ПАТРОН ДЛЯ НАРЕЗНОГО ОРУЖИЯ

Изобретение относится к боеприпасам, в частности к пулевым патронам для нарезного оружия, и может быть использовано для спортивной стрельбы и стрельбы при охоте, а также для нужд МВД.

Известны аналоги патрона (Патрон калибра .44 Magnum), (Патрон .45-70-405 или .45-70 Government - американский винтовочный патрон центрального воспламенения разработанный специалистами Спрингфилдского арсенала под винтовку Springfield Model 1873 на основе боеприпаса .50-90 Sharps) и (Патрон калибра .45 Colt), имеющие: относительно длинные цилиндрические капсюлированные гильзы (капсюль типа «Боксер»), пороховой заряд и пулю, которая может врезаться в нарезы ствола для придания ей вращения. Относительное удлинение гильзы данных патронов (отношение длины гильзы к ее внутреннему диаметру) составляет от 2,7 до 5,0. Патроны могут применяться для стрельбы из длинноствольного нарезного оружия. Такое относительное удлинение гильзы сравнимо с относительным удлинением гильзы гладкоствольных патронов калибра 12/70, 12/76 и 410/70, в которых успешно работает метод увеличения начальной скорости полета пули за счет разделения порохового заряда на части диафрагмой с отверстием.

Известен патрон для нарезных ружей калибра .454 Casull (патрон был представлен широкой публике в 1959 году в Американском оружейном журнале «Пушки и Пули» («Guns and Ammo») и на оружейной выставке в том же году), который выбирается за прототип. Относительное удлинение гильзы данного патрона составляет 3.0. Производство патронов .454 Casull было налажено многими фирмами, а сам патрон кроме США стал стандартным и для Европы, прописавшись в том числе в каталоге фирмы Франкония. Патрон разработан в 1957 году Диком Казуллом и Джеком Фалмером и впервые был анонсирован в ноябре 1959 года в журнале «Guns and Ammo». За основу патрона была взята удлиненная гильза патрона .45 Colt.

Известный по прототипу патрон содержит цилиндрическую гильзу с удлинением не менее 2,5 мм, капсюль-воспламенитель «Боксер», расположенный на оси патрона, пороховой заряд и пулю, которая может врезаться в нарезы ствола для придания ей вращения.

Одним из недостатков патрона по прототипу и патронов-аналогов является низкая скорость полета пулевого снаряда. Вторым недостатком патрона по прототипу и патронов-аналогов является то, что в нем применен капсюль-воспламенитель «Боксер», который по своим потребительским свойствам уступает капсюлю-воспламенителю, известному по патенту РФ №2256148.

Боевые качества оружия - прежде всего его эффективность - определяются баллистическими характеристиками выбранного патрона. Патрон вместе со стволом непосредственно определяет баллистические характеристики оружия, в том числе величину начальной скорости пули, необходимую для преодоления пулей расстояния до цели и последующего поражения цели.

С увеличением начальной скорости сокращается полетное время пули, что способствует улучшению меткости стрельбы вследствие уменьшения влияния ошибок подготовки исходных данных. Рост начальной скорости пули сопровождается улучшением настильности траектории и увеличением дальности прямого выстрела, облегчающим использование оружия вследствие возможности стрельбы на постоянном прицеле. При этом одновременно увеличивается скорость и кинетическая энергия пули у цели и улучшается ее убойное и пробивное действие.

Целью изобретения является увеличение скорости полета пули патрона нарезного оружия с цилиндрической гильзой с относительным удлинением не мене 2,7 за счет увеличения массы порохового заряда без повышения максимального давления пороховых газов внутри ствола длинноствольного нарезного оружия, а также повышение надежности и уменьшения времени срабатывания капсюля-воспламенителя при стрельбе из длинноствольного нарезного оружия.

Поставленная задача по повышению скорости полета пули за счет повышения полной массы метательного заряда без увеличения максимального давления пороховых газов решается тем, что в заявляемом патроне для нарезного оружия с цилиндрической гильзой с относительным удлинением не менее 2,7 в гильзе размещена вторая дополнительная часть порохового заряда, отделенная от основного порохового заряда диафрагмой с отверстием, при этом диафрагма с отверстием размещена внутри гильзы с натягом и имеет первоначальный диаметр на 0,05-0,2 мм больше внутреннего диаметра гильзы. Поставленная задача по повышению надежности и уменьшения времени срабатывания капсюля-воспламенителя при стрельбе из длинноствольного нарезного оружия решается тем, что в капсюле-воспламенителе, состоящем из металлического колпачка с запрессованным в него воспламенительным составом ударного действия, покрытого герметизирующей мембраной, размещена трехлепестковая наковаленка куполообразной формы, которая вершиной своего купола плотно соприкасается с герметизирующей мембраной, а основания лепестков наковаленки упираются во внутреннюю стенку колпачка капсюля-воспламенителя и плотно соприкасаются со специальным кольцевым выступом, расположенным в капсюльном гнезде гильзы, при этом диаметр кольцевого выступа меньше диаметра капсюльного отверстия на величину учетверенной толщины стенки колпачка капсюля-воспламенителя плюс 0,15 мм. Такое выполнение капсюля-воспламенителя и наличие специального кольцевого выступа в капсюльном гнезде гильзы приводит к увеличению жесткости удара боя оружия на ударно-воспламенительный состав, так как наковаленка опирается на специальный кольцевой выступ. При такой конструкции капсюля-воспламенителя возможный сдвиг колпачка капсюля-воспламенителя от удара бойка не уменьшает силу удара на ударно-воспламенительный состав. Кроме того, такое выполнение оболочки с загибом позволяет даже в случае, когда наковаленка запрессована внутрь колпачка не точно с допусками 0,05-0,1 мм, всегда жестко опереть ее на специальный кольцевой выступ в капсюльном гнезде гильзы, что приведет также к плотному прижатию купола наковаленки к ударно-воспламенительному составу через герметизирующую мембрану.

Для изучения влияния величины зазора между наковаленкой и ударно-воспламенительным составом на единообразие баллистики выстрела (также на точность выстрела) и на его безотказность рассмотрим механику сил, действующих на ружье с момента прицеливания до воспламенения порохового заряда. При этом отвлечемся от факторов, влияющих на точность стрельбы, но не зависящих от процессов срабатывания ударного состава капсюля-воспламенителя и передачи воспламеняющего импульса пороховому заряду. Для удобства рассмотрим стрельбу по неподвижной мишени в горизонтальной плоскости. В этом случае ружье можно рассматривать как балку на двух опорах, плечо стрелка и опорная рука. Еще раз упростим задачу, будем считать, что плечо, на котором лежит приклад, - опора неподвижная, на нее давит часть веса ружья P₁, а опорная рука испытывает нагрузку Р₂.

Ρ₁+Ρ₂=Ρ, где Ρ - вес ружья.

Для удержания ружья на линии прицела стрелок опорной рукой прилагает усилие F=Р₂ в противоположном направлении. Прицелившись, стрелок начинает давить на спусковой крючок с усилием, равным силе сопротивления предохранительной пружины ударно-спускового механизма. При этом возникает дополнительная сила, которая тянет ствол вниз. Для того чтобы уравновесить эту силу, стрелок прилагает дополнительное усилие - ΔF.

После того как усилие предохранительной пружины ударно-спускового механизма преодолено и начинается движение бойка, противодействие пружины прекращается и, соответственно, исчезает и сила которая тянет ствол вниз. Но по инерции, естественной для человека, ΔF продолжает действовать, а это означает движение ствола вверх относительно неподвижного приклада на определенный угол α. Величина угла α зависит от силы предохранительной пружины ударно-спускового механизма и определенного интервала времени t от начала движения бойка до воспламенения порохового заряда и начала движения пули. Величина силы сопротивления пружины для данного оружия величина постоянная, и при постоянном времени t угол α был бы также постоянным и корректировался прицелом. Но время t не является величиной постоянной. Имеются технологические допуски на габариты компонентов патрона, такие как высота запрессовки состава капсюля-воспламенителя, глубина утопания наковаленки, глубина посадки капсюля-воспламенителя. Эти допуски при сборке могут компенсировать друг друга, но могут и суммироваться, в результате наковаленка может либо упираться в состав, либо между наковаленкой и составом может образоваться зазор до 0,5 мм. В первом случае импульс удара бойка непосредственно передается ударно-воспламенительному составу, соответственно происходит мгновенное загорание состава и передача воспламеняющего импульса пороховому заряду. Во втором - вначале происходит деформация донышка колпачка и таблетки запрессованного ударно-воспламенительного состава до упора ударно-воспламенительного состава в наковаленку. Естественно, что чем дальше ударно-воспламенительный состав от наковаленки, тем больше время t от соприкосновения бойка о донышко капсюля-воспламенителя до воспламенения состава, а значит, и больше угол α.

На рис. 1 и рис. 2 представлена предлагаемая конструкция патрона в двух возможных исполнениях с капсюлем-воспламенителем типа «Боксер» и новым техническим решением по капсюлю-воспламенителю и капсюльному гнезду гильзы.

На рис. 3 приведены действующие силы на нарезное оружие при стрельбе.

Конструкция предлагаемого патрона по первому исполнению содержит гильзу 1 и последовательно расположенные в ней: капсюль-воспламенитель 2, основной пороховой заряд 3, диафрагму с отверстием 4, дополнительную часть порохового заряда у пули 5, пулю 6.

Конструкция предлагаемого патрона по второму исполнению содержит гильзу 1, основной пороховой заряд 3, диафрагму с отверстием 4, дополнительную часть порохового заряда у пули 5, пулю 6, колпачок капсюля-воспламенителя 7, ударно-воспламенительный состав 8, покрытый герметизирующей мембраной 9, трехлепестковую наковаленку куполообразной формы 10 и специальный кольцевой выступ 11, расположенный в капсюльном гнезде.

В конструкции патрона по обоим исполнениям обеспечивается определенная временная задержка воспламенения дополнительной части порохового заряда 5, что позволяет увеличить массу полную метательного заряда и скорость полета пулевого снаряда.

Патрон работает следующим образом: от удара бойка длинноствольного нарезного оружия срабатывает капсюль-воспламенитель патрона 2 и загорается основной пороховой заряда 3. Начинает возрастать давление пороховых газов, которые выделяются от сгорания дополнительной части порохового заряда. Под действием давления пороховых газов, образующихся от горения этой части порохового заряда, разгоняется внутри гильзы сборка: диафрагма 4, часть порохового заряда 5 и пуля 6. В процессе разгона указанной сборки пороховые газы через отверстие в диафрагме 4 втекают внутрь пространства, занятого дополнительной частью порохового заряда 5, и прогревают ее пороховые зерна. При достижении определенной степени прогрева зерен часть порохового заряда 5 также воспламеняется и образующиеся при горении пороховые газы увеличивают давление и обеспечивают более полное заполнение диаграммы «давление-время», т.е. без увеличения максимального давления увеличивается величина импульса силы давления пороховых газов на пулю 6, а это повышает ее начальную скорость полета.

Горение части порохового заряда 5, масса которой подбирается экспериментальным путем, уже не вызывает повышение уровня максимального давления пороховых газов, потому что пуля уже движется с достаточно высокой скоростью и объем запулевого пространства в стволе резко увеличивается. В дальнейшем для поражения цели по баллистической траектории движется только пуля, которая вращается от прохождения нарезов ствола. Легкая диафрагма, разделяющая пороховой заряд на части, вылетает из ствола позднее пули и сразу тормозится сопротивлением воздуха, не вызывая нарушений в точности полета пули.

Для выполнения эффекта натяга установки диафрагмы внутри полости гильзы диафрагма выполняется либо из картона, либо из эластичной пластмассы.

В связи с тем что относительные удлинения цилиндрических гильз по прототипу и аналогам близки к относительным удлинениям цилиндрических гильз патронов для гладкоствольных ружей, у которых хорошо изучены принципы увеличения скорости полета метаемого элемента за счет разделения порохового заряда на части диафрагмами с отверстиями (патенты РФ №2102693, №102103, №2301954, №143745, №2512815, №2522753), можно предположить, что данный принцип увеличения скорости полета пули будет применим и к нарезным патронам. В качестве обоснования этого утверждения можно привести результаты баллистических испытаний пулевого патрона калибра .410, который по калибру близок к патронам по прототипу и аналогам (см. статью «Кучность. Точность», ж. Арсенал Охотника, г. Москва, №9, 2006 г.). ФГУП «НМЗ «Искра» совместно ЗАО «Барнаульский патронный завод» провел работу по модернизации пулевого патрона 410-го калибра со стальной гильзой. Модернизированный патрон отличается от штатного тем, что имеет на 30% усиленный по массе пороховой заряд, состоящий из пороха «сунар-410». Прокладка, разделяющая заряд на части, представляла собой кружок толщиной 1,5 мм, диаметром 11,3 мм, с центральным отверстием диаметром 1,8 мм. Остальные элементы патрона прежние, но в связи с тем, что разделяющая прокладка и добавочный заряд пороха заняли определенный участок внутри гильзы, пыж-компенсатор был укорочен на длину этого участка: со стороны контакта с пулей у пыжа-компенсатора была отрезана секция длиной 5,5 мм. По аналогии с результатами подобной модернизации пулевого патрона 12-го калибра ожидалось, что средняя скорость возрастет на 70-80 м/с, среднее максимальное давление возрастет незначительно, снижение траектории на дистанции 100 м будет меньше, чем у штатного патрона, а кучность стрельбы будет выше. Последние серийные патроны снаряжались порохом «Сунар-410» партии 1-05К. Масса заряда 1,39 г. Общий заряд для опытных патронов калибра .410 с разделенным пороховым зарядом составил 1,39×1,3=1,8 г.

Масса основного порохового заряда составила 1,8×2/3=1,2 г. Дополнительная часть порохового заряда - соответственно 1,8×1/3=0,6 г. Разделяющую картонную прокладку вставляли с усилием 2-5 кг. Патроны испытаны: 10 штук на скорость и давление; 10 штук на кучность на дистанции 35 м; 10 штук на кучность на дистанции 100 м, параллельно с патронами от образцовой партии ОБ-01.

Анализ результатов стрельб показал следующее:

- для модернизированных патронов калибра .410 с разделенным пороховым зарядом: скорость на расстоянии 10 м от дульного среза 580 м/с; разброс скорости пули 33 м/с; максимальное давление 929 кгс/см²; кучность стрельбы на 35 м - 11,5 см; кучность стрельбы на 100 м - 31 см;

- для штатных патронов калибра .410: скорость на расстоянии 10 м от дульного среза 496 м/с; разброс скорости 19 м/с; максимальное давление 825 кгс/см²; кучность стрельбы на 35 м - 15 см; кучность стрельбы на дистанции 100 м - 64,5 см.

Таким образом, модернизированный патрон с разделенным пороховым зарядом при практически одинаковом максимальном давлении с штатным патроном превосходит его в скорости на 17%, а в кучности на 100 м - в 2 раза. Известно согласно инструкции по переснаряжению (vihtavuori reloding manual), что патрон калибра .454 Casull с пулей массой 16 г по прототипу в нарезном оружии обеспечивает начальную скорость пули 530-570 м/с. Поэтому выполнение модернизации патрона по предлагаемому изобретению позволит увеличить начальную скорость полета пули массой 16 г на 10-15%, т.е. получить значения 610-660 м/с. В данном патроне калибра .410 по предлагаемому изобретению для основного заряда и дополнительной части использовался один и тот же порох «Сунар-410». Однако если снова провести аналогию с баллистическими исследованиями по эффективности применения разделенного порохового заряда для гладкоствольных патронов, изложенными в патентах РФ №102103 и №14374, где доказана целесообразность применения различных марок порохов для основного заряда и для дополнительной части, то в патроне для нарезного оружия по предлагаемому изобретению можно также экспериментальным путем подобрать условия с двумя различными порохами для основного заряда и дополнительной части. Снаряжение патрона для нарезного оружия по предлагаемому изобретению возможно как на современных автоматических линиях с двумя дозаторами пороха, так и на ручных приспособлениях, массово выпускаемых промышленностью для перезаряжания (релоудинга) стрелянных гильз нарезных патронов с цилиндрическими гильзами с относительным удлинением более 2,7. На отдельном автоматизированном оборудовании вырубаются из картона или отливаются из эластичной пластмассы диафрагмы с отверстием малого диаметра.

Важно отметить, что высокоскоростной пулевой патрон для нарезного оружия по предлагаемому изобретению является решением двойного назначения и может использоваться как для производства охотничьих и спортивных патронов, так и при изготовлении специальных патронов для нужд МВД России.