Результат интеллектуальной деятельности: КАЛИБЕРНЫЙ СНАРЯД БОЕПРИПАСА К ОРУЖИЮ С КРИВЫМ СТВОЛОМ

Изобретение относится к военной области, в частности к боеприпасам, преимущественно до 12 калибра, к оружию со стволом, имеющим или могущим иметь существенную (заметную) кривизну.

Кривые стволы стрелкового оружия наиболее «выпукло» представлены в «экзотическом», но, тем ни менее, достаточно развитом, с богатой историей, оружейном сегменте - оружии для стрельбы из-за укрытия (из-за угла, из окопа, из траншеи, из люка бронемашины и т.д.) [Семен Федосеев. Кривая наводка // Интернет-ресурс: http://www.vokrugsveta.ru/vs/article/7869/].

Очевидно, при существенной (видимой) кривизне ствола пулевой (пуля) или иной (например, артиллерийский) снаряд при движении по кривому участку ствола, очевидно, не создает проблем, пожалуй, лишь в случае их шаровидности (круглая охотничья пуля или тандем круглых пуль), высокой упругости (травматическая резиновая пуля) и подкалиберности с размещением в гибком контейнере. В остальных же случаях цилиндрический участок калиберного жесткого снаряда «не вписывается» в радиус кривизны ствола и вызывает большие сопротивления и нагрузки на ствол и сам снаряд, вплоть до заклинивания на этом участке.

Примером «непроблемного» патрона может служить охотничий патрон с тандемом одинаковых подкалиберных (в контейнере) круглых пуль («Пуля «Тандем-СГ») [RU 2101671 С1, F42B 30/02, 10.01.1998].

В адаптированном к статусу аналога в сравнительной оценке виде такой снаряд можно охарактеризовать следующей совокупностью существенных конструктивных признаков:

Пулевой снаряд боеприпаса к длинноствольному оружию, содержащий последовательно установленные, с возможностью обратимого взаимного поворота, одинаковые поражающие элементы в виде тел вращения с полусферическими, одинакового радиуса кривизны, передней выпуклой и задней частями, при этом поражающие элементы выполнены подкалиберными, а их задние части (естественно для шаров) - тоже сферически выпуклыми, при этом поражающие элементы установлены в боеприпасе беззазорно лишь в одной общей точке контакта.

Такой пулевой снаряд имеет характерные для шарообразных тандемов недостатки, включая невыгодную плотность компоновки в патроне и в стволе.

Одним из аналогов заявляемого изобретения является снаряд, содержащий тело, выполненное составным из отдельных частей различной массы [SU 1799458 A3, опубл. 1993 г.]. Однако он вскоре был усовершенствован, с расширением функциональных возможностей стрелкового оружия (см. следующий абзац).

Наиболее близким к заявляемому изобретению по назначению и совокупности конструктивных признаков (прототипом) является калиберный составной снаряд (в частности, пуля) боеприпаса к оружию с кривым стволом («Снаряд конструкции Буркова Л.Н.»), содержащий взаимосвязанные последовательно установленные, с возможностью обратимого взаимного поворота, поражающие элементы в виде калиберных тел вращения, с закругленной оживальной частью головного элемента [RU 2306521 С2, F42B 12/02, F42B 30/02, F42B 7/10, 20.09.2007].

В нем все поражающие элементы, кроме головного, выполнены цилиндрическими, с плоскими передними и задними торцами, с образованием параллельных попарно сопряженных плоских поверхностей. Задняя часть головного элемента выполнена также плоской.

Согласно дополнительным признакам (из формулы или из рисунков), все поражающие элементы выполнены с острыми скруглениями периферийных острых кромок, с цилиндрическими участками разной длины. Более того, все поражающие элементы неодинаковы по длине при материале одинаковой плотности. Кроме того, упомянутая взаимосвязь обеспечена податливым («пружинным») стержнем («осью») квадратного поперечного сечения, зафиксированным спереди и сзади снаряда и обеспечивающим натяг в составной конструкции, с возможностью силового изгиба последней на криволинейных участках ствола.

Это позволяет в пассивном режиме «приспособиться» к изгибу ствола без заклинивания, благодаря податливому стержню («пружинной оси») и автономности частей позволяет снаряду изгибаться, что и «повысит в результате боеспособность оружия».

Однако несмотря на положительные свойства прототипа, его технико-эсплуатационные возможности все еще ограничены из-за недостаточного совершенства конструкции.

Если при небольших радиусах кривизны ствола (а прототип как раз и предназначен для таких случаев - либо в компенсацию эксплуатационных искривлений, либо, как правило, для оружия с управляемой кривизной ствола или одного из парных стволов) запатентованные конструктивные особенности могут считаться достаточными (приемлемыми), то при более существенной кривизне ствола (см., в частности, «кривые» стволы в обзоре аналогов) сопротивление движению снаряда на этапе внутренней баллистики и возникающие поперечные усилия в стволе, элементах и упругой связи (а значит, и напряжения) с продольным кулоновским трением могут создать серьезные проблемы вплоть до вероятности заклинки снаряда в стволе, от чего изначально пытались избавиться. Сохраняется и повышенный износ ствола (с вытекающим отсюда сокращением срока его службы), являющийся функцией радиуса кривизны ствола. Кроме того, неодинаковость длин элементов не отвечает принципу максимальной унификации в технике, что увеличивает себестоимость такого составного снаряда.

Технической задачей, на решение которой направлено заявляемое изобретение, является расширение технико-эксплуатационных возможностей снаряда с адаптацией его к оружию с существенной кривизной ствола, снижение энергетических потерь, износа ствола и вероятности заклинивания снаряда в стволе, а значит, повышение надежности и долговечности оружия, вероятности сохранить жизнь и здоровье пользователя.

Решение поставленной технической задачи достигается тем, что в калиберном составном снаряде боеприпаса к оружию с кривым стволом, содержащим взаимосвязанные, последовательно установленные, с возможностью обратимого взаимного поворота поражающие элементы в количестве N не менее двух, в виде калиберных тел вращения, с закругленной оживальной частью головного элемента, все поражающие элементы выполнены полусферически-выпуклыми спереди, по меньшей мере первые N-1 поражающих элементов дополнительно выполнены полусферически-вогнутыми сзади, с образованием эквидистантных попарно сопряженных полусферических поверхностей.

Технический результат достигается также за счет дополнительных конструктивных признаков (при сформулированной выше основной совокупности признаков):

- по меньшей мере первые N-1 поражающих элементов могут быть выполнены со округлениями периферийных острых кромок (это снижает как сопротивление с напряжениями за счет укорачивания скруглениями цилиндрических участков элементов, так и износ ствола, уменьшает вероятность заклинивания элемента, а значит, и всего снаряда, расширяет свободу взаимного поворота элементов на кривых участках ствола);

- при предыдущей совокупности признаков по меньшей мере первые N-1 поражающих элементов могут быть выполнены без цилиндрических участков - с непосредственным переходом полусферически-выпуклой поверхности в поверхность скругления (это еще более усиливает дополнительный положительный эффект, описанный в предыдущем абзаце, за счет обнуления длин цилиндрических участков, во всяком случае за исключением последнего - с сохранением большей его устойчивости как замыкающего звена «гирлянды» в условиях воздействия на него пороховых газов);

- по меньшей мере первые N-1 поражающих элементов могут быть выполнены одинаковыми, по крайней мере, стереометрически (это не только существенно снижает себестоимость составного снаряда за счет реализации принципа унификации в приложении к составным элементам снаряда, но и нивелирует условия работы, по меньшей мере, эти N-1 элементов на кривых участках канала ствола);

- при предыдущей совокупности признаков последний - хвостовой поражающий элемент - может быть выполнен с плоской задней поверхностью (это в том или ином конкретном случае может обеспечить заданную динамику и воздействия пороховых или иных газов на снаряд, внутреннюю и внешнюю баллистику, а также благоприятные условия для заделки-заполнения хвостовой выемки с задним фиксатором гибкой связи);

- при третьей из перечисленных дополнительных совокупностей признаков все поражающие элементы могут быть выполнены одинаковыми, по крайней мере, стереометрически (это еще в большей мере, чем при числе N-1, снижает себестоимость снаряда за счет реализации принципа унификации в приложении к составным элементам снаряда и нивелирует условия работы на кривых участках канала ствола);

- при третьей из перечисленных дополнительных совокупностей признаков поражающие элементы могут быть выполнены из материала с одинаковой плотностью (это является максимальной реализацией принципа унификации и, следовательно, определяет минимум себестоимости снаряда);

- при третьей из перечисленных дополнительных совокупностей признаков поражающие элементы могут быть выполнены из материала с неодинаковой плотностью, при этом распределение последовательности элементов по их плотности в снаряде соответствует заданному положению центра масс снаряда в целом и максимально допустимой по поражающему воздействию плотности первого элемента (это расширяет возможности комбинаторики, варьирования как положения центра масс снаряда, так и его поражающих свойств при взаимодействии с препятствием-целью);

- упомянутая взаимосвязь может быть обеспечена гибкой связью, проложенной по сообщающимся продольным осевым каналам, предусмотренным в поражающих элементах, и зафиксированной спереди и сзади снаряда, соединяя поражающие элементы между собой в гибкую гирлянду (это позволяет в той или иной мере сохранить требование хотя бы временной взаимосвязи поражающих элементов - до этапа внешней баллистики и/или взаимодействия с преградой/целью - и в то же время облегчить относительную свободу взаимного поворота поражающих элементов на кривых участках канала ствола);

- при предпоследней совокупности признаков гибкая связь может быть выполнена с круглым поперечным сечением и диаметром меньше диаметра каналов (это не только улучшает условия деформации и симметрию нагрузок с трением в конструкции, делая их симметричными в поперечных сечениях, но и существенно снижают себестоимость варианта с гибкой связью за счет большей технологичности системы «ось-отверстие»);

- поражающие элементы могут быть взаимосвязаны только через прижатие друг к другу и цилиндрическую стенку гильзы патрона (это - конструктивно простейший и наиболее дешевый вариант снаряда, предназначенный для «кассетного» применения - с тривиальным разделением-разбросом поражающих элементов).

Среди известных устройств не обнаружены такие, совокупность существенных признаков которых совпадала бы с заявленной. В то же время именно за счет последней достигается новый технический результат.

Более подробно сущность изобретения раскрывается в приведенных ниже примерах реализации и иллюстрируется чертежами, на которых представлены:

на фиг. 1 - составной (из поражающих элементов) пулевой снаряд с цилиндрическими и/или полусферическими (обобщение частных конструкций по последующим чертежам) периферийными участками поверхности и гибкой связью, продольный разрез, где D - калибр снаряда/ствола оружия; R - радиус полусферических поверхностей поражающих элементов в составе снаряда (+R - выпуклость, -R - вогнутость, образующая выемку в теле элемента); l - длина цилиндрического участка поверхности поражающего элемента; d₀ - диаметр продольных каналов в поражающих элементах; d_гc - диаметр гибкой связи, объединяющей все поражающие элементы в «гирлянду» - снаряд; пунктиром показан подвариант с плоским донцем снаряда; N - число метательных элементов в составном снаряде;

на фиг. 2 - поражающий элемент в продольном разрезе, частный случай с выраженным цилиндрическим участком (хвостовым участком);

на фиг. 3 - поражающий элемент в продольном разрезе, частный случай с выраженным цилиндрическим участком, укороченным за счет скругления, где r - радиус скругления;

на фиг. 4 - поражающий элемент в продольном разрезе, частный случай с выраженным округлением хвостового участка и слабовыраженным (или сведенным на нет - «нулевым») цилиндрическим участком;

на фиг. 5 - составной (из поражающих элементов) пулевой снаряд из поражающих элементов на фиг. 4, без гибкой связи, продольный разрез;

на фиг. 6 - схема движения снаряда с гибкой связью по кривому стволу оружия, где R₀ - радиус кривизны оси ствола; р - давление пороховых или иных газов, толкающих снаряд;

на фиг. 7 - схема движения снаряда без гибкой связи по кривому стволу.

Калиберный (калибр D) составной снаряд боеприпаса к оружию с кривым стволом 1 (см. фиг. 6, 7) содержит последовательно установленные (см. фиг. 1, 5) поражающие элементы в количестве N не менее двух (в приведенных примерах N=3 - обозначены поз. 2, 3, 4), в виде калиберных (диаметр D) тел вращения, с закругленной, в данном случае полусферической (радиус+R=D/2) оживальной частью головного элемента 2.

Все поражающие элементы (2-4) выполнены полусферически-выпуклыми спереди (радиус +R=D/2). По меньшей мере, первые N-1 поражающих элементов (в приведенных примерах как минимум 2 и 3, а в общем случае все три - 2, 3 и 4) дополнительно выполнены полусферически-вогнутыми сзади (радиус -R=D/2), с образованием выборок в их телах и эквидистантных попарно сопряженных полусферических поверхностей (см. фиг. 1-5).

Таким образом, обеспечена кинематическая возможность обратимого взаимного поворота элементов 2-4 в диапазоне достаточно больших телесных углов, соответствующих радиусу R₀ кривизны оси ствола 1, причем без их осевого смещения и образования зазоров (см. фиг. 6, 7).

Дальнейшее описание заявляемого устройства охватывает рациональные (рекомендуемые в тех или иных условиях) частные случаи устройства, характеризуемые дополнительными конструктивными признаками в дополнение к оговоренным выше основным.

Так, по меньшей мере, первые N-1 поражающих элементов (в приведенных примерах - как минимум 2 и 3, а в общем случае все три - 2, 3 и 4) могут быть выполнены как с острой задней (хвостовой) кромкой (см. фиг. 2), так и со скруглением радиусом r периферийной острой кромки, при сохранении, но в «урезанном» (выраженном или слабовыраженном) виде, цилиндрического участка (см. фиг. 3 и фиг. 4-7 при условии l≠0).

В другом частном случае, по меньшей мере, первые N-1 поражающих элементов могут быть выполнены вообще без цилиндрических участков l-c непосредственным переходом полусферически-выпуклой поверхности с радиусом +R=D/2 в поверхность скругления с радиусом r (см. фиг. 4-7 при условии l=0).

Особенно рационален функционально и технологически частный случай при условии r=R (см. фиг. 4).

По меньшей мере первые N-1 поражающих элементов (а в общем случае все элементы 2-4) могут быть выполнены одинаковыми, по крайней мере, стереометрически (см. фиг. 1, 5-7).

Последний - хвостовой поражающий элемент 4 - может быть выполнен с плоской задней поверхностью (-R=^∞), что на фиг. 1, 5 показано пунктиром.

Поражающие элементы 2-4 могут быть выполнены из материала либо с одинаковой плотностью (как один вариант), так и с неодинаковой плотностью (другой частный случай). Во втором случае распределение последовательности элементов 2-4 по их плотности в снаряде соответствует заданному положению центра масс снаряда в целом и максимально допустимой, по поражающему воздействию, плотности первого элемента 2.

Взаимосвязь поражающих элементов 2-4 обеспечена (как один из частных случаев) гибкой связью 5, проложенной по сообщающимся продольным осевым каналам 6, 7, 8, предусмотренным в поражающих элементах 2, 3, 4 соответственно, и зафиксированной спереди (осевой фиксатор 9) и сзади (осевой фиксатор 10) снаряда, соединяя поражающие элементы 2-4 между собой в гибкую «гирлянду».

При этом гибкая связь 6-8 должна быть выполнена с круглым поперечным сечением и диаметром d_гс меньше диаметра d₀ каналов: d_гc<d₀, на величину, достаточную для свободы взаимного поворота элементов 2-4 в заданном диапазоне.

Как альтернативный конструктивный частный случай поражающие элементы 2-4 могут быть взаимосвязаны только через прижатие друг к другу и цилиндрическую стенку гильзы патрона (сообразно плотности снаряжения патрона).

Описанный пример конкретной конструкции с оговоренными вариациями (частными случаями) не исключает других возможных частных конструктивов в рамках заявляемой совокупности существенных конструктивных признаков устройства (см. формулу изобретения).

Работа заявляемого устройства заключается в том, что при движении под действием давления р пороховых или иных газов (например, сжатых воздуха или СО₂) по кривому участку канала ствола 1 оружия (со средней кривизной, характеризующейся радиусом R₀ изгиба продольной оси ствола 1) снаряд-«гирлянда» автоматически изгибается, причем также со средним радиусом, равным R₀, «приспосабливаясь» в «кривой стереометрии» на этапе внутренней баллистики. При этом каждый из поражающих элементов 2-4 совершает поворот относительно соседнего (соседних) в их составной системе «гирлянда» без удаления друг от друга, с беззазорностью контактов в полусферических сопряжениях, подобно сферическим подшипникам, в пределах свободы деформации гибкой связи 5 в ломаном составном канале 6-8 (см. фиг. 1, 6). В частном случае (примере) без гибкой связи 5 согласно фиг. 5, 7) деформации и увеличение трения весьма незначительны и пропорциональны длине l цилиндрических участков элементов 2-4, являющихся хордами, стягивающими перекрываемые дуги поверхности канала ствола 1 в продольном сечении. Минимальное сопротивление, равно как и возможный радиус изгиба снаряда, имеет место в варианте на фиг. 4. Сохранение цилиндрической, пусть и слабовыраженной части у последнего элемента 4 (l≠=0) при «нецилиндричности» остальных элементов 2, 3 (l=0) способствует центровке и устойчивости снаряда в канале ствола 1.

Остальные особенности работы очевидны для специалистов из приведенных иллюстраций.

Использование заявляемого изобретения позволяет, таким образом, расширить технико-эксплуатационные возможности снаряда с адаптацией его к оружию с существенной кривизной ствола, снизить себестоимость снаряда за счет унификации, упростить условия и технологию оперативного формирования снаряда с тем или иным расположением центра масс по его оси и/или поражающими свойствами, уменьшить энергетические потери, износ ствола и вероятность заклинивания снаряда в стволе, а значит, повысить надежность и долговечность оружия, вероятность сохранения жизни и здоровья пользователя.