Результат интеллектуальной деятельности: ПАТРОН ДЛЯ ГЛАДКОСТВОЛЬНОГО ОРУЖИЯ

Изобретение относится к боеприпасам для гладкоствольного стрелкового и артиллерийского оружия, в которых стабилизация метаемого элемента (пули, снаряда) путем вращения вдоль продольной оси осуществляется в гильзе при газодинамическом прохождении газовых продуктов горения.

Принцип стабилизации пуль и снарядов за счет нарезов в канале ствола и аэродинамическая стабилизация за счет оснащения метательных элементов хвостовым оперением давно общеизвестно (Советское стрелковое оружие. Д.Н. Болотин, издательство «Воениздат», 1990 г.). Но и им присущи недостатки - повышенное аэродинамическое сопротивление (не идеальная аэродинамическая форма, искаженная нарезами или хвостовыми стабилизаторами), сложность и дороговизна изготовления нарезного ствола и другие факторы.

Известны технические решения, где уже внутри гильзы выполняется ряд полезных функциональных действий при выстреле из оружия. Например, патрон по патенту RU 2059189 C1, 27.04.1996 г.

В этом патенте патрон содержит гильзу, капсюль-воспламенитель, полый поддон-обтюратор толкающего типа, в полости которого размещен метательный заряд, и пулевой метаемый элемент, выполненный с верхней ведущей частью и нижней центрирующей частью. Полый поддон-обтюратор разъемно соединен с метаемым элементом, при этом он выполнен с возможностью осевого хода. Поддон-обтюратор исполняет роль толкающего поршня и элемента для отсечки газов и запирания их в гильзе.

Наиболее близкими по предлагаемому решению являются патенты RU 2482431, 02.12.2011 г. и RU 2489673, 02.12.2011 г. Патент RU 2482431, 02.12.2011 г. выбран в качестве прототипа, где в патроне, содержащем гильзу со скатом, метательный заряд, капсюль-воспламенитель, метаемый элемент и поршень, поршень установлен в донной части гильзы и на его внешней цилиндрической боковой поверхности в сторону ската гильзы выполнен кольцевой выступ, а в центральной части торца поршня выполнено цилиндрическое углубление, на дне которого имеется выступ (или выступы) с наклонной боковой поверхностью. Также в поршне выполнены сквозные отверстия под углом наклона к горизонтальной плоскости поршня для прохода газов от метаемого заряда, размещенного по всему свободному объему гильзы. Метаемый элемент входит в цилиндрическое углубление на поршне и в своей донной части имеет паз (или пазы) с наклонной боковой поверхностью, в который разъемно входит аналогичный выступ (или выступы), расположенный на поршне. В конической части ската гильзы установлен кольцевой конический обтюратор, имеющий по крайне мере одно кольцевое ребро и кольцевую проточку, с наклоном, сопряженным с поверхностью кольцевого выступа на поршне.

При таком техническом решении метаемому элементу придается не только поступательное, но и одновременно вращательное движения в гильзе.

При этом стрельба ведется из гладкоствольного оружия, пуля хорошо стабилизирована и имеет оптимальные баллистические характеристики. Единственным недостатком такой конструкции патрона является то, что разъемный поршень в последней фазе вылета из гильзы метаемого элемента ударяется в конический обтюратор, установленный в скате гильзы. Что в свою очередь дает возмущающий фактор на точность стрельбы.

Задачей предлагаемого технического решения является придание метаемому элементу поступательного и одновременно вращательного движения в гильзе без удара отделяемого поршня о скат гильзы с упрощением общей конструкции патрона и с дополнительным увеличением скорости метаемого элемента.

Указанная задача решается за счет того, что патрон имеет цилиндрическую гильзу, метаемый заряд, капсюль-воспламенитель, метаемый элемент, поршень, установленный в донной части гильзы с внешней цилиндрической поверхностью, соприкасающийся с внутренней поверхностью гильзы и имеющий сквозные отверстия под углом наклона к горизонтальной плоскости поршня, для прохода газов от метаемого заряда, размещенного по всему свободному объему гильзы, поршень по резьбе разъемно соединяется с метаемым элементом и направление резьбы согласуется с направлением угла наклона сквозных отверстий поршня, диаметр метаемого элемента в донной и средней части меньше внутреннего диаметра гильзы и на другом конце конусно расширяется до диаметра поршня с переходом в цилиндр, а далее в оживальную часть.

На чертеже рис.1 изображен патрон.

Патрон содержит цилиндрическую гильзу 1, размещенный в ней метаемый заряд 2. В донной части гильзы капсюль-воспламенитель 3, на который опирается своей закругленной конусной вершиной поршень 5, который по резьбе разъемно соединен с метаемым элементом 4. Метаемый элемент 4 расположен по оси симметрии гильзы и в передней части центрируется головной расширенной частью, а в донной части через поршень 5, имеющий сквозные отверстия 6 для прохода газов от метаемого заряда 2. Основной принцип исполнения сквозных отверстий 6 с углом наклона к горизонтальной плоскости поршня - это принцип вентилятора, когда газовый поток изменяет направление (закручивается) и тем самым, воздействуя на поршень 5, который через резьбовое соединение передает вращение на метаемый элемент 4. При этом направление резьбы должно согласовываться с направлением угла наклона сквозных отверстий 6 поршня 5.

Принцип работы патрона следующий.

Образующиеся при разбитии капсюля-воспламенителя 3 и воспламенении порохового метательного заряда 2 газы смещают поршень 5, а с ним метаемый элемент 4, разгоняя его до необходимой скорости. При этом воспламенение метательного заряда 2 происходит по всему объему, так как в поршне есть сквозные отверстия 6. При движении поршня 5 и метаемого элемента 4 газы из передней полости гильзы начнут проходить через отверстия 6 в донную часть, а так как сквозные отверстия конструктивно выполнены под углом наклона к горизонтальной плоскости поршня по принципу вентилятора, начнется вращение поршня 5, а через резьбовое соединение и метаемого элемента 4. Таким образом, метательный элемент 4 получает необходимую поступательную скорость и угловое вращение для стабилизации полета. Резьбовое соединение выполнено с углом направления (правая или левая резьба) согласующимся с направлением угла наклона сквозных отверстий 6. Это сделано для того, чтобы пороховые газы не только вращали поршень 5, но и соединяли его с метаемым элементом 4.

Но такой режим взаимодействия поршня 5 и метаемого элемента 4 происходит достаточно кратковременно. Так как после вылета метаемого элемента 4 из гильзы 1 он начинает движение в канале ствола, где на определенном участке (который рассчитывается газодинамическими расчетами) движение пороховых газов может менять направленность.

При этом механизм взаимодействия газового потока между полостью впереди поршня (по ходу движения метаемого элемента) и полостью за поршнем имеет сложный газодинамический характер, когда возникает обратная ударная волна пороховых газов (идет процесс догорания за поршнем) с циклическим характером воздействия на него. Данный процесс используется в патенте RU 2460033, 18.05.2011 г. для эффективного повышения скорости метаемого элемента.

В нашем случае пороховые газы, проходя обратно через сквозные отверстия, поворачивают поршень 5 в обратную сторону относительно вращения метаемого элемента 4. Поэтому происходит разъединение поршня 5 и метаемого элемента 4 (резьбовое соединение делается достаточно коротким), с дополнительным увеличением скорости метаемого элемента.

Метаемый элемент, в широкой цилиндрической части, рекомендуется выполнять калиберным. А с целью снижения трения и обеспечения стабильных баллистических характеристик рекомендуется внешнюю цилиндрическую поверхность поршня и метаемого элемента покрывать защитно-антифрикционным покрытием.

Предлагаемая конструкция патрона обеспечивает метаемому элементу не только поступательное, но и вращательное движение в гильзе, при этом в зависимости от угла наклона отверстий обеспечивается высокая угловая скорость метаемого элемента - более 1000 оборотов в секунду, что эффективно стабилизирует метаемый элемент и повышает дальность и точность стрельбы. При этом предлагаемый патрон позволяет отказаться от нарезного ствола, что упрощает конструкцию стрелкового и артиллерийского оружия, также снижаются массогабаритные характеристики самого патрона за счет эффективного размещения метательного заряда и устраняется возмущающий фактор удара поршня о скат гильзы по сравнению с прототипом. При этом метаемый элемент в такой конструкции получает более высокую скорость вылета из канала ствола.