ДУЛЬНАЯ НАСАДКА

1. Область техники к которой относится полезная модель
Полезная модель относится к стволам нарезного и гладкоствольного огнестрельного оружия, а точнее к надульным устройствам, предназначенным для снижения импульса отдачи, дульного пламени и звуковой ударной волны при стрельбе в воздухе, а также для снижения импульса отдачи при стрельбе в воде.
2. Уровень техники
Использование мощных боеприпасов в современном оружии при стрельбе в воздухе приводит к возрастанию дульного пламени, звуковой ударной волны и импульса отдачи, действующих на оружие и на стрелка, что снижает результативность стрельбы и отрицательно воздействует на организм человека. Кроме того, при стрельбе в воде из спортивно-охотничьего и стрелкового оружия с использованием подводных боеприпасов возрастает гидравлическая ударная волна и импульс отдачи, действующие на стрелка, что снижает результативность стрельбы.
Известна конструкция дульного устройства с геометрической конфигурацией сопла Лаваля с центральным телом с цилиндрической обечайкой, описанная в книге См. Г.Н. Абрамович «Прикладная газовая динамика», М., Наука, 1969, стр. 397, рис. 8.11.
Наиболее близким аналогом, выбранным в качестве прототипа является эжекторное устройство для осуществления способа уменьшения отдачи оружия, описанное в патенте России №2413154, опубликованном 27.02.2011 г.
Эжекторное устройство для уменьшения отдачи оружия при выстреле выполнено в виде дульной насадки, соединенной с концевым срезом ствола с помощью резьбы, содержит газоотводные отверстия, направляющие пороховые газы в направлениях, противоположных отдаче и отскоку оружия при выстреле, снабжено кольцевым зазором и охватывающей его камерой расширения, выполненной в виде герметичного неразъемного соединения через кольцо входов двух конфузоров сопел Лаваля с центральным телом ствола, причем кольцо выполнено с калиброванным внутренним отверстием, служащим для регулировки количества поступающих в каждый конфузор камеры расширения пороховых газов путем перемещения по резьбе, по отдельности, концевого без нарезов среза ствола и остальной части ствола, относительно соответствующих сторон кольца, при этом выходом каждого конфузора сопла Лаваля является критическое сечение, через которое каждый конфузор соединен со своим диффузором, снабженным соединительными каналами вакуумных зон
разряжения диффузоров с наружной атмосферой и выходными секционными сопловыми отверстиями для выхода реактивных струй смеси газов в направлениях, противоположных отдаче и отскоку оружия при выстреле, причем концевое сопло Лаваля с центральным телом ствола для уменьшения отскока оружия выполнено в виде верхней половины, а секционные сопловые отверстия диффузора для выхода реактивных струй смеси газов направлены в стороны и вверх, при этом оси каналов, эжектируемые наружный воздух, могут быть направлены перпендикулярно образующей внутренней поверхности диффузоров сопел Лаваля с центральным телом.
Положительными качествами настоящего эжекторного устройства является повышение эффективности уменьшения отдачи оружия при стрельбе с его использованием в конструкциях дульных тормозов, газовых компенсаторов или стабилизаторов устойчивости оружия для обеспечения требуемого положения оси ствола перед очередным выстрелом, а также улучшение маскирующих факторов местонахождения оружия и персонала.
Недостатками данного устройства являются технологические трудности изготовления сложных геометрических очертаний внутренней поверхности, требуемой высокой точности сборки ствола и обреза ствола, иначе снаряд будет утыкаться в обрез ствола, что может вызвать срабатывание взрывателя снаряда внутри устройства, неэффективность конструкции, так как конструкция устройства не позволяет стрелять некоторыми видами снарядов, например бронебойными оперенными подкалиберными снарядами, так как есть вероятность разрушения оболочки снаряда при прохождении участка между стволом оружия и срезом ствола, устройство имеет много отверстий, при прохождении через которые на них будут осаждаться продукты сгорания пороха, забивать их и выводить устройство из рабочего состояния, а значит, оружие будет иметь ограниченные боевые возможности, а чистка насадки от продуктов сгорания пороха сопряжена с большими трудностями, так как требуется полная разборка устройства, а значит будет требоваться много времени на это, что непозволительно в боевых условиях, требуется высокая культура сборки устройства после чистки во избежание несоосности стволов.
3. Раскрытие полезной модели
Задачей разрабатываемого технического решения является повышение эффективности и качества работы дульных насадок. Применение дульной насадки значительно снижается звук выстрела, поэтому она является глушителем звука выстрела, она ликвидирует демаскирующее дульное пламя, а также не имеет ограничений по количеству произведенных выстрелов, как например все
существующие глушители звука, стрельба может вестись одиночными выстрелами, короткими, или длинными очередями, она не влияет на начальную скорость снаряда, пули, дроби или картечи.
Технический результат полезной модели достигается тем, что дульная насадка содержит ствол дульной насадки, который разъемно крепится стволу оружия, в стволе дульной насадки имеются отверстия, через которые пороховые газы попадают в пространство образованное стволом дульной насадки и кожухом и в пространство образованное кожухами. Стенки кожухов с одной стороны, в месте расположения отверстий в стволе дульной насадки, плотно прилегают к стволу дульной насадки и образуют донце кожуха, а с другой стороны, между стволом дульной насадки и кожухом и между кожухами имеется свободное пространство.
Ствол дульной насадки снабжен двумя несущими ребрами, которые расположены вдоль ствола дульной насадки, и к несущим ребрам с одной стороны симметрично крепятся кожухи. Дульная насадка выполнена с несколькими кожухами. Кожуха установлены последовательно вдоль продольной оси ствола дульной насадки и расположены друг над другом с образованием диффузоров между стволом дульной насадки и кожухом и наружной и внутренней поверхностью кожухов, при этом наружные поверхности кожухов имеют форму тела вращения, а внутренние поверхности кожухов выполнены по профилю сопла Лаваля, за счет этого повышается эффективность и качество работы дульной насадки.
Кожухи крепятся к несущим ребрам дульной насадки разъемными или неразъемными соединениями, для этого в несущих ребрах дульной насадки и в отбортовках кожухов имеются отверстия для пропуска крепежных элементов.
Заявленная дульная насадка обладает новизной, отличается от прототипа перечисленными выше признаками, и обеспечивает достижение заявленного технического результата.
В примере исполнения на ствол оружия (1) соосно крепится дульная насадка (2).
Дульная насадка (2) содержит ствол дульной насадки (10), разъемно соединенный с концевым срезом ствола оружия (1), ствол дульной насадки (10) дополнительно снабжен двумя несущими ребрами (8) с крепежными элементами (9) разъемными (болт и гайка) или неразъемными (заклепка, сварка, пайка), на несущих ребрах (8) с нижней стороны, установлены кожухи (7) дульной насадки (2). Дульная насадка (2) выполнена с несколькими кожухами (7). Кожуха (7) установлены последовательно один над другим относительно продольной оси ствола дульной
насадки (10), ствол дульной насадки (10) снаружи имеет цилиндрическую форму. Наружные поверхности кожухов (7) имеют форму тела вращения, а внутренние поверхности кожухов (7) выполнены по профилю сопла Лаваля. При этом между стволом дульной насадки (10) и кожухом или между кожухами (7) образуются диффузоры сопла Лаваля.
Стенки кожухов (7) в местах расположения отверстий (6) в стволе дульной насадки (10) образуют донце, и донце плотно прилегает к стволу дульной насадки (10). Газоотводные отверстия (6) выходят в диффузоры сопла Лаваля (11). Кожуха (7) выполнены с плоскими отбортовками (12) и с отверстиями в корпусе кожуха (13) для крепления кожухов (7) крепежными элементами (9) к несущему ребру (8).
Дульная насадка (2) работает следующим образом. После выстрела, образовавшиеся пороховые газы вместе с несгоревшим порохом в гильзе начинают перемещать снаряд (не показан) по стволу (1) огнестрельного оружия.
Когда снаряд достигает ствола дульной насадки (10) и когда дно снаряда, перемещаясь по стволу дульной насадки (10), последовательно проходит по его длине, при этом последовательно открываются отверстий (6) ствола дульной насадки (2) и часть пороховых газов выходит из ствола дульной насадки (2) через отверстие (6) после чего попадают в диффузор сопла Лаваля (11) образованного стволом дульной насадки (10) и наружными и внутренними поверхностями кожухов (7). При этом диффузор сопла Лаваля (11) по всей своей длине имеет три участка: докритический (3) критический (4), закритический (5).
Пороховые газы сначала попадают в докритический участок (3) диффузора сопла Лаваля (11), где они расширяются и их скорость резко снижается. Здесь же происходит догорание несгоревших в гильзе и стволе оружия (1) частиц пороха. При этом пороховые газы продолжают двигаться по диффузору (11) сопла Лаваля и при достижении ими зоны критического участка (4) их скорость возрастает и продолжает расти на всем участке (5) диффузора сопла Лаваля (11). Пороховые газы вырываются из диффузора сопла Лаваля (11) и создают реактивную силу, направленную в противоположную сторону силы отдачи оружия при выстреле. При прохождении пороховых газов через диффузор сопла Лаваля (11) они охлаждаются, их энергия уменьшается и за счет этого снижается сила звука при выстреле. При использовании дульной насадки (2) на ее стенках могут осаждаться продукты сгорания пороховых газов. Для того чтобы периодически чистить детали дульной насадки (2) используются разъемные крепежные элементы (9) которыми присоединяют кожухи (7) к несущему ребру (8).
При проектировании дульной насадки используются математические методы расчета сопла Лаваля, при изготовлении используются технологии, широко применяемые в машиностроении (горячая обработка металлов, обработка металлов резанием, точное литье металлов).
---
---
---
Геометрическая конфигурация требуемого сопла Лаваля с центральным телом, в каждом конкретном случае, рассчитывается с учетом исходных параметров пороховых газов и получения требуемых физических выходных параметров для эффективной работы эжекторного устройства по назначению. Для ознакомления с расчетом эжекторных устройств см. литературу Г.Н. Абрамович "Прикладная газовая динамика", М.: Наука, 1969, стр. 149 168, 385 437, 438 515.
При истечении пороховых газов (Фиг. 6) из полости (3) в полость (5) происходит ускорение истечения пороховых газов.
Где:
Т - абсолютная температура газа. Шкала температур Кельвина - это шкала, в которой начало отсчета ведется от абсолютного нуля. Абсолютный ноль определен как 0 K, что равно - 273.15°С.
Р - давление газа
V - скорость газа
М - число Маха
По мере движения пороховых газов по соплу его абсолютная температура Т и давление Р снижаются, а скорость V возрастает.
На докритическом участке сопла Лаваля (3), движение пороховых газов происходит с дозвуковыми скоростями. В самом узком, критическом сечении сопла Лаваля (4), скорость пороховых газов достигает звуковой. На расширяющемся, закритическом участке (5), газовый поток движется со сверхзвуковыми скоростями и при этом газовый поток все время ускоряются.
Перемещаясь по соплу, газ расширяется, его температура и давление падают, а скорость возрастает (согласно закону Бернулли давление и температура должны упасть, а скорость возрасти, то есть потенциальная энергия давления и внутренняя тепловая энергия газа переходят в кинетическую энергию газового потока).
В результате возникает реактивная сила, создаваемая истекающими из сопла Лаваля пороховыми газами и направленная в противоположную сторону полета снаряда.
При этом внутренняя энергия газа преобразуется в кинетическую энергию и КПД такого преобразования может превышать 70%.
Одним из свойств, способствующих этому фактору, является то, что пороховые газы проходят через сопло Лаваля очень быстро и не успевают отдать заметное количество своей тепловой энергии через теплоотдачу стенкам сопла.
Кроме того, существенно снижается абсолютная температура (Т) газа (Фиг. 6), что создает низкотемпературный, комфортный режим работы для всей конструкции дульной насадки.
Предложенная дульная насадка может быть использована при разработке нового оружия и для модернизации существующего.
Описание чертежей
Сущность дульной насадки поясняется чертежами, где представлены:
на фиг. 1 - дульная насадка, вид сбоку;
на фиг. 2 - то же, вид спереди и сечение А-А;
на фиг. 3 - то же, вид снизу
на фиг. 4 - то же, и сечение Б-Б.;
на фиг. 5 - сечение Б-Б
на фиг. 6 - график зависимости прохождения пороховых газов.
Обозначения:
1. Ствол оружия
2. Дульная насадка
3. Докритический участок
4. Критический участок
5. Закритический участок
6. Отверстие
7. Кожух
8. Несущее ребро
9. Крепежный элемент
10. Ствол дульной насадки
11. Диффузор сопла Лаваля
12. Отбортовки
13. Отверстия в корпусе
4. Осуществление полезной модели
При производстве дульной насадки используют технологии широко распространенные в машиностроении это горячая ковка, обработка металла резанием, холодная штамповка, точное литье металлов и другие.