Пневматическая мультикомпрессионная винтовка Челышева Г.В. Российский патент 2021 года по МПК F41B11/00 

Изобретение относится к пневматическому оружию (ГОСТ 51612-2000; wikipedia. org/ «Пневматической оружие»). Целью работы было изучить все типы пневматического оружия, оценить их плюсы и минусы и взять от них все лучшее, минимизировав их недостатки.

Рассматриваемые типы пневматического оружия:

1. ППП - пружинно-поршневая пневматика.

2. МКП - мультикомпрессионная пневматика.

3. КП - компрессионная пневматика.

4. РСР - (англ. Pre Charged Pneumatics) пневматика с предварительной накачкой.

Оружие с применением СO₂ и других систем, работающих не на сжатом воздухе, не рассматривалось.

Сравнив достоинства и недостатки рассматриваемых систем, приходим к выводу:

1. Система должна быть экономной по расходу воздуха, как ППП.

2. Исключить отдачу, как в ППП.

3. Сделать скорострельность лучше, чем в МКП.

4. Повысить автономность с учетом времени накачки на один выстрел, лучше, чем в РСР.

5. Возможность без вреда для системы нахождения в заряженном состоянии долгое время (осадка металлической пружины, как в ППП).

6. Исключить дизелирование и детонацию, как в ППП.

7. Повысить безопасность (отсутствие резервуара высокого давления, как в РСР).

8. Возможность работы с разными калибрами как у РСР.

Рассмотрим процессы, происходящие в разных системах, на графиках (фиг. 1, фиг. 2). Графики КП, МК и РСР отличаются только объемами камер накопителя и давлением в них. Объем сжатого воздуха делится между объемом камеры накопителя, перепуском и стволом. Значение силы F=PS (где S - площадь сечения ствола (см кв.), а Р - давление (атм) (кг/см кв.)) зависит от соотношения этих трех объемов в каждый момент движения пули. Из графиков видно, что использование камеры накопителя постоянного объема невыгодно сказывается на РСР, МКП и КП в сравнении с ППП. Произведем прикидочный расчет одной из лучших винтовок ППП фирмы «Диана», номер модели 350. Из открытых данных (guns.allzip.org/ Сравнительная таблица параметров пневматических винтовок) берем исходные данные и производим расчет. Известно, что в ППП при выстреле воздух нагревается и его давление возрастает до 200 атм. Примем в расчете массу поршня равной нулю (m=0), убрав импульс силы F=mV. Тогда пружина с поршнем остановится, создав давление 16,58 атм. Сила F, действующая на пулю, будет равна произведению площади сечения ствола S, умноженной на давление Р: F=PS=0,158 см кв⋅16,58 атм = 2,61 кг. F пули будет больше F трения, пуля будет двигаться медленно.

Увеличить произведение F=PS можно, увеличив один из двух или оба множителя. Заменим металлическую пружину на 2 пневмопружины с давлением 100 атм в каждой, а суммарная площадь поршней увеличится в 2 раза (фиг. 3). Воздействуя на сжатый воздух в накопителе-компрессоре двумя одинаковыми встречными поршнями пневмопружин так, чтобы перед выстрелом система находилась в равновесии и объемы пневмопружин и объем камеры между ними были равны: V1=V2=V3, а расстояния L1=L2=L3. После открытия пневмоклапана быстрого сброса V2 и L2 стремятся к нулю. Система выходит из равновесия и пуля начинает двигаться. Начинают работать поршни газовых пружин. В начальный момент времени произведение F=PS=(100 атм⋅6,15 см кв.) ⋅2 = 1230 кг, это больше, чем в расчете ППП: F=l 83 атм⋅6,15 см кв. = 1125,45 кг, а учитывая, что в накопителе-компрессоре отсутствует отскок поршней и выгорание смазки и муфты (как в ППП), это говорит о преимуществе системы с накопителем-компрессором.

Поршни в накопителе-компрессоре можно заменить двумя гибкими (резиновыми) мембранами (фиг. 4).

Полученное решение было реализовано в предлагаемой пневматической мультикомпрессионной винтовке, содержащей полый цилиндрический корпус (фиг. 5 поз. 1), закрытый двумя фланцами (фиг. 5 поз. 2 и поз. 3), через передний фланец закреплен неподвижный ствол (фиг. 5 поз. 4). Казенная часть ствола находится внутри корпуса, дульная часть находится за габаритами корпуса. На переднем фланце находится спусковой крючок (фиг. 5 поз. 5), на внутренней стороне заднего фланца неподвижно прикреплен поршень высокого давления двухступенчатого насоса двухстороннего действия (фиг. 5 поз 6).

Внутри цилиндрического корпуса свободно находится единое подвижное устройство (фиг. 6), состоящее из:

1) двухступенчатого насоса двухстороннего действия (фиг. 6 поз. 1);

2) накопителя-компрессора (фиг. 6 поз. 2), расположенного в цилиндре между двух поршней пневмопружин, включенных встречно (фиг. 7);

3) к накопителю-компрессору присоединен корпус пневмоклапана быстрого сброса (фиг. 6 поз. 3), запираемого коленчатым затвором (фиг. 8). Перепуск пневмоклапана быстрого сброса объединен с затвором пневматической винтовки и закрывает ствол в переднем положении подвижного устройства (фиг. 9), одновременно с этим рычаг коленчатого затвора пневмоклапана быстрого сброса становится над спусковым крючком винтовки, расположенным на переднем фланце цилиндрического корпуса (фиг. 10).

Все подвижное устройство совершает обратно-поступательные движения между задней частью корпуса и казенной частью ствола посредством внешнего рычага через тягу. После выстрела рычаг отводит подвижное устройство «назад» – винтовка заряжается (фиг. 11 поз 2-вид сверху). Рычаг «вперед» – затвор запирает ствол перепуском пневмоклапана быстрого сброса, а рычаг коленчатого затвора пневмоклапана быстрого сброса встает над спусковым крючком – винтовка готова к выстрелу (фиг. 11 поз. 1 – вид с боку).

Преимущества новой винтовки

1. Отсутствие металлической пружины.

2. Малый расход воздуха.

3. Скорострельность, как у ППП.

4. Отсутствие баллона высокого давления.

5. Автономность за счет встроенного насоса.

6. Отсутствие металлического шума при выстреле.

7. Отсутствие отдачи.

8. Возможность работы с разными калибрами.

Преимущества накопителя-компрессора

1. Экономичность.

2. Надежность.

3. Возможность использования в РСР и других системах пневматики.

4. Возможность использования в CO₂ пневматике, с использованием прокладок, не разбухающих от углекислоты.

Преимущество двухступенчатого насоса двухстороннего действия

1. Компактный.

2. Разбивает усилие на 2 цикла.

3. Помогает в запирании винтовки при выстреле.

4. Ремонтопригодность.

Преимущество пневмоклапана быстрого сброса, запираемого коленчатым затвором

1. Отсутствие пружины, открывание давлением накопителя-компрессора наружу.

2. Относительно малое усилие открытия.

3. Ремонтопригодность.

4. Удобство работы при объединении перепуска пневмоклапана быстрого сброса, запираемого коленчатым затвором, и затвора винтовки.

5. Отсутствие удара по штоку клапана при выстреле, плавное открытие без дополнительной осевой отдачи.

Пневматическая мультикомпрессионная винтовка содержит цилиндрический корпус с неподвижным стволом. В корпусе находится подвижное устройство, состоящее из трех оригинальных узлов. В задней части подвижного устройства находится двухступенчатый насос двухстороннего действия. Накопитель-компрессор соединен с пневмоклапаном быстрого сброса, который закрывается коленчатым затвором и открывается во внешнюю сторону. Пневмоклапан быстрого сброса объединен с затвором винтовки так, что при движении подвижного устройства «вперед» рычаг пневмоклапана быстрого сброса встает над спусковым крючком винтовки, расположенным на переднем фланце цилиндрического корпуса. Управление накачкой и запирание ствола перепуском пневмоклапана быстрого сброса осуществляется внешним рычагом через тягу на корпусе пневмоклапана быстрого сброса. Технический результат – уменьшение расхода воздуха, исключение отдачи, повышение скорострельности и автономности, увеличение времени нахождения в заряженном состоянии, исключение дизелирования и детонации, повышение безопасности, возможность работы с разными калибрами. 11 ил.

Пневматическая мультикомпрессионная винтовка, содержащая полый цилиндрический корпус, закрытый двумя фланцами, неподвижный ствол, закрепленный в переднем фланце, внешний рычаг, двухступенчатый насос двухстороннего действия, пневмоклапан быстрого сброса, запираемый коленчатым затвором, отличающаяся тем, что сжатый воздух перед выстрелом накапливается в накопитель-компрессор, который находится в цилиндре между двумя поршнями одинаковых пневмопружин, включенных встречно, так что объем сжатого воздуха в каждой из пневмопружин равен объему сжатого воздуха между поршнями пневмопружин, и во всех трех объемах одинаковое давление сжатого воздуха.