ТРАВМАТИЧЕСКИЙ ПАТРОН (ВАРИАНТЫ)
NON-LETHAL CARTRIDGE (VERSIONS)

Изобретение относится к боеприпасам, в частности к патронам травматического и учебно-травматического назначения, и может быть использовано для применения в средствах самообороны.
Известно большое количество патронов, предназначенных для стрельбы по живым объектам с целью временного вывода их из строя за счет физиологического воздействия удара без нанесения тяжелого или смертельного ранения.
Для изготовления гильз боеприпасов нелетального воздействия часто используют неметаллические ударопрочные полимерные материалы. Наиболее применяемыми в настоящее время среди коммерческих полимерных материалов являются, например, аморфные смолы, такие как бисфенол-А-поликарбонаты, поликристаллические смолы, модифицированные эластомером полиамиды.
Известные патронные гильзы могут быть выполнены из полимера полностью /1-3/ или образованы из двух и более частей, где, по меньшей мере, одна часть гильзы выполнена из полимерного материала, так называемые гибридные полимер-металлические гильзы /1/.
Известно исполнение патрона, содержащего гильзу, выполненную из прочного полимера, удовлетворяющего определенным требованиям к ударной вязкости, метательный заряд и резиновую или неметаллическую пулю /1/. Полимерный материал может образовывать патронную гильзу полностью либо любую ее часть. Ввиду больших механических напряжений на донную часть гильзы последняя может быть выполнена из металла, более прочного полимера или композитного материала.
Недостатками данной конструкции патрона является сложность и нетехнологичность конструкции гильзы. Боеприпас, имеющий патронную гильзу из ряда элементов, изготовленных из разных материалов, предполагает высокую точность производства элементов для надежного соединения их между собой, что существенно усложняет конструкцию и удорожает производство патрона. Использование при этом металлов также делает продукцию коммерчески невыгодной.
Общим недостатком полимерных гильз является недостаточная прочность днища, воспринимающего основной удар газообразных продуктов горения, и недостаточно плотная посадка капсюля в капсюльном отверстии, которая может нарушиться из-за воздействия высоких температур, развивающихся при выстреле.
Известный патрон, как и подобные ему, в качестве метательного заряда предполагает использование порохового заряда. Газообразные продукты, образующиеся при горении пороха, имеют широкий диапазон давлений. Возможные варьирования баллистическими свойствами пороха позволяют регулировать только скорость полета пули (энергию), но не позволяют обеспечить необходимое постоянство энергии, а тем более удержание ее в ограниченном диапазоне значений, что особенно важно для оружия самообороны.
Нестабильность горения пороховых зарядов дает большой разброс начальных скоростей пуль в серии выстрелов, а также разброс скоростей метаемых элементов, что приводит к низкой кучности стрельбы. Кроме того, это приводит к отсутствию четкой ориентации пуль при врезании в ствол оружия или движении в патроне, в случае бесствольного оружия, и кувыркания пули после выхода из него (в полете). Поэтому при наличии порохового заряда в боеприпасах даже с резиновой или неметаллической пулей сложно гарантировать нелетальный исход выстрела.
Для решения этой проблемы применяются различные способы модификаций порохового состава, улучшающие его баллистические характеристики. Однако получить порох с нужными характеристиками горения в области малых давлений, характерных для оружия самообороны, практически невозможно.
Пули, выполненные из неметаллического пластичного материала, как правило, имеют скругленные формы. Закругление головной части пули способствует ее лучшей аэродинамике (при условии стабилизации). Однако такая форма пули также способствует нанесению проникающих ранений.
Известен травматический патрон, содержащий гильзу из полимерного материала, снабженную токопроводящим элементом для обеспечения электрического контакта между капсюлем-воспламенителем патрона и электробойком оружия, дополнительный корпус, пороховой заряд, капсюль-воспламенитель (KB) и пулю, выполненную полностью или по наружной поверхности из упругого материала. Дополнительный корпус помещен в полимерную гильзу с возможностью фиксации от взаимного осевого перемещения, а задняя часть пули выполнена в виде уплотнительной манжеты /4/. Данное решение принято в качестве наиболее близкого аналога.
Дополнительный металлический корпус, помещенный в полимерную гильзу изнутри с возможностью фиксации, не может служить для ее упрочнения, ввиду преобладания эффекта переотражения энергии газов без ее поглощения.
Применение порохового заряда приводит к недостаткам, указанным выше.
Выполнение пули с закругленной передней частью и армированной стальным сердечником также не способствует повышению безопасности.
2
Расчет удельной энергии (не более 0,50 Дж/мм) ведется на геометрический диаметр пули. Однако применение пороха и конструкция пули ведут к ее непрогнозируемому полету (кувырканию). Диаметр пятна соударения при этом, как правило, намного меньше расчетного геометрического диаметра пули, соответственно, и площадь пятна также меньше расчетной. Следовательно, реальное физиологическое воздействие пули оказывается намного выше предполагаемого. Учитывая возможность разрушения резиновой оболочки, вероятность неконтролируемого вреда значительно возрастает и часто приводит к летальному исходу при стрельбе из нелетального оружия.
Задачей изобретения является повышение эффективности применения патрона с полным исключением фактов нанесения тяжких телесных повреждений, упрощение изготовления патрона, повышение его эксплуатационных характеристик и снижение материальных затрат на его изготовление.
Поставленная задача решена предложенной группой изобретений. Достигаемым техническим результатом является повышение кучности стрельбы, стабильности баллистических характеристик, высокое останавливающее действие, повышение безопасности, эксплуатационная надежность и прочность патронов при упрощении конструкции и снижении затрат на производство патрона.
Указанный результат достигается в патроне, содержащем пластиковую гильзу, снабженную токопроводящим элементом для обеспечения электрического контакта между капсюлем-воспламенителем патрона и электробойком оружия, капсюль-воспламенитель, метательный заряд и эластичную пулю, в котором гильза выполнена в форме цилиндрического тонкостенного стакана с проточкой у основания по внешней стенке, внутри гильза представляет собой три цилиндрических канала с последовательным уменьшением внутреннего диаметра и соответствующим увеличением толщины стенок каналов гильзы. Диаметр нижнего канала уменьшен до внешнего диаметра капсюля-воспламенителя. Пуля выполнена цилиндрической формы с плоскими торцами, а в качестве метательного заряда патрон содержит пиротехническую композицию, не содержащую порох. При этом метательный заряд помещен в капсюль-воспламенитель.
Вариант заявленного патрона характеризуется тем, что снаружи гильзы вдоль внешней цилиндрической стенки стакана расположен дополнительный корпус в виде металлической трубки.
Наличие дополнительного корпуса способствует упрочнению стенок гильзы и повышению энергетических характеристик патрона, т.к. внутренние стенки гильзы из пластика частично поглощают энергию газов, защищая металлическую трубку от разрушения. Для выполнения дополнительного корпуса могут быть использованы любые материалы, например алюминий, сталь, композиты и т.п., упрочняющие гильзу.
Согласно изобретению первый из последовательно расположенных цилиндрических каналов внутри гильзы служит для фиксации пули. В последнем цилиндрическом канале размещен капсюль-воспламенитель. Средний канал, образующий полость, ограниченную с одной стороны пулей, с другой стороны KB, является камерой сгорания метательного заряда - пиротехнической композиции, не содержащей порох. Размеры камеры сгорания оптимизированы для достижения необходимого давления продуктов сгорания.
Увеличение толщины стенок гильзы в каждом последующем канале обеспечивает усиление донной части гильзы, необходимое для сохранения конструкции при воздействии давления продуктов сгорания. Толщина стенки гильзы последнего канала, составляющая разницу между внешним диаметром гильзы и диаметром KB, обеспечивает не только упрочнение днища, но и надежную посадку капсюля в отверстии канала без прорыва газов и смещений из-за воздействия высоких температур.
В качестве пиротехнической композиции, не содержащей порох, может быть применен состав, включающий роданид свинца, перхлорат калия и хромат свинца. Было установлено, что благодаря своим физико-химическим характеристикам указанная композиция также может быть пригодна для использования ее в качестве основного метательного заряда, что позволяет отказаться от применения пороха. Приведенный пример состава не носит ограничительный характер, и любая пиротехническая композиция, не содержащая пороха, способная по своим характеристикам выполнять функцию метательного заряда, также может быть пригодна.
Применение пиротехнической композиции для формирования метательного заряда (без пороха) и размещение его в капсюле-воспламенителе является принципиальным отличием заявленного патрона от известного уровня техники.
Применение в качестве метательного заряда пиротехнической композиции, обладающей устойчивыми характеристиками горения, обеспечивает повышение кучности стрельбы и стабильность скорости пули при заданной массе заряда, а также позволяет регулировать ее (скорость) и удерживать в ограниченном диапазоне значений, что особенно важно для оружия самообороны.
Выполнение пули в форме цилиндра с плоскими торцами без дополнительной оболочки или сердечника существенно упрощает производство и делает ее безопасной во всех отношениях.
Материалом для изготовления пули являются каучуки и термопласты. Предпочтительными материалами являются резина и поливинилхлорид. Также могут быть пригодны комбинации этих материалов.
Плоская поверхность пули со стороны метательного заряда обеспечивает равномерное давление продуктов горения на пулю, что приводит к четкой ориентации пули при движении и исключению кувыркания пули после выхода из патрона. Плоский торец головной части пули практически полностью исключает вероятность проникающего ранения. Отношение длины к диаметру пули выбирается в диапазоне от 1 до 2, также определяющем стабилизацию движения пули.
За счет выполнения предложенной формы пули и стабилизации ее движения достигается соответствие площади соударения расчетному геометрическому диаметру пули, а следовательно, возможность определения ожидаемого динамического воздействия.
Пояски на боковой поверхности пули служат для обтюрации и позволяют надежно фиксировать пулю в патроне.
На рис.1 изображен учебно-травматический патрон, согласно первому варианту. Патрон содержит полимерную гильзу 1, электрический капсюль-воспламенитель с пиротехнической композицией - метательным зарядом 2, камеру сгорания 3, поливинилхлоридную пулю с кольцевыми поясками для обтюрации 4, токопроводящий элемент 5.
На рис.2 изображен второй вариант патрона - травматический патрон. Патрон содержит полимерную гильзу 1, электрический капсюль-воспламенитель с пиротехнической композицией - метательным зарядом 2, камеру сгорания 3, поливинилхлоридную пулю с кольцевыми поясками для обтюрации 4, токопроводящий элемент 5, дополнительный корпус 6.
Предлагаемые варианты патронов работают следующим образом. При соединении электроконтактов с KB и токопроводящим элементом происходит активация электрического капсюля-воспламенителя, что приводит к воспламенению метательного пиротехнического заряда 2. Под действием давления газообразных продуктов сгорания метательного заряда в камере сгорания 3 пуля 4 вылетает из патрона. Обтюрирующие пояски, прижимаясь к внутренней поверхности гильзы, удерживают пулю до достижения необходимого давления форсирования.
Результаты испытаний патронов на скорость и кучность приведены в таблицах 1 и 2.
В качестве примеров было испытано 12 учебно-травматических (вариант 1) и 12 травматических (вариант 2) патронов.
Таблица 1
(учебно-травматический патрон)
№ п/п
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
Скорость пули, м/с
119,1
115,3
116,5
118,2
119,0
117,8
113,9
123,2
116,7
118,1
119,8
114,6
Vcp.=117 м/c; ΔV=9,3 м/с
Таблица 2
(травматический патрон)
№ п/п
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
Скорость пули, м/с
162,4
167,1
161,9
161,3
164,1
167,3
165,1
165,7
164,9
169,5
169,7
167,3
Vcp.=165,5 м/с; ΔV=8,4 м/с
Испытания, проведенные при стрельбе с 5 м, показали кучность 11 см для обоих видов патронов.
Пересчет скоростей в кинетическую энергию показывает, что при весе пули 5,8-5,9 г, энергия пули учебно-травматических патронов составляла 37-42 Дж, а травматических в диапазоне 75-85 Дж.
Таким образом, предложенная группа изобретений лишена ранее выявленных недостатков известных патронов и отвечает требованиям, предъявляемым к данному виду боеприпасов, а по своим характеристикам и достоинствам существенно превосходит известные аналоги.
Размеры патронов и элементов подбираются в соответствии с требуемой задачей и известными закономерностями баллистики. Патрон может быть выполнен любого калибра и для различного оружия, например пистолета, винтовки, тренировочного оружия или оружия самообороны. Патроны могут содержать резиновые пули или другие неметаллические пули, дробь, снаряды, иные, чем пули, например заполненные жидкостью оболочки, капсулы.
Предложенные патроны обладают высокой технологичностью, простотой, реальной безопасностью и экономичностью.
Улучшенные показатели и характеристики патронов являются комплексным показателем, обусловленным общим конструктивным выполнением изобретения, а именно наличием гильзы, выполненной в виде единой целой детали, применением метательного заряда без пороха и использованием эластичной пули цилиндрической формы с устойчивой баллистикой и взаимосвязью элементов конструкции.
Предложенная группа изобретений расширяет арсенал боеприпасов и представляет собой конкурентоспособную продукцию.
Источники информации
1. RU 2406058, F42B 5/30, опубл. 10.12.2010
2. RU 6442, F42B 5/313, опубл. 16.04.1998
3. FR 1524935, F42B 7/12, опубл. 10.05.1968
4. RU 57444, F42B 5/02, опубл. 10.10.2006