Модернизированный боеприпас Малеванного и способ его изготовления Российский патент 2023 года по МПК F42B5/00 

Техническое решение относится к области стрелкового и артиллерийского вооружения, в частности конструкции унитарных боеприпасов, для боеприпасов раздельного заряжания и с наибольшей эффективностью может быть использовано в снайперских, противотанковых и зенитных системах вооружения.

Предшествующий уровень техники в области боеприпасов с высокой начальной скоростью и, соответственно, с высокой кинетической энергией метаемого снаряда или пули (далее снаряда), показывает, что вопрос увеличения дульной энергии снаряда возник практически со времени появления огнестрельного оружия, при этом основным направлением увеличения кинетической энергии снаряда -является увеличение Начальной скорости снаряда. При этом оружие с высокой начальной скоростью снаряда, получает преимущество: высокая дальность прямого выстрела и настильность траектории полета снаряда; упрощение стрельбы по движущимся целям, когда при минимальном подлетном времени снаряда, требуется минимальная поправка и упреждение и, главное, высокие поражающие и бронебойные свойства на значительной, упреждающей дистанции.

Но «платой» за значительное увеличение начальной скорости снаряда, неизбежно становится увеличение максимального давления в стволе, утяжеление оружия, увеличение отката (отдачи) и уменьшение ресурса ствола, так как увеличение начальной скорости снарядов, в основном, достигается за счет увеличения массы и энергетики метательного заряда.

Основоположниками реальных и успешных решений в области увеличения начальной скорости снаряда являются

Карл Пуфф (патент России №14214 от 27.08.1908 г.) и Герман Герлих (патент США №1944834 от 30.01.1934 г.) В патенте Г. Герлиха обозначено, что он, развивая идеи К. Пуффа, предложил сделать ствол винтовки коническим, при этом с нарезами в нем, регрессивной глубины и прогрессивной крутизны (шаг - нарезов уменьшался по мере приближения к дульному срезу), при этом «Пуля Герлиха» имела два деформируемых пояска, взаимодействующих с нарезами. Несмотря на то что была достигнута скорость 1600 м/сек -1700 м/сек при весе пули 6,5 гр., на вооружение, винтовки Г. Герлиха так и не поступили, из-за технологических проблем.

Но Г. Герлих показал главную проблему всех классических боеприпасов и огнестрельного оружия - низкий КПД метательного заряда. У классического боеприпаса огнестрельного оружия, после воспламенения метательного заряда, достижения форсированного давления газов -происходит разгон снаряда с одновременным падением давления газов в стволе и непосредственно за снарядом из-за «отставания» скорости (расширения газов от ускорения снаряда в стволе и из-за прогрессирующего увеличения объема ствола за снарядом. При этом движение газов в стволе, активно дросселируется каналом ствола, внешняя область потока газа в стволе, активно замедляется ламинарным слоем, взаимодействующим с внутренней поверхностью и нарезами ствола. В результате 50%-70% энергии метательного заряда боеприпаса «вылетает» бесполезно из ствола, уже после покидания его снарядом.

Известен патрон «Патрон для нарезного оружия (патент RU №2577163 C1, 26/09.2014 г.) и аналогичный «Патрон для гладкоствольного оружия» (патент RU №2102693 С1, 01.09.1993 г.), которые содержат гильзу, капсюль, основной и дополнительный пороховые метательные заряды, размещенные в гильзе и пулю. При этом дополнительный и основной пороховые заряды разделены между собой диафрагмой с отверстием, а основной пороховой метательный заряд и дополнительный выполнены из различных марок порохов, отличающихся друг от друга скоростью горения.

Недостатком данного аналога является то, что данное техническое решение не позволяет получить стабильные результаты из-за склонности быстро сжимаемого пороха дополнительного заряда к детонации. При этом время воспламенения дополнительного заряда и его плотность, в это время, становятся непредсказуемыми величинами.

Известен «Патрон с реактивной пулей» (RU №2372581, F42B 5/10. 26.11.2008 г.), который представляет собой гильзу с капсюлем и, расположенную с зазором к внутренней поверхности ее дна, пулю с внутренней полостью, в которой размещен метательный заряд, и имеется калиброванное отверстие в виде сопла, при этом метательный заряд состоит из нескольких частей, выполненных из компонентов с различной скоростью горения и полностью размещенных в полости пули с возможностью их последовательного воспламенения и горения, от медленно горящих до быстро горящих компонентов, а также метательный заряд разделен на части легкосгораемыми перегородками.

Данное техническое решение предполагает повысить кучность боя оружия с одновременным увеличением начальной скорости пули. Недостатком данного аналога является то, что после покидания дульного среза ствола, реактивная пуля с догорающим метательным зарядом, сразу получает фактор нестабильности по курсу полета, что приводит к активному торможению полета пули и к ее неустойчивости по курсу, а это снижает точность и дальность стрельбы.

В качестве прототипа выбран патент «Высокоскоростной боеприпас «Цель» для огнестрельного оружия» RU 191143 U1 от 04.02.2019 г.). Сущность предлагаемого технического решения - высокоскоростной боеприпас, заключается в установке разгонных блоков, состоящих от одной до нескольких ступеней, с заряженной частью метательного заряда с большой скоростью горения, чем скорость горения основной части метательного заряда в гильзе.

Недостатком данного технического решения является необходимость дополнительных затрат на изготовление разгонных блоков.

В рассмотренных патентах и в книге В.М. Кирилова и В.М. Сабельникова «Патроны стрелкового оружия» не рассматривается такая составляющая, как наличие атмосферного воздуха, которое имеет немаловажное значение при производстве выстрела и влияющее ход реализации выстрела. Как известно атмосферный воздуха состоит в основном из: азот - 78%, кислород - 21% см.

Авторы Ходаков Ю.В. и др. в книге «Библиотека по химии» - утверждают и демонстрируют на установке, что при пропускании разряда электрического тока происходит реакция окисления азота.

N2+О2 →2 NO - G, где G - теплота.

Реакция происходит с поглощением тепла, т.е. процесс носит эндотермический характер. Затраты энергии составляют 180,5 кДж/моль. В природе этот процесс обычно осуществляется только во время гроз, когда происходит разряд молнии, так как в канале молнии температура достигает нескольких тысяч градусов.

Академик Зельдович Я.Б., исследуя процесс горения азота в воздухе, в книге «Избранные труды» на стр. 320, установил, что теплота образования окиси азота - эндотермический процесс и при этом затраты составляют 125 ккал/моль и происходит при температуре 1200 К.

Так как кислорода в 3,7 раза меньше чем азота, азот вступает в реакцию с кислородом,выделяемым при разложении пороха, а поглощение тепла приводит к снижению температуры в гильзе и снижению давления пороховых газов, так как

(PxV)/T=CONST.

Автор И.А. Балканский в книге «Основы баллистики и аэродинамики» на стр. 15 утверждает, что пороховые газы содержат окись углевода CO₂, водород Н₂ и метан СН₄, которые при истечении из канала ствола способны соединяться с кислородом воздуха (гореть) при этом образуется дульное пламя во время стрельбы.

Аналогично при стрельбе из малокалиберного оружия из канала ствола вылетают частицы несгоревшего пороха, образовавшихся из-за нехватки окислителя, что используется криминалистами при анализе огнестрельных преступлений.

Все вышеизложенное подтверждает необходимость исключения азота (N2) из атмосферного воздуха, находящегося в гильзе боеприпаса, поскольку наличие азота (N2), вступившего в химическую реакцию с кислородом из атмосферного воздуха, так и с выделенным при разложении пороха, приводит к снижению температуры и падению давления в канале ствола и снижению скорости вылета пули из канала ствола.

Предлагаемый модернизированный боеприпас Малеванного позволяет повысить его эффективность за счет увеличения начальной скорости вылета снаряда из канала ствола, и приблизить ее к предельно допустимой для данного вида боеприпаса и вида огнестрельного оружия.

Технический результат достигается реализацией способа удаления атмосферного воздуха, содержащего 78% азота и 21% кислорода, продувкой гильзы газом, имеющим плотность, превышающую плотность атмосферного воздуха и азота.

Сравнивая плотность газов, входящих в состав атмосферного воздуха, предпочтительным является кислород (O2), плотность которого по отношению к воздуху составляет 1,05, к тому же он, являясь окислителем, способствует интенсификации горения пороха.

Способ удаления азота из гильзы представлен на рисунках 1-4.

Общий вид боеприпаса представлен на рис. 1, где:

1 - гильза;

2 - капсюль;

3 - метательный заряд;

4 - атмосферный воздух;

5 - снаряд (пуля.

На рабочее место устаналивается гильза с капсюлем (1 и 2) - рис. 2

Патрубок с калиброванными выходным отверстием (рис. 3) вводится в гильзу (рис. 4) до дна.

Через патрубок подается кислород (O₂) и производится вывод патрубка из полости гильзы, не прекращая подачу кислорода. После вывода патрубка в гильзу загружается метательный заряд 3 и монтируется снаряд 5.

Список используемых документов.

1. Патент России №14214 от 27.08.1908 г. Автор - К. Пуфф.

2. Патент США №1944834 от 30.01.1934 г. Автор - Г. Герлих.

3. Патент RU №2577163 С1, от 26.09.2014 г.

4. Патент RU №2102693 С1, от 01.09.1993 г.

5. Патент RU №2372581 С1, от 2611.2008 г.

6. Патент RU №191143 U1 от 04.02.2019 г.

7. "Патроны стрелкового оружия" В.М. Кирилов и В.М. Сабельников ЦНИИ информации, 1980 г.

8. Библиотека по химии. Ю.В.Ходаков и др. §22 Взаимодействие азота с кислородом. Неорганическая химия Учебник для 9кл. 1971 г.

9. " Избранные труды" Я.Б. Зельдович Издание "Наука" Академия наук СССР 1984 г.

10. "Основы балистики и аэродинамики" И.А. Балаганский. Изд. НГТУ. 2017 г.

Изобретение относится к области стрелкового и артиллерийского вооружения, в частности конструкции унитарных боеприпасов, и может быть использовано в снайперских, противотанковых и зенитных системах вооружения. Боеприпас содержит гильзу, капсюль, воспламенитель, метательный пороховой заряд и снаряд-пулю. Дополнительно боеприпас заполнен кислородом. Также предложен способ изготовления боеприпаса, при котором перед загрузкой метательного порохового заряда в дульную часть гильзы, заполненной атмосферным воздухом, вводят патрубок с калиброванным выходным отверстием до дна гильзы с зазором к внутренней поверхности ее дна, с возможностью его перемещения в гильзе. Через патрубок подают кислород, которым замещают азот, содержащийся в атмосферном воздухе. Производят вывод патрубка из полости гильзы, не прекращая подачу кислорода. После чего в гильзу загружают метательный пороховой заряд и монтируют снаряд-пулю. Обеспечивается увеличение начальной скорости вылета снаряда из канала ствола за счет интенсификации горения пороха в среде кислорода. 2 н.п. ф-лы, 4 ил.

1. Боеприпас, содержащий гильзу, капсюль-воспламенитель, размещенный в тыльной части гильзы, метательный пороховой заряд, размещенный во внутренней полости гильзы, и снаряд-пулю, помещенную в дульную часть гильзы, отличающийся тем, что метательный пороховой заряд, размещенный во внутренней полости гильзы, находится в среде кислорода.

2. Способ изготовления боеприпаса по п.1, заключающийся в том, что перед загрузкой метательного порохового заряда в дульную часть гильзы, заполненной атмосферным воздухом, вводят патрубок с калиброванным выходным отверстием до дна гильзы с зазором к внутренней поверхности ее дна с возможностью его перемещения в гильзе, через патрубок подают кислород, которым замещают азот, содержащийся в атмосферном воздухе, после чего производят вывод патрубка из полости гильзы, не прекращая подачу кислорода, затем в гильзу загружают метательный пороховой заряд и монтируют снаряд-пулю в дульную часть гильзы с возможностью размещения метательного порохового заряда во внутренней полости гильзы в среде кислорода.