокоточного оружия, состоящий из стреляющего устройства, пули, пороха и, возможно, пыжа, отличающийся тем, что имеет в стволе два или более симметрично расположенных боковых отверстия, расположенных на уровне переднего среза гильзы или на уровне заднего среза пули при применении безгильзового боеприпаса и соединенных с ориентированными назад газовыми цилиндрами, в которых находятся штоки, соединенные с массивным грузом/грузами, при этом газовые цилиндры со штоками являются свободным затвором.

15. Комплекс высокоточного оружия, состоящий из стреляющего устройства, пули, пороха и, возможно, пыжа, отличающийся тем, что за бойком продольно-подвижно расположен между двух пружин электромагнит, подвижный шток которого имеет возможность ударять по бойку.

16. Комплекс высокоточного оружия, состоящий из стреляющего устройства, пули, пороха и, возможно, пыжа, отличающийся тем, что ствол оружия имеет нарезы, начинающиеся от казенной части и кончающиеся на расстоянии 1-10 длин пули от дула.

17. Комплекс высокоточного оружия, состоящий из стреляющего устройства, пули, пороха и, возможно, пыжа, отличающийся тем, что ствол оружия имеет щели или отверстия для выпуска газов, расположенные на расстоянии 1-10 длин пули от дула.

18. Комплекс высокоточного оружия, состоящий из стреляющего устройства, пули, пороха и, возможно, пыжа, отличающийся тем, что задняя часть пули или пыжа должна иметь форму эллипсоида вращения с продольной осью, составляющей 20-70% от поперечной оси, или имеет форму плоского поперечного торца, имеющего скругления на сопряжении с цилиндрической поверхностью, радиус которых составляет 10-30% от диаметра пули.

19. Комплекс высокоточного оружия, состоящий из стреляющего устройства, пули, пороха и, возможно, пыжа, отличающийся тем, что ствол с затвором установлен в оружии на упругих растяжках, например на пружинах или на фигурных эластичных элементах, крепящихся к кронштейнам, расположенным на узле «приклад, ложе, цевье, и, возможно, нащечник и рукоятка», а на прикладе со стороны затвора имеется упругая подушечка.

20. Комплекс высокоточного оружия, состоящий из стреляющего устройства, пули, пороха и, возможно, пыжа, причем оружие установлено на станине или на машине и имеет дистанционный сервопривод в двух плоскостях, отличающийся тем, что имеет сервопривод в виде синхронных трехфазных электродвигателей, соединенных с электрическим преобразователем постоянного или переменного тока в трехфазный электрический ток с регулируемой от нуля частотой этого тока, с синусоидальной формой тока и с возможностью реверсирования последовательности фаз, или с переключателем двух фаз из трех.

21. Комплекс высокоточного оружия, состоящий из стреляющего устройства, пули, пороха и, возможно, пыжа, отличающийся тем, что оружие наводится в одной плоскости, положение сервопривода которой и, следовательно, положение самой плоскости может меняться вправо и влево, вверх и вниз на угол 0,000001-90 градусов.

22. Комплекс по п. 21, отличающийся тем, что положение указанного сервопривода меняется вручную или меняется своим сервоприводом.