ПАТРОН ДЛЯ ПИСТОЛЕТОВ

Полезная модель относится к патронам с упругодеформированным метаемым снаряжением для пистолетов и предназначена для иммобилизации правонарушителей путем несмертельного механического поражения.
Из уровня техники известен патрон для пистолетов с возможностью стрельбы упруго-деформируемой (резиновой) пулей [1]. Он предназначен для временной иммобилизации правонарушителя путем несмертельного механического воздействия.
Патрон содержит гильзу длиной до 31,5 мм и диаметром 9,88-10,00 мм, метательный заряд, метаемое снаряжение в виде одного или двух шаровидных поражающих элементов из упруго-деформируемого материала. Изделие, производимое ЗАО «Барнаульский патронный завод», имеет отношение диаметров недеформированной и вставленной в гильзу пуль в пределах 1,15-1,20. Основной недостаток этого аналога - малый диаметр пули (до 10,2 мм) и, отсюда, высокая проникающая способность, что нежелательно для оружия самообороны нелетального действия. Другим недостатком патрона является длина гильзы, не позволяющая его использовать в пистолетах, габариты которых соответствуют оружию, ранее разработанному под патроны типа 9 мм Browning kurz (т.е. длиной не более 25 мм, в том числе в пистолете Макарова ПМ).
Еще известен патрон, содержащий гильзу с размещенным в ней метательным зарядом, и пулю из эластичного материала, диаметр которой находится в пределах 1,10-1,30 внутреннего диаметра полости гильзы [2]. Нижняя граница этого диапазона не в полной мере отвечает интересу максимизации останавливающего и минимизации пробивного действия пули в условиях уменьшения или сохранения габаритов патрона, что следует считать недостатком.
Известен также патрон, который выбран в качестве прототипа [3]. Он включает гильзу длиной до 25 мм (фактически около 22,4 мм) и диаметром 11,9-12,1 мм, метательный заряд и шаровидную пулю диаметром 13 мм из упруго-деформируемого материала. Отношение диаметров недеформированной и вставленной в гильзу пуль не превышает 1,20.
Примечательно, что основная часть гражданских травматических пистолетов и револьверов копируют боевые аналоги, поэтому применяемые в них боеприпасы имеют определенные габариты. Эти аналоги разрабатывались ранее под патроны, поперечные размеры корпуса гильз которых (внешний диаметр около 10 мм) соответствуют популярным патронам типа 9 мм Browning kurz, 9 мм Parabellum и т.п. Следует заметить также, что емкость однорядного магазина под указанный тип патронов, определяемая эргономическими и некоторыми техническими соображениями, ограничивается восьми патронами, т.е. сумма диаметров восьми гильз составляет величину около 80 мм. Ее превышение, усугубленное необходимым увеличением высоты пружины магазина, приводит к существенному удлинению рукоятки пистолета и не полному соответствию ее руке человека со средними антропометрическими данными, в особенности женской руке. Кроме того значительно возрастает усилие рабочего поджатия пружины магазина, что негативно отражается на усилии вставки и извлечении в особенности верхнего патрона. Восьмиместный магазин имеет самое популярное в России короткоствольное оружие - 9-мм пистолет Макарова (ПМ). Рабочее пространство корпуса его магазина составляет величину около 80 мм, в связи с чем пистолет под патрон-прототип вмещает в свой магазин только шесть патронов (их общая высота - более 72 мм и места для седьмого патрона не хватает). Это является недостатком прототипа.
С необходимостью иметь определенные габариты вступает в противоречие то обстоятельство, что необходимая масса порохового заряда в травматических патронах намного меньше, чем у конструкций с металлическими пулями. Излишний объем зарядной каморы нарушает оптимальность условий заряжания (уменьшает его плотность или увеличивает непроизводительную часть массы), приводит, соответственно, к неэффективному использованию (уменьшению коэффициента полезного действия), и, зачастую, к неполному сгоранию порохового заряда, являясь, кроме прочих негативных последствий, причиной вылета порошин в лицо стреляющему и, в основном, загрязнения внутренних полостей оружия. Вес заряда прототипа составляет, в частности, около 0,24 г, из чего можно сделать вывод о его низком КПД, что также является недостатком. Общеизвестно также то, что с увеличением диаметра гильзы не только возрастают поперечные размеры оружия и уменьшается его зарядность, т.е. количество боеприпасов, размещаемых в магазине (барабане), но и возникают сложности (непосредственные или потенциальные) с обеспечением подачи патронов в патронник ввиду увеличения расстояния между осью канала ствола и осью верхнего патрона в магазине. Кроме того, в последнее время в гражданский оборот введено большое количество травматических пистолетов и револьверов, в которых выстреливание метаемого снаряжения осуществляется через полость с просветом соответствующим или более площади поперечного сечения патронника. Утилизация энергии порохового заряда в таком оружии значительно выше, а максимальное давление газов ниже, чем у традиционных образцов и, чем больше соотношение диаметра недеформированной и диаметра заряженной в гильзу пули, тем выше утилизация энергии. Упомянутые аналоги не вполне соответствуют этому оружию.
При актах самообороны чаще других встречаются ситуации, когда целесообразно эффективно иммобилизовать правонарушителя, а не причинить ему смерть. Поэтому основной задачей, на решение которой направлена полезная модель, является расширение арсенала средств активной самообороны несмертельного действия.
Второй целью настоящего технического решения является создание пистолетного (револьверного) патрона с травматическим метаемым снаряжением, имеющего по совокупности своих геометрических и баллистических свойств максимально возможный (для пистолетного или револьверного патрона) иммобилизирующий (останавливающий) эффект при соответствии исторически сложившимся размерам короткоствольного огнестрельного оружия, в том числе малогабаритного и обеспечивающего, кроме прочего, наибольшую емкость магазина (барабана) или минимизацию габаритов пистолета (револьвера) при сохранении основных эксплуатационных свойств назначения травматического оружия (достаточное останавливающее и пониженное пробивное действие).
Третья цель - более эффективное использование конструктивно-технологических и материальных ресурсов предприятий, модернизирующих оружие или патроны и минимизация затрат на подготовку производства (использование ранее применявшихся технологий, «ноу-хау», оснастки, инструмента и т.п.).
Еще одна задача изобретения - в наибольшей степени взаимно соответствовать возможностям конструкций пистолетов (револьверов), у которых площадь просвета полости для выхода метаемого снаряжения за пределы оружия соответствует площади поперечного сечения патронника или, в особенности, более ее. При этом, естественно, заявленный патрон, хотя и с несколько меньшей эффективностью, может использоваться в пистолетах (револьверах) другой конструкции.
Дополнительными целями технического решения представляются стабилизация параметров выстрела легким метаемым снаряжением (давления пороховых газов и начальной скорости пуль), в основном при различных углах склонения оружия и повышение утилизации энергии выстрела и, таким образом, уменьшение зарядной каморы и массы порохового заряда.
Другая задача - максимизация соответствия травматическому пистолету, созданному на базе пистолета Макарова (ПМ), а также пистолетам этого класса, например, травматическому пистолету «Хорхе» (Климовский специализированный патронный завод, г.Климовск Московской обл.).
Указанные цели достигаются оптимизацией геометрических параметров патрона (гильзы и пули), а, именно тем, что патронная гильза длинной до 25 мм, в полости которой размещены метательный заряд и упруго-деформируемая пуля, диаметр которой до ее снаряжения в гильзу составляет величину не менее 1,21 максимального диаметра снаряженной пули, имеет внешний диаметр гильзы до 11,43 мм.
В частных случаях внешний диаметр гильзы - не более 10 мм и/или отношение максимальных диаметров свободной и сжатой пули - более 1,3, а диаметр пули - не менее 11 мм.
Причинно-следственная связь между вышеуказанными существенными признаками и достигаемым результатом объясняется следующим образом.
В связи с потребностью оказать психологическое воздействие на правонарушителя, а также со сложившимися традициями, основная номенклатура ручного травматического оружия по внешнему виду и габаритам повторяет боевые аналоги. В этом случае патроны имеют определенные геометрические параметры, функционально зависящие от оружия, которое должно быть эргономичным при применении, ношении и обслуживании. Причем наибольшей популярностью пользуется пистолет Макарова (ПМ), на базе которого в настоящее время Ижевским механическим заводом изготавливаются пистолеты под патроны травматического действия МР-79-ТМ («Макарыч», диаметр патрона 9,5 мм, однорядный магазин на 8 патронов) и МР-80-13Т (диаметр патрона около 12 мм, магазин - 6 патронов). Естественно, что использование максимально возможного количества параметров базовых прототипов при разработке и производстве травматического оружия и патронов к нему позволяет экономить различные ресурсы, в частности, накопленные для выпуска самых распространенных патронов с диаметром гильз 9,5 мм, 9,95 мм и 10 мм, а также пистолетов, разработанных под эти патроны. Следует заметить, что чем меньше диаметр и длина гильзы, тем она технологичнее (снижается материалоемкость, в некоторых случаях количество необходимых операций, количество трещин по обрезу, расход штамповочного инструмента и т.д. и т.п.).
Согласно таблице максимальных размеров патрона и минимальных размеров патронника Международной Комиссии Брюссельской Конвенции по взаимному признанию испытательных клейм ручного огнестрельного оружия (C.I.P.) максимальная длина патрона для пистолета Макарова составляет 25 мм. Поскольку допускается полное проглубление пули травматического патрона в гильзу, длина гильзы может соответствовать длине патрона. Таким образом, патрон с гильзой указанной длины можно использовать в пистолете под патроны травматического действия на базе пистолета Макарова (ПМ) без доработки рамки. Высота рабочего пространства его восьмиместного магазина, равная 80 мм, позволяет вместить семь патронов с диаметром гильзы 11,43 мм. В свою очередь, в полость такой гильзы снаряжается упруго-деформируемая пуля диаметром 13 мм (или более) с достижением таких баллистических параметров, как у прототипа (или выше) с одновременным увеличением зарядности магазина. Исторически сложилось, что наиболее оптимальный диаметр гильзы для большинства пистолетов с точки зрения минимизации переделок оружия из боевого в гражданское травматическое - 10 мм. В частности диаметр гильзы штатного патрона к ПМ составляет 9,95 мм, однако, без трансформации геометрических параметров затвора и его элементов могут свободно применяться патроны с диаметром гильзы 10 мм. Этот размер, как и длина гильзы 25 мм соответствует и другим пистолетам, созданным на базе пистолетов калибра 9 мм, например, пистолету «Хорхе».
Наиболее обоснованный аналог [2] имеет соотношение диаметров свободной и сжатой в гильзе пули (D/d) в пределах 1,10÷1,30. Однако, для повышения основных потребительских свойств (увеличения останавливающего действия и/или снижения пробивного действия) необходимо стремиться к максимизации упомянутого отношения. При этом указывать верхнее граничное соотношение D/d, как и нижний предел длины, а также диаметра гильзы нецелесообразно, т.к. они ограничивается «автоматически». Первое - свойствами материала и конструкцией пули, геометрическими параметрами полости гильзы, а также необходимостью иметь определенный объем зарядной каморы. Второй и третий - суммарным объемом метаемого снаряжения и метательного заряда с учетом требуемой плотности заряжания. Примечательно, что все три этих параметра взаимоограничиваются.
Толщина стенки гильзы также ограничивается по нижнему пределу, как необходимостью обеспечения прочности, целостности при выстреле и легкости извлечения из патронника после выстрела, так и технологическими соображениями. Это обстоятельство связывает наружный диаметр гильзы с максимально возможным диаметром полости, а, следовательно, с показателем D/d. Максимизация отношения D/d, являющегося функцией диаметра полости гильзы (а через него наружного диаметра гильзы) благоприятно влияет на КПД патрона, как тепловой машины, обладая в совокупности с минимизацией длины гильзы (фактически глубины полости гильзы) синергетическим эффектом. В частности, опыты показывают, что патрон-аналог [1] с показателем D/d до 1,20 обеспечивает кинетическую энергию пули 0,75 Дж при заряде пороха П-45 не менее 0,20 г. При той же длине гильзы, но соотношении D/d=1,21 и заряде пороха 1,65 г обеспечивается кинетическая энергия около 90 Дж. Уменьшение длины гильзы до 24,6 мм и показателе D/d=1,21 приводит к увеличению кинетической энергии пули до величины более 100 Дж при массе заряда 0,15 г.
Кроме того, согласно практическим данным до D/d=1,20 в зависимости от конусности полости гильзы, объема каморы, температуры окружающей среды, свойств материала пули и ее покрытия технологическими смазками иногда имеет место компрессионное выдавливание пули при ее монтаже в гильзу. Это создает проблемы в случаях, когда вставка пули и формообразование дульцевой части являются раздельными операциями или когда для увеличения плотности заряжания требуется проглубить пулю внутрь полости гильзы.
Наиболее эффективно применение патронов с большим значением D/d (выше 1,20) в оружии, где диаметр полости для выхода метаемого снаряжения (например, ствола) соответствует диаметру патронника (патрона) или, в особенности, более его. В последнем случае радиальное расширение метаемого снаряжения практически до первоначального состояния происходит внутри оружия, когда давление пороховых газов в заснарядном пространстве велико. При этом сила, действующая на пулю со стороны газов, увеличивается пропорционально увеличению площади ее поперечного сечения, а сила трения о стенки полости существенно уменьшается и может быть сведена к нулю. Таким образом, чем выше показатель D/d, тем существеннее утилизация энергии порохового заряда и ниже его потребная масса, следовательно, меньше объем зарядной каморы, что освобождает пространство для размещения метаемого снаряжения, а это, в свою очередь, позволяет увеличить соотношение D/d и т.д.
2
Согласно криминалистическим требованиям к оружию с возможностью стрельбы упруго-деформируемой пулей, выстрелянная свинцовая пуля, заряженная с дульной части ствола, не должна иметь удельную энергию более 0,5 Дж/мм. Из практики известно, что этого показателя не достигает дульнозаряженная свинцовая пуля диаметром более 10 мм. В этой связи желательно, чтобы канал для выстреливания метаемого снаряжения (ствол) имел диаметр более 10 мм. В большинстве пистолетов и револьверов травматического действия, выполненных по рассматриваемой схеме, диаметр канала составляет около 11 мм и более. Диаметр пули для выстреливания из такого оружия с целью реализации его технических возможностей должен быть не менее 11 мм, что, кстати, для гильзы стандартного диаметра 9,95 мм будет выражаться соотношением D/d≥1,21. Согласно исследованиям, в случае касания шаровидной пулей стенок канала по всему периметру, для того, чтобы минимизировать радиальные колебания пули, желательно иметь не менее, чем десяти-процентное превышение диаметра пули над диаметром канала. Если следовать этому требованию, диаметр пули должен быть не менее 12 мм, а показатель D/d>1,30. При этом следует иметь в виду, что десяти-процентное превышение является оптимальным и увеличение этого показателя приводит к увеличению силы трения между пулей и стенками канала.
Во всех случаях плотность заряжания в патроне с заявленными признаками выше, чем в прототипе, что также повышает КПД (увеличивает полноту сгорания заряда) и стабилизирует параметры выстрела легким метаемым снаряжением, в особенности при углах склонения оружия, когда порох в условиях свободного пространства имеет возможность перемещаться вдоль гильзы, удаляясь от средства инициирования или приближаясь к нему.
Заявленное позволяет также сохранить зарядность оружия (количество патронов, размещаемых в магазине или барабане) при увеличении калибра оружия (диаметра пули) или увеличить зарядность при сохранении калибра.
Схема патрона представлена на фигуре, где:
1 - гильза
2 - метательный заряд
3 - метаемое снаряжение (упруго-деформируемая пуля)
d - максимальный диаметр деформированной в гильзе пули (3).
D - максимальный диаметр пули до ее снаряжения в гильзу (3).
В полости гильзы (1) диаметром 11,43 мм и длиной до 25 мм располагается метательный заряд (2) и упруго-деформируемая пуля (3). Пуля (3) в первоначальном состоянии имеет шаровидную (близкую к шару) форму с диаметром D. В заряженном состоянии она, благодаря упругим свойствам материала, деформируется до диаметра d, при этом соотношение D/d составляет 1,21 и более. Конкретное отношение (следует стремиться к его максимизации) выбирается исходя из материала, наличия или отсутствия на пуле (3) и/или внутренней стенке гильзы (1) технологической смазки, объема полости, необходимого для размещения метательного заряда требуемой массы и плотности заряжания и других конструктивных или технологических условий. Если диаметр гильзы равен 11,43 мм, то в рабочее пространство магазина, составляющее высоту 80 мм (эргономически оптимальная величина для оружия самого распространенного 9-мм калибра, внешний диаметр гильзы которого около 10 мм) вмещается семь патронов. Если диаметр гильзы соответствует 10 мм - восемь патронов. Последнее техническое решение является предпочтительным ввиду следующих обстоятельств. Во-первых, оно минимизирует трансформацию боевого пистолета или револьвера 9-мм калибра в гражданский аналог травматического действия. Во-вторых, упрощает организацию изготовления травматических патронов, т.к. гильза диаметром 9,5÷10,0 мм является самой массовой в производстве (в особенности с диаметром 9,95 и 10,00 мм). В любом случае, заявленные геометрические параметры не только оптимальны по сочетанию поражающего действия и эргономических свойств, но позволяют существенно снизить издержки подготовки производства и, собственно, производства.
В условиях ограничения длины гильзы (до 25 мм) и соотношения D/d (не менее 1,21) метаемое снаряжение (3) занимает такой объем полости, при котором объем зарядной каморы оптимизируется (согласно экспериментальным данным потребная масса пороха для достижения пулей энергии около 100 Дж и более составляет 0,15 г). При этом даже при углах склонения оружия порох имеет меньше возможности перемещаться вдоль гильзы (или такая возможность отсутствует), изменяя положение заряда относительно средства инициирования. Эти обстоятельства служат факторами стабилизации внутрибаллистических параметров выстрела.
После вылета из оружия снимается радиальная нагрузка с метаемого снаряжения (3), последнее принимает форму близкую к первоначальной. В частности, пули патрона-аналога, деформированные до соотношения D/d=1,33 и извлеченные из гильзы после трехлетнего хранения, восстановили свою первоначальную форму без визуально заметных изменений.
Если выстрел производится из оружия с просветом выходной полости соответствующей или более поперечного сечения патронника, радиальное расширение метаемого снаряжения (3) происходит внутри оружия достаточно близко к патроннику в условиях давления пороховых газов, приближенного к максимальному, характерному для конкретной конструкции патрона. В этих условиях сила, действующая на пулю, а, следовательно, ускорение пули увеличивается пропорционально увеличению площади ее поперечного сечения. Таким образом, даже при снижении давления пороховых газов происходит возрастание ускорения пули, которому в качестве дополнительного фактора способствует уменьшение трения между пулей и стенками канала.
Приведенные примеры и схема не ограничивают объем полезной модели, отраженный в формуле полезной модели.
Источники информации
1. Патрон пистолетный травматического действия 10×32 ТМ, чертеж ИЖМВ 771823.004, ТУ 7272-045-13969814-2005, производитель ЗАО «Барнаульский патронный завод», г.Барнаул, ул. Кулагина, 28.
2. Травматический патрон, Описание изобретения к патенту РФ 2348892
3. Патрон калибра 45 RUBER с резиновой пулей, ТУ 7272-054-13052820-08, производитель ЗАО «Техкрим», г.Ижевск, ул. Гольянский поселок, 28