Устройство придания начальной скорости снаряду (пуле) стрелкового оружия Российский патент 2021 года по МПК F41B15/04 

Изобретение относится к области создания конструкций стрелкового оружия, в частности к средствам, используемым в качестве заряда и его воспламенения для осуществления выстрела и придания снаряду (пуле) требуемой начальной скорости, которое может быть использовано в стрелковом оружии - пистолетах, ружьях, автоматах, пулеметах, включая крупнокалиберные и др.

Известен боевой патрон, состоящий из гильзы со смонтированными в ней метаемого снаряда (пули), метательного заряда (порох), капсюля воспламенителя. См. Как устроены патроны для стрелкового оружия. armoury-online.ru>articles…kak…patronyi…oruzhiya. Пороховой заряд, размещенный в гильзе при воспламенении от удара по капсюлю обеспечивает создание заданного давления в полости гильзы и в стволе оружия для придания снаряду необходимой для полета начальной скорости.

К недостаткам известных патронов можно отнести сложность конструкции и высокие материальные затраты на производство элементов патронов - гильзы, капсюля, пороха. К тому же к патронам предъявляются требования по герметичности в месте соединения пули с гильзой.

Попытки найти другое более эффективное средство создания в полости гильзы заданного давления на снаряд вместо порохового заряда продолжаются и по настоящее время. Так, при снаряжении гильзы взрывчатым веществом приводило к разрыву ствола и разрушению оружия.

Известен способ преобразования энергии электрогидравлического удара см. патент РФ №2157893, МПК F01B 29/10, - Способ преобразования энергии электрогидравлического удара в механическую энергию путем осуществления внутри объема жидкости, заключенной в рабочей камере, высоковольтных электрических разрядов с образованием вокруг зоны разряда гидравлических давлений, под воздействием которых размещенный в рабочей камере рабочий орган совершает полезную механическую работу, при этом регулируют частоту перемещения рабочего органа (поршня) изменением частоты и мощности высоковольтных электрических разрядов, причем синхронизируют момент возникновения электрического разряда в жидкости с положением рабочего органа. Путем поочередных электрогидравлических ударов через жидкость по обе рабочие стороны поршня осуществляют симметричное возвратно-поступательное механическое движение свободно-ходового поршня. Энергию электрогидравлического удара жидкости в рабочей камере преобразуют непосредственно во вращательное движение рабочего органа, например, осуществляют вращение турбины путем поочередных электрогидравлических ударов жидкости на лопатки турбины, причем регулируют ее скорость путем изменения частоты следования и мощности высоковольтных электрических разрядов.

К недостаткам известного электрогидравлического удара можно отнести жесткое воздействие ударной волны на стенки емкости, в которой производят высоковольтный разряд, приводящее к разрушению этой емкости. Использование электрогидравлического удара в стрелковом оружии для создания требуемого давления на снаряд не обеспечивает требуемой начальной скорости снаряда и связано со сложностями создания дополнительных устройств, преобразующих создаваемое электрогидравлическим ударом давление в давление воздействующее на снаряд.

Известны устройства, использующие энергию воспламенения смеси кислорода и водорода для создания реактивной силы для запуска ракет. Известно, что наивысший удельный импульс, получаемый от сгорания в двигателе ракеты ракетного топлива у пары кислород + водород, который составляет - 4,4 км/с. См. «Военное обозрение. Вооружение. Энергетика ракетных топлив. 4 октября 2019 г.». Однако использование этого топлива ограничено большими габаритными размерами и низким удельным весом газообразных составляющих топлива - кислорода и водорода. На четверть ниже удельный импульс у пары кислород + керосин - 3,4 км/с. Удельный импульс пары нитроцеллюлоза + нитроглицерин - 2,5 км/с.

Из приведенных данных видно, что наиболее предпочтительными продуктами сгорания для ракетного двигателя является смесь кислорода и водорода являющиеся составными частями молекул воды.

Известны выстрелы раздельного гильзового заряжания. См. Выстрел картузного заряжания. 1 - снаряд… armedman.ru>Статьи>Армии и Солдаты - прототип, в которых снаряд, устанавливаемый в ствол орудия, не соединен с боевым зарядом в гильзе (камере сгорания заряда) со средством воспламенения заряда и вкладывается в орудие отдельно. Боевые заряды могут состоять из нескольких порции пороха, число которых варьируется в зависимости от ситуации. Порции пороха помещаются в картузы - мешочки из сырцового шелка.

Преимущество выстрелов раздельного гильзового заряжания состоит в том, что вес боевого заряда можно изменять на огневой позиции в зависимости от характера выполняемой задачи. Использование меньших по весу зарядов уменьшает разгар ствола. Недостатком их является понижение скорострельности орудии вследствие необходимости заряжания в два приема, сложность автоматизации процесса заряжания, несовершенство герметизации боевого заряда. Применяются в основном в орудиях средних калибров наземной и танковой артиллерии (122 и 152 мм).

К недостаткам выстрелов раздельного заряжания также можно отнести сложность конструкции и высокие материальные затраты, связанные с изготовлением элементов выстрела.

Техническим результатом предполагаемого изобретения является устранение недостатков прототипа, в частности упрощение конструкции снаряда для стрелкового оружия.

Поставленный технический результат достигается использованием сочетания общих с прототипом известных признаков, включающих ствол оружия, канал которого связан с камерой сгорания заряда, средство подачи в ствол снаряда, спусковой механизм и средство воспламенения заряда и новых признаков, заключающихся в том, что камера сгорания заряда выполнена, по меньшей мере, в виде одной, определяющей направление действия заряда, полой конусообразной фигуры, соединенной с каналом ствола, на боковых сторонах, которой смонтированы, средство подачи заряда в камеру сгорания, выполненное, по меньшей мере, в виде одной форсунки, связанной с емкостью для воды или ее растворов, используемыми в качестве заряда и, по меньшей мере, одна пара электродов-разрядников средства воспламенения заряда, выполненного в виде источника электрической энергии и ее преобразователя в высоковольтную с многократной подачей каждого разряда на электроды-разрядники с частотой 30-15000 гц. в течение 0,001-0,5 сек.

Преобразователь электрической энергии в высоковольтную выполнен в виде электрически связанных аккумулятора, трансформатора и умножителя с созданием напряжения в 5000-1000000 вольт.

Емкость снабжена средством создания давления воды подаваемой в камеру сгорания, выполненным в виде нагнетающего насоса или в виде канала отбора части давления от сгорания заряда в камере, соединенного с емкостью с водой для создания давления и ее распыления при помощи форсунки в камеру сгорания.

Емкость для воды и ее растворов может быть смонтирована в рукоятке или в прикладе стрелкового оружия или вдоль ствола оружия и связана при помощи канала с форсунками камеры сгорания.

В качестве воды или водных растворов для распыления в камере сгорания для получения заряда можно использовать антифриз, спиртовые, сахарные, гидрокарбонатные, сульфатные, хлоридные и другие растворы.

Новизной предлагаемого в качестве изобретения технического решения является выполнение камеры сгорания заряда, по меньшей мере, в виде одной, определяющей направление действия заряда, полой конусообразной фигуры, соединенной с каналом ствола, на боковых сторонах которой смонтированы, средство подачи заряда в камеру сгорания, выполненное, по меньшей мере, в виде одной форсунки, связанной с емкостью для воды и/или ее растворами, используемыми в качестве заряда и, по меньшей мере, одна пара электродов-разрядников средства воспламенения заряда, выполненного в виде источника электрической энергии и ее преобразователя, в высоковольтную с многократной подачей каждого разряда на электроды-разрядники с частотой 30-15000 гц. в течение 0,001-0,5 сек.

Так, выполнение камеры сгорания заряда, по меньшей мере, в виде одной, определяющей направление действия заряда, полой конусообразной фигуры, соединенной с каналом ствола позволяет снизить ударное воздействие возгораемого заряда на стенки тыльной части камеры сгорания и направить это воздействие в сторону канала ствола, в котором установлен снаряд. Выполнение ближней к стволу части камеры сгорания конусообразной позволяет погасить боковое перпендикулярное продольной оси камеры воздействие и более ориентировано направить воздействие давления по каналу ствола.

Монтаж на боковых сторонах камеры сгорания заряда средства подачи заряда в камеру сгорания, выполненное, по меньшей мере, в виде одной форсунки, связанной с емкостью для воды и/или ее растворами, используемыми в качестве заряда позволяет создать в полости камеры мелко дисперсно распыленное концентрированное облако воды и обеспечить тем самым его воспламенение при помощи электрического высоковольтного разряда.

Монтаж на боковых сторонах камеры сгорания, по меньшей мере, одной пары электродов-разрядников средства воспламенения заряда, выполненного в виде источника электрической энергии и ее преобразователя в высоковольтную с многократной подачей каждого разряда на электроды-разрядники с частотой 30-15000 гц. в течение 0,001-0,5 сек. позволяет за счет высоковольтного разряда мгновенно разложить находящуюся в распыленном виде воду на кислород и водород и одновременно воспламенить образовавшуюся гремучую смесь. От мгновенного воспламенения смеси кислорода с водородом с высокой скоростью создается ударная напорная волна, которая при помощи конусообразной конструкции тыльной части камеры сгорания направляется на находящийся в стволе оружия снаряд. При постоянной подаче мелко дисперсной воды в камеру сгорания заряда и выборе частоты подачи разряда на электроды-разрядники можно осуществлять выстрелы с заданной скорострельностью и с заданной начальной скоростью.

Признаки выполнения преобразователя электрической энергии в высоковольтную в виде электрически связанных аккумулятора, трансформатора и умножителя с созданием напряжения в 5000-1000000 вольт, наличие в емкости средства создания давления воды подаваемой в камеру сгорания, выполненного в виде нагнетающего насоса или в виде канала отбора части давления от сгорания заряда в камере, соединенного с емкостью с водой для создания давления и ее распыления при помощи форсунки в камеру сгорания, монтаж емкости для воды и ее растворов может в рукоятке или в прикладе стрелкового оружия или вдоль ствола оружия и связь при помощи канала с форсунками камеры сгорания, использование воды и/или водных растворов для распыления в камере сгорания для получения заряда антифриза, а также, например, спиртовых, сахарных, гидрокарбонатных, сульфатных, хлоридных и другие растворов - являются признаками дополнительными, способствующими более полному раскрытию технического содержания основных признаков предложенного решения и способствует достижению поставленного изобретением технического результата.

Согласно проведенным патентно-информационным исследованиям сочетания известных общих с прототипом признаков и новых признаков предложенного технического решения в источниках научно-технической литературы и патентной информации не обнаружено, что позволяет сделать вывод о их новизне.

Совокупность известных общих с прототипом признаков и новых признаков предложенного технического решения не вытекает явным образом из существующего уровня техники, что позволяет отнести признаки к обладающим изобретательским уровнем.

Сочетание описания работы предлагаемого устройства с работой известных устройств аналогичного назначения позволяют отнести предложенное техническое решение к промышленно выполнимым.

На фиг. 1 схематично представлено предлагаемое устройство.

Предлагаемое устройство состоит из ствола 1 оружия, канал 2 которого соединен с камерой 3 сгорания заряда, выполненной, по меньшей мере, в виде одной, определяющей направление действия заряда, полой конусообразной фигуры 4, соединенной с каналом 2 ствола 1. На корпусе устройства смонтирован съемный магазин 5 подачи в ствол оружия снаряда, спусковой механизм 6 и средство воспламенения заряда, выполненное в виде, по меньшей мере, одной пары электродов-разрядников 7 и 8, (на чертеже показаны две пары электродов-разрядников, смонтированных на двух поперечных сечениях камеры сгорания заряда) связанных с источником 9 электрической энергии, ее трансформатором 10 и преобразователем 11 в высоковольтную, смонтированными в отдельном корпусе 12 с многократной подачей каждого разряда на электроды-разрядники 7 и 8 с частотой 30-15000 гц. в течение 0,001-0,5 сек. На боковых сторонах тыльной части камеры 3 сгорания заряда смонтированы, средство подачи заряда в камеру сгорания, выполненное, по меньшей мере, в виде одной форсунки 13, связанной с емкостью 14 для воды 15 и/или ее растворов, используемых в качестве заряда. Емкость 14 с водой имеет заливную герметичную горловину с пробкой 16. В полости емкости 14 с водой установлен, например, нагнетающий насос 17. В качестве средства создания давления воды в форсунках 13 может быть подача части газового потока от сгорания заряда через отверстие 18 отбора, газовую камору 19, трубопровод 20 от ствола 1 к емкости 14 с водой.

Предлагаемое устройство работает следующим образом:

Первоначально проводят заправку емкости 14 устройства жидкостью - очищенными от твердых примесей водой или ее растворами. В качестве заправочной жидкости также можно использовать антифриз (чтобы не замерзал при морозе) или любой другой, водный токопроводящий раствор. Затем проверяют работоспособность электрического высоковольтного разряда, путем нажатия на крючок спускового механизма 6, которым включается подача разряда к электродам разрядникам 7 и 8 с возникновением соответствующего разряда на электродах-разрядниках и характерным треском искрообразования. При этом магазин должен находиться отдельно от устройства. После проверки устройства, магазин 5, снаряженный снарядами устанавливают в соответствующее гнездо корпуса устройства, после чего устройство готово к работе.

Для осуществления выстрела нажатием на спусковой крючок происходит мелкодисперсное впрыскивание воды 15 в камеру сгорания 3 и создание в ней своеобразного насыщенного мелкодисперсно распыленной водой облака и осуществляют запуск разряда на заранее установленную продолжительность и частоту. Происходит разряд на электродах-разрядниках 7 и 8, находящихся в мелкодисперсном облаке воды. От действия высоковольтного искрового разряда распыленное облако воды мгновенно разлагается на смесь водорода и кислорода, образуя, так называемую гремучую смесь, которая от этого же разряда мгновенно возгорается, создавая повышенное давление в камере сгорания заряда, которое отражаясь от конусообразной тыльной поверхности 4 камеры сгорания 3 преобразуется в направленный сгусток взрывной волны, которая воздействуя на снаряд, выбрасывает его с заданной для полета расчетной начальной скоростью. При этом часть взрывной волны через отверстие 18, газовую камору 19, по каналу 20 поступает в емкость 14 с водой, создавая постоянное в ней давление, которое обеспечивает бесперебойное впрыскивание воды в камеру сгорания заряда при помощи форсунок 13.

В качестве источника питания можно использовать силовые литий-полимерные аккумуляторы, способные дать необходимую величину тока. Использование трансформатора, преобразователя и умножителя напряжения создает суммированное высоковольтное постоянное напряжение требуемой величины.

При необходимости заправки и дозаправки устройства жидкостью - водой, последнюю через пробку 16 заливают в емкость 14.

Средство получения в полости камеры сгорания мощной ударной волны, выполненное в виде связанных с источником питания 9, трансформатором 10 и умножителем напряжения 11 смонтировано в корпусе-обойме 12 над стволом устройства - является вариантом размещения средства получения высокого электрического разряда и средства воспламенения разряда.

Поскольку магазин 5 устройства съемный и взаимозаменяемый, то при расходе всех снарядов прежний магазин удаляется, а новый, заправленный снарядами устанавливается на его место.

Использование предлагаемого устройства в связи с возможностью получения высокого давления, высокой первоначальной скорости полета снаряда и повышенной убойной силы позволит существенно упростить конструкцию снаряда, снизить затраты на производство боевых снарядов для стрелкового оружия. Снаряды для пушек могут иметь при этом различный вес и конструкцию без использования гильз, капсюлей и пороха.

Устройство придания начальной скорости снаряду стрелкового оружия включает ствол оружия, канал которого связан с камерой сгорания заряда, средство подачи в ствол снаряда, спусковой механизм и средство воспламенения заряда. Камера сгорания заряда выполнена в виде одной полой конусообразной фигуры, соединенной с каналом ствола, на боковых сторонах которой смонтированы средство подачи заряда в камеру сгорания и одна пара электродов-разрядников средства воспламенения заряда, выполненного в виде источника электрической энергии и ее преобразователя в высоковольтную с многократной подачей каждого разряда на электроды-разрядники с частотой 30-15000 Гц в течение 0,005-0,5 с. В качестве воды и/или водных растворов для распыления в камере сгорания для получения заряда можно использовать антифриз, а также, например, спиртовые, сахарные, гидрокарбонатные, сульфатные, хлоридные и другие растворы. Технический результат - упрощение конструкции снаряда для стрелкового оружия. 4 з.п. ф-лы, 1 ил.

1. Устройство придания начальной скорости снаряду стрелкового оружия, включающее ствол оружия, канал которого связан с камерой сгорания заряда, средство подачи в ствол снаряда, спусковой механизм и средство воспламенения заряда, отличающееся тем, что камера сгорания заряда выполнена по меньшей мере в виде одной определяющей направление действия заряда полой конусообразной фигуры, соединенной с каналом ствола, на боковых сторонах которой смонтированы средство подачи заряда в камеру сгорания, выполненное по меньшей мере в виде одной форсунки, связанной с емкостью для воды или ее растворами, используемыми в качестве заряда, и по меньшей мере одна пара электродов-разрядников средства воспламенения заряда, выполненного в виде источника электрической энергии и ее преобразователя в высоковольтную с многократной подачей каждого разряда на электроды-разрядники с частотой 30-15000 Гц в течение 0,001-0,5 с.

2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что преобразователь электрической энергии в высоковольтную выполнен в виде электрически связанных аккумулятора, трансформатора и умножителя с созданием напряжения 5000-1000000 В.

3. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что емкость снабжена средством создания давления воды, подаваемой в камеру сгорания, выполненным в виде нагнетающего насоса или в виде канала отбора части давления от сгорания заряда в камере, соединенного с емкостью с водой для создания давления и ее распыления при помощи форсунки в камеру сгорания.

4. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что емкость для воды и ее растворов может быть смонтирована в рукоятке или в прикладе стрелкового оружия или вдоль ствола оружия и связана при помощи канала с форсунками камеры сгорания.

5. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что в качестве воды или водных растворов для распыления в камере сгорания для получения заряда используют антифриз, спиртовые, сахарные, гидрокарбонатные, сульфатные, хлоридные и другие растворы.