Патрон-кавитатор к подводному огнестрельному оружию Российский патент 2018 года по МПК F42B5/02 F41B9/00 

Изобретение относится к области конструкции устройств для генерации кави-тационных явлений для последующего их использования в спецоперациях силовых структур (нейтрализация боевых пловцов, разведчиков и диверсантов) и в спортивной охоте.

С позиций рекомендуемого назначения заявляемого изобретения (подводное оружие летального, оглушающего и спортивного действия), представляют интерес известные на сегодняшний день подводные огнестрельные пистолеты и ружья.

Однако, подавляющее их большинство использует для поражения цели механическое воздействие метаемого снаряда (гарпуна, стрелы, пули, иглы), а поступление из устройства в окружающую водную среду воздух и пороховые газы всячески исключаются конструкторами как нежелательное в данном случае явление [1. RU 2008609 С1, МПК F41B 11/08, опубл. 28.02.1994; 2. RU 2106592 С1, МПК F41C 9/06, опубл. 10.03.1998; 3. Ширяев Д.И. Подводный пистолет B-VI-307 (опытный) // Солдат удачи. - 2003.. -№11; 4. Кораблин В. Против подводных диверсантов и террористов // Arms DTR. - 2005ю - №3; 5. Ардашев А.Н. Оружие специальное, необычное, экзотическое. М.: АСТ-Астрель, 2001. 319 с. - С. 160-177 (Раздел «Подводное оружие боевых пловцов»)].

В то же время, среди различных физических эффектов, известно явление кавитации с широким спектром его практического использования и устройств для его реализации в случае целенаправленной пользы от этого явления [6. Политехнический: Большой энциклопедический словарь / Под ред. А.Ю. Ишлинского. М.: Научное изд-во «Большая Российская энциклопедия», 1998. 656 с. - С. 205].

Согласно указанному источнику, кавитация - это нарушение плотности внутри жидкости, т.е. образование в капельной жидкости полостей, заполненных газом, паром или их смесью (кавитационных пузырьков, или каверн. Кавитация возникает в результате местного уменьшения давления ниже критического значения (для реальной жидкости оно приблизительно равно давлению насыщенного пара этой жидкости при данной температуре. Если понижение давления происходит вследствие местного повышения скорости в напорном потоке капельной жидкости, то кавитация называется гидродинамической; в случае же понижения давления вследствие прохождения в жидкости акустических волн - акустической. Акустическая кавитация лежит в основе большинства практических применений ультразвука.

Обратимся к известным кавитаторам различного назначения.

Так, известен кавитатор, предназначенный для использования (далее из первоисточника) «в нефтехимической промышленности, теплоэнергетике, в конструкциях установок для очистки воды и в системах подготовки углеводородных топлив к сжиганию, ... для генерации кавитационных явлений для последующего их использования в кавитационных технологиях, связанных с переработкой вязких нефтей, нефтепродуктов, каменноугольной смолы, а также в разработках нефтегазовых месторождений. В его состав входят устройство создания высокоскоростной струи газосодержащей воды в окружающей водной среде с возможностью кавитационного эффекта согласно принципу Бернулли, сопровождающегося гидроакустическим шумом, и устройство предварительного дополнительного насыщения струеобразующего объема воды газами» [7. RU 174490 U1, МПК B05D 1/34, опубл. 17.10.2017]. Задачей, на решение которой направлена [полезная] модель, является повышение кавитационного эффекта.

В данном кавитаторе используется сопло Лаваля с оригинальным развитием его оконечного конусного участка, а именно - навивки каналов по конусообразной поверхности. При подаче жидкости, например равной плотности воды, под давлением 6 МПа после обтекателя со скоростью 12 м/с в каналы, происходит ее двойное закручивание: спирально за счет выступов и винтообразно. За счет центростремительных сил и сужения площади поперечного сечения каналов происходит возрастание скорости движения потока жидкости в каналах. Происходит и дополнительное «обогащение жидкости окружающим воздухом. Создаются дополнительные условия автомодельного режима для усиления кавитационного эффекта и формирования акустической волны, развернутой на 90° относительно продольной оси кавитатора. При прохождении жидкости через сужение сопла, а затем при расширении в диффузоре, в потоке жидкости возникают вихреобразования, отрывные течения и кавитация.

К недостаткам такого кавитатора (естественно, под углом зрения заявляемого изобретения) можно отнести конструктивную сложность проточной части на основе сопла Лаваля, с технологически сложным и дорогостоящим изготовлением его диффузорной профильной части, а также весьма ограниченные возможности «обогащения» жидкости газами.

Достаточно близким аналогом является «Способ обеззараживания воды путем уничтожения водных организмов и устройство для его осуществления», в котором осуществляют забор воды из открытого водного объекта, проведение ее через протяженную систему трубопроводов различного диаметра, с конфузорами, в которой напор давления воды уменьшается до отметки ниже атмосферного давления, при этом в воду вводят газ (в частности, озон) [8. RU 2433087 С2, МПК C02F 1/36, C02F 1/457, C02F 1/78, В63В 13/00, опубл. 10.11.2011].

Однако, в этом аналоге прямоток забортной воды осуществляется гидронасосом с электроприводом, а устройство насыщения воды газом является независимой от указанной гидросистемы пневмосистемой. Кроме того, обеззараживание воды предусматривает уничтожение мелко- и микробиологических объектов, причем внутри устройства, что в принципе исключает высокие уровни кавитационных колебаний (шумов).

Другим близким аналогом является кавитатор («Устройство для подводного гидровоздушного массажа»), в состав которого входят устройство создания высокоскоростной струи газосодержащей воды в окружающей водной среде с возможностью кавитационного эффекта согласно принципу Бернулли, сопровождающегося гидроакустическим шумом, и устройство предварительного дополнительного насыщения струеобразующего объема воды газами [9. RU 94002297/14 А1, МПК А61Н 9/00, опубл. 10.07.1996].

В нем устройство создания высокоскоростной струи выполнено в виде прямоточной трубы, входным концом соединенной с источником воды под давлением выше статического давления окружающей водной среды (нагнетательной магистралью гидронасоса), а выходным концом сообщающейся с окружающей водной средой, а устройство предварительного дополнительного насыщения струеобразующего объема воды газами выполнено в виде полости, коаксиальной по отношению к упомянутой трубе, входным концом подключенной к источнику воздуха под давлением, а на выходе - с упомянутой прямоточной трубой (а значит - со струеобразующим объемом водно-воздушной смеси). При этом на выходе прямоточной трубы установлено сопло Лаваля, а воздушный тракт подключен к гидравлическому на выходе цилиндрического участка сопла Лаваля.

Однако, это устройство, во-первых, будучи узкоспециализированным кавита-тором, предназначено для гидромассажа человеческого тела в водной среде в лечебно-профилактических целях и вряд ли пригоден в заявленном виде (при столь слабых уровнях кавитации), напротив, для ликвидации или оглушения рыбы и, тем более - морских диверсантов. Гидронасос не в состоянии в принципе придать струеобразуещему объему воды ускорение, необходимое для указанного технического результата, а также для ряда других физических эффектов. Этот же недостаток, но в отношении «обогащения» воды воздухом и в несколько меньшей мере, справедлив и для источника воздуха под давлением (компрессора и/или ресивера).

Во-вторых, в устройстве-прототипе два основных устройства - создания струи и ее обогащения воздухом используют разные текучие среды и, соответственно, два различных источника этих сред под давлением, что усложняет кавита-тор, обусловливает завышенные его массогабаритные и стоимостные показатели.

В-третьих, имеют место очевидные проблемы энергообеспечения приводов обоих насосов.

В-четвертых, если даже производить водозабор из окружающей водной среды, то обеспечение устройства для неоднократной его работы воздухом остается также проблематичным.

В совокупности перечисленные недостатки описываемого близкого аналога определяют его недостаточно высокие технико-эксплуатационные (тактико-технические) и экономические характеристики. В частности - относительно низкие показатели удельной мощности (силы звука при кавитации) и компактности.

Ближайшим аналогом (прототипом) заявляемого изобретения по назначению и совокупности существенных признаков может быть принят патрон для подводного огнестрельного оружия, содержащий гильзу с капсюлем-воспламенителем, метательный пороховой заряд и заглубленный пыж-поршень, разделяющий внутренний объем гильзы на газовую и снарядную полости [10. Ардашев А.Н., Федосеев СЛ. Оружие спецназа. - М.: Яуза, Эксмо, 2008. - 608 с. - (Война и мы. Стрелковое оружие), ISBN 9785-699-29806-8. - (Глава 3. «Стрелковое оружие боевых пловцов», с. 206-263). - С. 245-247].

Он включает в себя (помимо перечисленных составляющих) твердотельный удлиненный цилиндрический заостренный спереди снаряд, задний торец которого уперт в упомянутый пыж-поршень, а цилиндрическое заполняет снарядную полость гильзы и беззазорно встроено в горловину последней. То есть патрон-прототип выполнен не холостым, с перекрытой твердотельным снарядом горловиной гильзы (и вообще полностью герметичен), без какой-либо возможности свободного заполнения снарядной полости водой при погружении снаряженного им оружия в водную среду, а также возможности создания, при срабатывании капсюля-воспламенителя,высокоскоростной струи газосодержащей воды в окружающей водной среде. Поскольку, с точки зрения возникновения и развития кавитации, высокоскоростной твердотельный снаряд и высокоскоростная струя газосодержащей (как в виде газовых и/или паровых пузырьков-каверн, так и пока еще растворенном виде) воде (в общем случае - жидкости) - далеко не одно и то же.

Умеренный кавитационный эффект (связанный с механическим воздействием снаряда на воду и высокоскоростным движением присоединенной к нему воде) имеет место (образование каверны на первом из трех этапов внешней баллистики этапе - так называемом «этапе развитой кавитации») (см. [10], с. 239, 240, в т.ч. рис. на с. 240), но не подпадает в полной мере под принцип Бернулли и не сопровождается достаточно сильным для достижения поставленной задачи гидроакустическим шумом. Напротив, интенсивное образование каверн (пузырей) и громкое их схлопывание считается весьма нежелательным явлением при использовании твердотельных снарядов (пуль, стрел, игл и т.д.) и всячески устраняются конструктивными мероприятиями.

К недостаткам такого оружия относится и относительно невысокие дальнобойность (порядка 10 м) и кучность попаданий в цель (порядка половины снарядов в мишень диаметром 40 см) (см. [10], с. 248). Нельзя сбрасывать со счетов и существенность доли стоимости одноразовых твердотельных снарядов в общей стоимости оружия. Устройство-прототип не в состоянии решить, в частности, задачу нелетальной нейтрализации таких крупных подводных биологических объектов, как человек. А значит - обладает недостаточно высокими (для специфических задач) тактико-техническими (технико-эксплуатационными) и экономическими характеристиками.

Задачей (проблемой), на решение которой направлено заявляемое изобретение, является повышение тактико-технических (технико-эксплуатационных) и экономических характеристик патрона для подводного огнестрельного оружия, включая повышение удельной мощности (силы звука при кавитации).

Решение поставленной задачи (снятие проблемы) достигается тем, что патрон-кавитатор для подводного огнестрельного оружия, содержащий гильзу с капсюлем-воспламенителем, метательный пороховой заряд и заглубленный пыж-поршень, разделяющий внутренний объем гильзы на газовую и снарядную полости, согласно заявляемому изобретению, выполнен холостым, с открытой горловиной гильзы, с возможностью свободного заполнения снарядной полости водой при погружении снаряженного им оружия в водную среду, а также возможностью создания, при срабатывании капсюля-воспламенителя, высокоскоростной струи газосодержащей воды в окружающей водной среде и кавитационного эффекта согласно принципу Бернулли, сопровождающегося гидроакустическим шумом.

Решение поставленной задачи (снятие обозначенной проблемы) достигается также рациональными дополнительными (частными) конструктивными признаками), при вышеуказанной основной совокупности:

- гильза патрона может быть выполнена бутылочного типа, то есть с суженной горловиной (Это позволяет ускорять водяную струю в автоматическом режиме на основе принципа Бернулли в его канонической формулировке, поскольку в направлении от пыжа-поршня к открытому срезу гильзы конфигурация-горловина является конфузором проточной части);

- при предыдущем конструктивном признаке, гильза патрона может быть выполнена с конической развальцовкой среза горловины, с образованием сопла Лаваля (Это позволяет, в сравнении с горловиной-конфузором, дополнительно поднять эффективность генерирования акустических колебаний с меньшими энергетическими затратами, в соответствии с принципами работы сопла Лаваля, поскольку в направлении от пыжа-поршня к открытому срезу гильзы, развальцованному по конусу, конфигурация-горловина совместно с таким конусом-раструбом является соплом Лаваля в конце изначально цилиндрической проточной части);

- пыж-поршень патрона может быть выполнен со сквозной гидроизолированной, например посредством пробиваемой пороховыми газами мембраны или выбиваемой ими пробки, перфорацией в виде, по крайней мере, центрального отверстия, с возможностью проникновения части пороховых газов из газовой полости гильзы в снарядную и обогащения выталкиваемой струеобразующей порции воды в качестве газосодержащего жидкостного снаряда (Это позволяет дополнительно «обогатить» газами выталкиваемую пыжом-поршнем струеобразующий гидравлический «снаряд», иначе говоря - порцию воды в гидравлической полости гильзы, что на выходе в окружающую водную среду вызовет там более интенсивную кавитацию в соответствии постановкой задачи, в усиление технического результата);

- газовая полость гильзы может быть герметизирована со стороны снарядной полости гильзы по периметру внешнего торца пыжа-поршня эластичным герметиком, с возможностью рабочего хода пыжа-поршня в условиях форсированного старта при срабатывании порохового заряда (Это позволяет надежнее предотвратить недопустимые протечки воды из снарядной/гидравлической полости гильзы в газовую ее полость с размещенным в ней пороховым зарядом через кольцевой зазор между пыжом-поршнем и внутренней стенкой цилиндра как направляющей для пыжа-поршня, попутно обеспечив некоторое «форсирование» устройства со свойственным «форсированию» пиротехнических устройств, начальным ускорением пыжа-поршня, обусловленным большим «стартовым» давлением пороховых газов, причем при выполнении герметика эластичным, то есть не высыхающим до конца срока годности патрона, он автоматически дополнительно к шейке гильзы, герметизирует пыж-поршень при его упоре в нее в конце рабочего хода);

- при предыдущей совокупности признаков, в патроне может быть предусмотрена дисковая мембранная гидроизолирующая прокладка, соразмерная по диаметру с пыжом-поршнем, установленная между пыжом-поршнем и упомянутым кольцевым эластичным герметиком (Это позволяет не только еще несколько повысить герметизацию зазора между пыжом-поршнем, но и предотвратить попадание воды в газовую полость через перфорацию пыжа-поршня при наличии таковой).

Среди выявленных и проанализированных аналогов не обнаружены устройства, с такими же техническими признаками, что свидетельствует и мировом уровне новизны заявляемой разработки.

В то же время, именно за счет перечисленных признаков достигается технический результат (снимается обозначенная проблема технико-эксплуатационного и экономического характера), что свидетельствует о наличии причинно-следственной связи конструктивных признаков с положительной эффективностью заявляемого устройства.

Оригинальность и эффективность («сверхэффект» в патентоведческом понимании этого термина) свидетельствуют о наличии изобретательского уровня заявляемой разработки (как неочевидности технического решения задачи для специалиста в данной области человеческой деятельности на современном уровне развития науки и техники).

В сочетании с промышленной реализуемостью заявляемого устройства (см. в конце описания), триединое условие патентоспособности заявляемого патрона (боеприпаса) как изобретения выполняется.

Заявляемый патрон для подводного огнестрельного оружия (с частными примерами его конструктивного исполнения) показан на фиг. 1-6, где позициями обозначены:

1 - гильза; 2 - капсюль-воспламенитель, герметично встроенный в донце гильзы 1; 3 - метательный пороховой заряд; 4 - пыж-поршень, заглубленный в гильзу 1; 5 - газовая полость гильзы 1 (от донца гильзы до пыжа-поршня 4); 6 - снарядная/гидравлическая полость гильзы 1 (от пыжа-поршня до открытого среза гильзы 1); 7 - горловина гильзы 1 при бутылочном ее типе; 8 - коническая развальцовка среза открытого конца гильзы 1; 9 - сквозное(ые) временно закры-тое(ые) отверстие(я) - перфорация пыжа-поршня 4; 10 - гидроизоляция перфорации 9 (газовой полости 5), например в виде разрушаемой пороховыми газами мембраны 10 м и/или выбиваемой ими пробки 10п (пробок - по числу отверстий перфорации 9); 11 - высокоскоростная водо-газовая (гидро-газовая) струя в окружающей водной (жидкостной) среде; 12 - увеличивающийся и схлопывающий-ся газовый пузырь в струе 11 (иллюстрация явления кавитации); 13 - эластичный герметик (например клей с пластификатором) гидроизоляции газовой полости 5 со стороны микрозазора между пыжом-поршнем 4 и цилиндрической стенкой гильзы 1; 14-легкая, например каркасного типа, распорная втулка между донцем гильзы 1 и пыжом-поршнем 4, фиксирующее его «заглуюление».

Там же обозначены символами:

Р_ж - давление воды (жидкости) в окружающей оружие водной (жидкостной) среде и в струеобразующем объеме воды (жидкости) - «гидроснаряда», то есть гидравлической полости 5 гильзы 1, в статике; Р_{ж стр} - давление водо-газовой (гидро-газовой) струи 11 на выходе из гильзы 1, то есть в динамике; V_ж- результирующий вектор скорости водо-газовой (гидро-газовой) струи 11 на выходе из гильзы 1; Р_г - давление газов в газовой полости 5 гильзы 1; Р_г' - давление газов «насыщения» на входе в снарядную/гидравлическую полость 6 гильзы 1 из кана-ла(ов) перфорации пыжа-поршня 4; Р_ж+г - давление в струеобразующем объеме водно-газовой (гидро-газовой) смеси.

При этом: на фиг. 1 полусхематически показан патрон с гильзой пистолетного типа (цилиндрическая) с завальцовкой среза и иллюстрацией принципа действия, в продольном разрезе; на фиг. 2 - то же, при бутылочном типе гильзы, без завальцовки среза; на фиг. 3 - то же, при бутылочном типе гильзы, с развальцовкой среза; на фиг. 4 - то же, при бутылочном типе гильзы, с развальцовкой среза и перфорацией пыжа-поршня; на фиг. 5 - фрагмент патрона, а именно устройство дополнительной герметизации газовой полости эластичным герметиком по периметру пыжа-поршня в исходном состоянии, в продольном разрезе; на фиг. 6 -фрагмент патрона, а именно устройство герметизации газовой полости дисковой прокладкой со стороны снарядной/гидравлической полости.

Рассмотрим существенные конструктивные признаки заявляемого патрона (преимущественно в качестве боеприпаса к многозарядному подводному огнестрельному оружию, для использования в среде естественных водоемов (т.е. в природной воде как наиболее распространенном частном случае жидкости), а также принципы и особенности его работы.

Патрон-кавитатор для подводного огнестрельного оружия (простейший частный пример - см. фиг. 1), содержит гильзу 1 с герметично встроенным в донце гильзы 1 (на фиг. 1-4 - слева) капсюлем-воспламенителем 2, метательный пороховой заряд 3 (с возможным уменьшением навески пороха, по условию прочности, при угрозе разрыва гильзы, заполненной водой), заглубленный до порохового заряда 3 пыж-поршень (поршень-разделитель) 4, разделяющий внутренний объем гильзы 1 на газовую 5 (где размещен заряд 3) и снарядную/гидравлическую 6 полости.

Согласно заявляемому изобретению, патрон-кавитатор выполнен холостым, с учетом сделанной выше оговорке по навеске пороха (ранее «холостое» исполнение таких спецпатронов не обнаружено, что в условиях требований беззвучности и «безкавтационности» объяснимо). Более того, с открытой горловиной 7 гильзы 1, с умеренной завальцовкой среза гильзы 1 (на фиг. 1 - справа) в качестве ограничителя хода пыжа-поршня 4, с возможностью свободного заполнения снарядной/гидравлической полости 6 водой при погружении снаряженного им оружия в водную среду, а также возможностью создания, при срабатывании капсюля-воспламенителя 2, высокоскоростной струи 11 газосодержащей воды в окружающей водной среде и кавитационного эффекта согласно принципу Бернулли, сопровождающегося гидроакустическим шумом (схлопывание газо-паровых пузырей 12) - см. далее по тексту о работе (функционировании) устройства.

Между донышком гильзы 1 и пыжом-поршнем 4 может быть установлена легкая, например каркасного типа, распорная втулка 14, фиксирующая «заглубление» пыжа-поршня 4 в гильзе и исключающая его «проседание» на метательный пороховой заряд 3 под воздействием гидростатического и возможного гидродинамического давлений Р_ж со стороны окружающей водной среды в условиях прямого сообщения со снарядной/гидравлической полостью 6.

В патроне по фиг. 2 гильза 1 - бутылочного типа, то есть с горловиной (концевым сужением) 7. Завальцовывать срез гильзы 1 нет необходимости, поскольку горловина 7 (точнее - шейка прямая или криволинейная в продольном сечении) несет в нашем случае как функцию конфузора, ускоряющего поток вытесняемой из снарядной/гидравлической полости 6 струеобразующей (11) порции воды, так и функцию ограничителя рабочего хода пыжа-поршня 4.

В патроне по фиг. 3 гильза 1 - также бутылочного типа. Однако на ее срезе выполнена коническая развальцовка 8, с образованием, в совокупности с упомянутой горловиной 7 (по сути конфузором), сопло Лаваля, служащее, главным образом, для более эффективного разгона газогидравлической струи 11, в соответствии с теорией и практикой применения сопел Лаваля в технике. Соответственно, и оптимальный угол конусности развальцовки 8 следует выбирать расчетным и/или экспериментальным путем согласно принятым методикам.

Патрон по фиг. 4 (как один из частных примеров выполнения заявляемого устройства) конструктивно отличается от предыдущего (по фиг. 3) тем, что на его базе проведена модернизация: пыж-поршень 4 выполнен со сквозной гидроизолированной (гидроизоляция 10), например посредством пробиваемой пороховыми газами со стороны полости 5 мембраны 10м и/или выбиваемой ими же пробки 10п, перфорацией 9 в виде, по крайней мере, центрального отверстия (9), с возможностью проникновения части пороховых газов из газовой полости 5 гильзы 1 в снарядную/гидравлическую полость 6 и обогащения там выталкиваемой струеобразующей (струя 11) порции воды в качестве газосодержащего жидкостного снаряда как средства (инструмента) получения «полезной» кавитации.

В конструкции по фиг. 5 (также частный пример выполнения заявляемого патрона) газовая полость 5 гильзы 1 герметизирована со стороны снарядной/гидравлической полости 6 гильзы 1 по периметру внешнего торца пыжа-поршня 4 эластичным герметиком 13, с возможностью рабочего хода пыжа-поршня 4 в условиях форсированного старта при срабатывании метательного порохового заряда 3.

В конструкции по фиг. 6 (также частный пример выполнения заявляемого патрона) может быть предусмотрена дисковая мембранная гидроизолирующая прокладка 10м, соразмерная по диаметру с пыжом-поршнем 4, установленная между пыжом-поршнем 4 и упомянутым кольцевым эластичным герметиком 13.

Заявляемое устройство-кавитатор работает (функционирует) следующим образом.

Патрон изображен на фиг. 1-6 в исходном «сухом» состоянии.

При погружении его в воду с дифферентом на заднюю часть на любую глубину воздух из полости 6 выходит наружу и последняя, как сообщающаяся с окружающей водной средой, замещается водой под давлением Р_ж, которое совместно с возможными гидродинамическими флуктуациями прижимает пыж-поршень 4 к фиксатору-ограничителю его «заглубления» в гильзе 1, а именно - к распорной втулке 14.

Микрозазор между пыжом-поршнем 4 и цилиндрической стенкой гильзы 1, не перекрытый системой уплотнительных поясков на образующей поршня, дополнительно перекрывает кольцевой эластичный герметик 13 (при его наличии - см. фиг. 5 и 6), что надежно защищает газовую полость 5 с пороховым зарядом 3 в ней от попадания воды этим путем.

В конструктивных решениях с перфорацией 9 в пыже-поршне 4 (в частности, через отверстие 9 на фиг. 4-6), проникновению воды из полости 6 в полость 4 по перфорации 9 препятствуют пробка(и) 1п (см. фиг. 5) и/или мембрана 10м (локальная для сквозного отверстия 9 или общая для параллельных каналов перфорации 9, предпочтительно круглая - см. фиг. 6). Последняя «попутно» фиксируется уже упомянутым кольцевым эластичным герметиком 13. (см. там же).

При этом элементы 10п и 10м выполнены выдавливаемыми и разрушаемыми соответственно, под действием пороховых газов в канале(ах) перфорации 9.

Инициируют, аналогично приведению в действие практически любого огнестрельного стрелкового оружия, посредством капсюля-детонатора 2, метательный пороховой заряд 3. Горение заряда 3 сопровождается образованием пороховых газов и резким повышением давления Р_г. Последнее, с учетом небольшого «форсирования» за счет дополнительного сопротивления герметика 13 (при его наличии) импульсно воздействует на пыж-поршень 4, сообщая ему (опять же импульс-но) ускорение и рабочий ход до упора в закраину (в устройстве по фиг. 1) или в шейку горловины 8. В конце рабочего хода геометрия его ограничителя совместно с герметиком 13, остающимся эластичным, не только по-прежнему не пускает воду в газовую полость 5, но и (в приложении к конструктивным решениям без перфорации 9) запирает пороховые газы в гильзе 1, в соответствии с известной концепцией «бесшумных» спецпатронов модельного ряда СП-3, СП-4, … и, собственно, самого патрона-прототипа для подводного оружия.

В конструктивных решениях с перфорацией 9 в пыже-поршне 4 соответствующая геометрическим параметрам патрона, в том числе суммарному проходному сечению перфорации 9, часть пороховых газов успевает проникнуть под давлением Р_г' (как правило, меньшем, чем давление Р_г) в соседнюю полость 6 -в струеобразующую порцию воды, «обогатив» ее (насытив, интенсивно диффундируя в воду) дополнительно газовым компонентом в усиление грядущей кавитации (см. далее по тексту).

При значительном (а при использовании пороховых зарядов это не проблема) положительном перепаде давления на пыж-поршень 4 со стороны полостей 5 и 6 гильзы 1, равном

пыж-поршень 4 весьма интенсивно выталкивает наружу - в окружающую водную среду - «порцию» воды с растворенным в ней воздухом и дополнительно щедро «обогащенной» пороховыми газами (в соответствующих конструктивных решениях с перфорацией 9).

С учетом общеизвестных принципа Бернулли и преимуществ сопла Лаваля, их ввод в конструкцию гильзы 1, а значит - в гидравлическую струеформирующую гидромагистраль справа (на фиг. 1-6) от пыжа-поршня 4 однозначно должен усилить технический результат - за счет ускорения струи и разрывных усилий в ней, содействующих разрежению, образованию каверн и кавитации.

В струе 11 с высокой скоростью V_ж движения в окружающей водной среде, согласно принципу Бернулли, статическое давление - пониженное, что вызывает интенсивное выделение растворенных в ней газов и рост, с объединением, пузырьков. Возникает явление кавитации: пузырьки, укрупнившись, схлопываются (12), создавая в воде акустический шум. Это проиллюстрировано в правой части фиг. 1-4).

Такое технической устройство использует почти тот же физический эффект, что и в биологии заложен Природой в отношении рака-щелкуна, который охотится на рыбу, генерируя кавитирующую с хлопком порядка 180-190 дБ относительно 1 мкПа (с дальностью распространения звука св. 2 км) струю (длиной 7-8 см) механическим охлопыванием клешни (см., например: 11. Софья Демьянец. Громкие креветки. [Электронный ресурс]: http://www.nat-geo.ru/fact/42894-gromkie-krevetki/ (выложено 01.02.2013, №16298). А это уже бионика.

В данном случае шум является полезным, с позиций назначения (патрона и оружия в целом) устройства как кавитатора. Им можно воздействовать, в частности, на живые организмы на определенной дистанции от устройства.

Таким образом, достигается технический результат в соответствии повышение тактико-технических (технико-эксплуатационных) и экономических характеристик патрона для подводного огнестрельного оружия, включая повышение удельной мощности (силы звука при кавитации).

Для многозарядных подводных пистолетов, ружей и автоматического оружия технический результат, естественно, весомее.

Возможности промышленной реализации заявляемого изобретения очевидны: достаточно переделать патрон в холостой и просверлить в пыже-поршне не менее одного отверстия. При этом немаловажен факт сохранения самого оружия в неизменном виде (как у прототипа).

Изобретение относится к области конструкции устройств для генерации кавитационных явлений для последующего их использования в спецоперациях силовых структур (нейтрализация боевых пловцов, разведчиков и диверсантов) и в спортивной охоте. Патрон-кавитатор для подводного огнестрельного оружия содержит гильзу (1) с капсюлем-воспламенителем (2), метательный пороховой заряд (3) и заглубленный пыж-поршень (4), разделяющий внутренний объем гильзы (1) на газовую (5) и снарядную/гидравлическую (6) полости. Патрон-кавитатор выполнен холостым, с открытой горловиной (7) гильзы (1), с возможностью свободного заполнения снарядной/гидравлической полости (6) водой при погружении снаряженного им оружия в водную среду, а также возможностью создания, при срабатывании капсюля-воспламенителя (2), высокоскоростной струи (11) газосодержащей воды в окружающей водной среде и кавитационного эффекта согласно принципу Бернулли, сопровождающегося гидроакустическим шумом (схлопывание газопаровых пузырей 12). Технический результат заключается в повышении тактико-технических (технико-эксплуатационных) и экономических характеристик патрона для подводного огнестрельного оружия, включая повышение удельной мощности (силы звука при кавитации). 5 з.п. ф-лы, 6 ил.

1. Патрон-кавитатор для подводного огнестрельного оружия, содержащий гильзу с капсюлем-воспламенителем, метательный пороховой заряд и заглубленный пыж-поршень, разделяющий внутренний объем гильзы на газовую и снарядную полости, отличающийся тем, что он выполнен холостым, с открытой горловиной гильзы, с возможностью свободного заполнения снарядной полости водой при погружении снаряженного им оружия в водную среду, а также возможностью создания, при срабатывании капсюля-воспламенителя, высокоскоростной струи газосодержащей воды в окружающей водной среде и кавитационного эффекта согласно принципу Бернулли, сопровождающегося гидроакустическим шумом.

2. Патрон-кавитатор по п.1, отличающийся тем, что его гильза выполнена бутылочного типа, то есть с суженной горловиной.

3. Патрон-кавитатор по п.2, отличающийся тем, что его гильза выполнена с конической развальцовкой среза горловины с образованием сопла Лаваля.

4. Патрон-кавитатор по п.1, отличающийся тем, что его пыж-поршень выполнен со сквозной гидроизолированной, например посредством пробиваемой пороховыми газами мембраны или выбиваемой ими пробки, перфорацией в виде по крайней мере центрального отверстия с возможностью проникновения части пороховых газов из газовой полости гильзы в снарядную и обогащения выталкиваемой струеобразующей порции воды в качестве газосодержащего жидкостного снаряда.

5. Патрон-кавитатор по п.1, отличающийся тем, что в нем газовая полость гильзы герметизирована со стороны снарядной полости гильзы по периметру внешнего торца пыжа-поршня эластичным герметиком с возможностью рабочего хода пыжа-поршня в условиях форсированного старта при срабатывании порохового заряда.

6. Патрон-кавитатор по п.5, отличающийся тем, что в нем предусмотрена дисковая мембранная гидроизолирующая прокладка, соразмерная по диаметру с пыжом-поршнем, установленная между пыжом-поршнем и упомянутым кольцевым эластичным герметиком.