ГЛАДКОСТВОЛЬНОЕ ОРУЖИЕ (ВАРИАНТЫ)

Предлагаемая полезная модель относится к гладкоствольным видам оружия, а именно к гладкоствольным огнестрельным и пневматическим метательным устройствам, где осуществляется вращение ствола для придания осевого вращения снаряду для стабилизации его поступательного движения в пределах внешней баллистики и может быть использовано в любом гладкоствольном оружии.
Из предшествующего уровня техники известно, что все современные гладкоствольные пушки, минометы и другие виды этого типа оружия имеют недостаток, конкретно - стабилизация снаряда в полете осуществляется за счет усложнения и удорожания самих снарядов, что к тому же ухудшает точностные характеристики оружия из-за ухудшения аэродинамических характеристик самих снарядов. Как правило, в гладкоствольном оружии все снаряды - для придания им осевого вращения - снабжаются аэродинамическими плоскостями, турбинными элементами и турбинами для этих целей, которые работают от порохового газа в огнестрельном оружии или сжатого газа - в пневматическом оружии. Также закрутка снарядов в гладкоствольном оружии осуществляется путем вращения ствола, создавая условия для стабилизации снарядов в пределах внешней баллистики.
При этом вращение ствола, как правило, осуществляется с использованием энергии отдачи ствола или возвратно-поступательного движения затвора, а также с использованием приводов с затратой дополнительной энергии, в том числе и электроэнергии.
Выполнение ствола вращающемся позволяет исключить винтообразную нарезку в стволе, на преодоление которой поглощается значительная доля энергии движения снаряда, а также позволяет исключить и упростить в конструкции снарядов аэродинамические и другие дополнительные элементы для стабилизации полета и его осевой закрутки.
Известна Автоматическая пушка «Владимир», RU 2342618 C2, F41A/06, 15.06.2006, где ствол с затвором выполнен вращающемся относительно своей продольной оси и снабжен приводом, обеспечивающим вращение. При этом синхронно, относительно вращающегося ствола, имеется привод вращения патрона перед его досыланием в казенную часть ствола.
Недостатком этого решения является значительное усложнение оружия из-за использования энергозависимых приводов вращения ствола, вращения патрона и дополнительного механизма для выемки патрона из подающего магазина или ленты для переустановки его в привод вращения, что делает оружие малонадежным из-за сложности дополнительных приводов, синхронизации вращения ствола и привода вращения патрона, а отсутствие электроэнергии приводит к полной небоеспособности оружия.
Известно также «Автоматическое стрелковое оружие», RU 2064152 C1, F41A 5/06, 25.05.1992, где содержится установленный с возможностью вращения в ствольной коробке ствол, на котором смонтирована втулка с криволинейным пазом. Затвор выполнен с ответными элементами, расположенными в пазу для обеспечения возвратно-поступательного движения затвора от вращения ствола, где в момент выстрела от давления пороховых газов затвор начинает движение назад, взаимодействуя с криволинейным пазом ствола, ствол при этом приобретает импульс вращения в подшипниках ствольной коробки. Продолжая вращение по инерции, ствол увлекает затвор вперед с новым патроном, поданным из питателя-магазина. В момент полного закрытия затвором патронника происходит следующий выстрел, и цикл повторяется.
По совокупности признаков данное техническое решение принято как прототип заявленной полезной модели.
Недостатком данного технического решения является то, что использовать отдачу или движение затвора для вращения ствола и, соответственно, снаряда в нем - неэффективно, потому что поворот ствола осуществляется через криволинейный паз, взаимодействующий с ответным элементом на затворе; импульс на вращение ствола следует за импульсом начала движения затвора от срабатывания порохового заряда; затвор начинает движение после выхода из состояния покоя; а снаряд в гладком стволе всегда имеет значительно большую прямолинейную скорость движения, чем скорость вращения ствола и прямолинейное движение затвора, связанных криволинейным пазом, из-за разницы их суммарной массы к массе снаряда. Поэтому к моменту начала движения затвора и, соответственно, вращения ствола - снаряд покинет ствол.
Задачей полезной модели является обеспечение закрутки снаряда одновременно с началом его движения в стволе, причем с угловой скоростью вращения ствола сопоставимой со скоростью снаряда в стволе, а также упрощение и облегчение конструкции ствола и в целом оружия.
Технический результат от использования полезной модели заключается в том, что для гарантированной закрутки снаряда достаточно около одного оборота ствола, а также прекращение вращения ствола в момент покидания снаряда дульного среза ствола, что в целом обеспечивает стабильность точностных характеристик оружия.
В другом варианте выполнения модели дополнительно создана возможность стрельбы с закруткой и без закрутки снаряда (по необходимости).
Так как в гладком стволе снаряд во время выстрела имеет скорость всегда больше, чем в нарезном оружии, поэтому достаточно закрутку производить менее «круто», т.е. достаточно около одного оборота ствола с угловой скоростью, сопоставимой со скоростью снаряда в стволе.
Указанный технический результат достигается за счет того, что гладкоствольное оружие в первом варианте включает ствольную коробку с установленным в ней на радиальных подшипниках стволом. При этом ствол имеет кольцевой упор, взаимодействующий с двумя упорными подшипниками в этой ствольной коробке; казенная часть ствола с затвором выполнена в ствольной коробке; между казенной частью ствола и собственно стволом имеется лабиринтный или иной уплотнитель. На наружной задней части ствола установлена кольцевая газовая камера, зафиксированная относительно ствольной коробки цапфой; в полости газовой камеры имеется перегородка с отражательным скосом; там же, в полости, имеется поршень, выполненный совместно со стволом или закрепленный на нем.
Из внутренней части ствола в кольцевую газовую камеру выполнен газовый канал. Кольцевая газовая камера между своей наружной поверхностью и ствольной коробкой имеет зазор, который соединен с атмосферой через дренажные окна в ствольной коробке; между полостью газовой камеры и зазором также имеются дренажные окна; между стволом и кольцевой газовой камерой имеются уплотнители. На сам ствол намотан силовой гибкий элемент, закрепленный на нем одним концом; другой его конец пропущен через блок на оси в ствольной коробке и закреплен с концом боевой пружины растяжения которая, в свою очередь, находится в ствольной коробке, вдоль нее и скреплена с ней другим концом. В ствольной коробке имеется проточка для беспрепятственного прохождения гибкого силового элемента, который намотан на ствол; на заднем торце ствола, с внутренней стороны, имеется заходная фаска, позволяющая беспрепятственно входить снаряду в гладкий ствол при заряжании оружия. Для исключения ударов поршня о перегородку при повороте ствола в полости газовой камеры на них имеются элементы демпфера; для технологичности устройства - ствольная коробка может быть выполнена из двух половин с последующим их скреплением.
Во втором варианте выполнения гладкоствольное оружие содержит ствольную коробку с установленным в ней на радиальных подшипниках ствола. При этом ствол имеет кольцевой упор, взаимодействующий с осевым зазором с двумя упорными подшипниками в ствольной коробке; с передней стороны кольцевого упора имеются глухие цилиндрические окна, в которые установлены стаканы-толкатели с возвратными пружинами, поджимающими кольцевой упор со стволом к заднему упорному подшипнику, образуя подпружиненный зазор между кольцевым упором и передним упорным подшипником; казенная часть ствола с затвором выполнена в ствольной коробке; при этом между казенной частью ствола и собственно стволом имеется лабиринтный или иной уплотнитель. На стволе - вне ствольной коробки - установлен и закреплен кольцевой бандаж с ручкой-шепталом с опорной поверхностью; на ствольной коробке установлен боевой упор с заходным скосом; там же установлен упор-ограничитель боевого поворота ствола с демпфером.
На сам ствол намотан силовой гибкий элемент, закрепленный на нем одним концом; другой его конец пропущен через блок на оси в ствольной коробке и скреплен с концом боевой пружины растяжения которая, в свою очередь, находится в ствольной коробке, вдоль нее и скреплена с ней другим концом. На заднем торце ствола имеется, с внутренней стороны, заходная фаска, позволяющая беспрепятственно входить снаряду в гладкий ствол при заряжании оружия.
Для технологичности устройства - ствольная коробка может быть выполнена из двух половин с последующим их скреплением.
Технический результат, обеспечиваемый приведенной совокупностью признаков, заключается в повышении точности гладкоствольного оружия за счет улучшения аэродинамических характеристик и упрощения конструкций снарядов и исключения из них аэродинамических плоскостей, турбин и других элементов, предназначенных для осуществления их стабилизации и осевой закрутки в полете. Что приводит к уменьшению линейных габаритов этих снарядов и, как следствие, приведет к увеличению боекомплекта в бронетехнике и в других артиллерийских системах.
Техническим результатом также является упрощение конструкции самого ствола с одновременным уменьшением его массы за счет выполнения казенной части ствола с затвором в ствольной коробке, а варианты вращения ствола позволяют использовать предлагаемую полезную модель на разнообразных видах гладкоствольного оружия, как огнестрельного, так и пневматического, включая также классические минометы.
Устройство по первому варианту поясняется чертежами, где на Фиг. 1 показан общий вид гладкоствольного оружия перед выстрелом в разрезе с указанием сечений Α-A, Б-Б; на Фиг. 2 - показано сечение A-A согласно Фиг. 1, где изображен гибкий силовой элемент на стволе и на блоке в ствольной коробке; на Фиг. 3 - показано сечение Б-Б согласно Фиг. 1, где изображена кольцевая газовая камера с перегородкой и поршень ствола, а также демпфер на поршне ствола и перегородке.
Предлагаемое гладкоствольное оружие (Фиг. 1) по первому варианту содержит ствольную коробку 1 с установленным в ней стволом 2 с кольцевым осевым упором 3. Ствол 2 установлен в ствольной коробке 1 в радиальных подшипниках 4 и 5, а также в кольцевых упорных подшипниках 6. Казенная часть 7 ствола 2 выполнена в ствольной коробке 1. Из внутренней гладкой части 29 ствола 2 выполнен газовый канал 8 в кольцевую газовую камеру 9 с внутренней полостью 31 и с радиальной перегородкой 13 (Фиг. 3). Газовая камера 9 скреплена со ствольной коробкой 1 цапфой 11. Полость 31 газовой камеры 9 имеет дренажные окна 12, которые сообщены с зазором 44 между газовой камерой 9 и ствольной коробкой 1. Зазор 44 соединен с атмосферой дренажными окнами 17 в ствольной коробке 1. Газовая камера 9 имеет в полости 31 радиальную перегородку 13 (фиг. 1, 3) с отражательным скосом 16 и демпферным глухим отверстием 15; на наружной части ствола 2 имеется поршень 10 с демпферным поршнем 14. Между газовой камерой 9 и наружной частью ствола 2 имеется уплотнитель 18; между стволом 2 и его казенной частью 7, выполненной в ствольной коробке 1, установлен уплотнитель 19. В ствольной коробке 1 установлена боевая пружина 20 (Фиг. 1, 2), закрепленная в ней одним концом 26, а другой ее конец имеет крепление 25 с гибким силовым элементом 21, который пропущен через блок 23 на оси 24 и навернут на ствол 2 с креплением 22 на нем; для свободного нахождения силового элемента 21 на стволе 2 в ствольной коробке 1 выполнена проточка 43. При этом перед выстрелом снаряд 27 с уплотнительным кольцом 28 находится в гладкой начальной части 29 ствола 2, где также имеется заходная фаска 30. При выполнении ствольной коробки 1 из двух частей (Фиг. 2) на ней имеется стык 32 этих частей и их крепление 33.
Устройство по второму варианту поясняется чертежами, где на Фиг. 4 показан общий вид гладкоствольного оружия - перед выстрелом, в разрезе с указанием сечений В-В, Д-Д и вида Г; на Фиг. 5 показано сечение В-В в соответствии с Фиг. 4, где показана ручка-шептало ствола на боевом упоре и гибкий силовой элемент, а также условное обозначение ручки-шептала на упоре-ограничителе, стрелка «З» - направление боевого вращения ствола и стрелка «И» - направление взвода боевой пружины ручкой-шепталом; на Фиг. 6 показан вид Г в соответствии с Фиг. 4, где показана ручка-шептало ствола на боевом упоре и упор-ограничитель поворота ствола; сечение Д-Д с Фиг. 4 показано на Фиг. 7, где показан кольцевой упор ствола, в ствольной коробке и передние плоские части подпружиненных стаканов-толкателей.
Предлагаемое гладкоствольное оружие (Фиг. 4) по второму варианту содержит ствольную коробку 1 с установленным в ней стволом 2 с кольцевым осевым упором 3. Ствол 2 установлен в ствольной коробке 1 на радиальных подшипниках 4 и 5, а также на кольцевых упорных подшипниках 6. Казенная часть 7 ствола 2 выполнена в ствольной коробке 1. В кольцевом упоре 3 ствола 2 выполнены с передней стороны, глухие отверстия с установленными в них возвратными пружинами 41 со стаканами-толкателями 42. На стволе 2, вне ствольной коробки 1, установлена ручка-шептало 36 с опорной поверхностью 39 (Фиг. 5, 6), скрепленная со стволом 2 бандажем 34. На ствольной коробке 1 установлены боевой упор 35 со скосом 40 и упор-ограничитель 37 с демпферным кольцом 38. В ствольной коробке 1 (Фиг. 4, 5) установлена боевая пружина 20, закрепленная одним концом 26 в ней, а к другому концу боевой пружины 20 закреплен 25 силовой гибкий элемент 21, пропущенный через блок 23 на оси 24 и навернутый на ствол 2 с креплением 22 на нем. При этом, перед выстрелом, снаряд 27 с уплотнительным кольцом 28 находится в гладкой начальной части 29 ствола 2, где также имеется заходная фаска 30, а между стволом 2 и его казенной частью 7, выполненной в ствольной коробке 1, установлен уплотнитель 19. При выполнении ствольной коробки 1 из двух частей (Фиг. 7) на ней имеется стык 32 этих частей и их крепление 33.
Механизмы затвора, открывания и закрывания его, производства выстрела, поглощения энергии отдачи, досылания и экстракции гильз метательных зарядов, или пневматический клапан выстрела в пневматическом варианте оружия - на Фиг. 1, Фиг. 2, Фиг. 3, Фиг. 4, Фиг. 5, Фиг. 6, Фиг. 7 - не показаны и частично находятся в казенной части ствола, выполненной в ствольной коробке, а сам метаемый снаряд подается в начальную часть гладкого ствола (Фиг. 1, 4).
Гладкоствольное оружие по первому варианту (Фиг. 1, Фиг. 2, Фиг. 3), работает следующим образом. Для заряжания оружия необходимо ввести метаемый снаряд 27 с метательным зарядом в казенную 7 часть ствола 2.
Снаряд 27 (Фиг. 1) с уплотнительным кольцом 28, находясь в начальной гладкой части 29 ствола 2, после срабатывания метательного порохового заряда, или пневматического клапана, в пневматическом оружие, которые находятся в казенной части ствола, выполненного в ствольной коробке (не показано), начинает движение из состояния покоя к дульному срезу ствола 2. При начальной стадии разгона снаряда 27, газ, пороховой или сжатый, поступает по газовому каналу 8, в стенке ствола 2 (Фиг. 1, 3) в полость 31 газовой кольцевой камеры 9, установленной на стволе 2 и скрепленной цапфой 11 со ствольной коробкой 1, и, отражаясь от скоса-отражателя 16 на радиальной перегородке 13 в кольцевой газовой камере 9, оказывает давление на поршень 10, выполненный на стволе 2. Ствол 2 - вместе с поршнем 10 - от давления газа поворачивается в радиальных подшипниках 4 и 5, в ствольной коробке 1, а также в упорных подшипниках 6, с которыми взаимодействует кольцевой упор 3 ствола 2. По мере движения снаряда 27 по гладкой поверхности 29 внутренней части ствола 2, ствол, вращаясь, наворачивает на свою наружную часть закрепленный 22 на ней силовой гибкий элемент 21, натягивает боевую пружину 20, которая одним концом 26 закреплена в ствольной коробке 1, а другой ее конец 25 скреплен с силовым гибким элементом 21, который через блок 23, на оси 24 в ствольной коробке 1 охватывает по окружности наружную часть ствола 2 не менее, чем одним витком (Фиг. 1, 2). Ствол, продолжая вращаться, от давления газа на поршень 10, продолжает взводить боевую пружину 20, наматывая на себя гибкий силовой элемент 21.
По мере вращения ствола 2 с поршнем 10 воздух из полости 31 газовой камеры 9 вытесняется через дренажные окна 12, (Фиг. 1, 3) в газовой камере, при этом воздух из дренажных окон 12 поступает в промежуток 44 между газовой камерой 9 и ствольной коробкой 1 и, проветривая этот промежуток, выбрасывается в атмосферу через дренажные окна 17 в ствольной коробке 1.
В момент достижения снарядом 27 дульного среза ствола 2 вращение ствола прекращается, и поршень 10 ствола 2 своим демпферным поршнем 14 (Фиг. 1, 3) входит в окно демпфера 15 на перегородке 13 газовой камеры 9, чем исключается удар поршня 10 о перегородку 13. В это же время снаряд 27, получив осевое вращение от вращения ствола 2, покидает его дульный срез. Давление газа в стволе падает, и падает давление на поршень 10 ствола 2, боевая пружина 20 через силовой гибкий элемент 21, закрепленный на стволе 2, вращает его в исходное положение, т.е. ствол 2 с поршнем 10 поворачивается в обратную сторону и упирается своей рабочей поверхностью в перегородку 13 в газовой камере 9. При этом в полость 31 газовой камеры 9 засасывается атмосферный воздух через дренажные окна 12 и 17 (Фиг. 1, 3), проветривая и охлаждая газовую камеру 9, а пороховые газы вытесняются поршнем 10 в ствол 2 через газовый канал 8, чем также осуществляется демпфирование вращения ствола в исходное положение.
Для исключения потерь рабочего газа при выстреле между газовой камерой 9 и стволом 2 возможна установка уплотнителей 18, а между задним торцом ствола 2 и его казенной частью 7, выполненной в ствольной коробке 1, возможна установка уплотнителя 19 (Фиг. 1).
Для свободного наматывания и сматывания на ствол 2 гибкого силового элемента 21, боевой пружины 20, в ствольной коробке 1 выполнена кольцевая внутренняя расточка 43.
Для проведения следующего выстрела гладкоствольное оружие перезаряжается. В казенную часть 7 ствола 2, выполненной в ствольной коробке 1, вводится следующий метаемый снаряд с метательным зарядом. При этом после заряжания снаряд 27 должен находиться в начальной гладкой части 29 ствола 2, а метательный заряд или пневмоклапан - в пневматическом оружие, в казенной части ствола. Для качественного входа метаемого снаряда в начальную часть 29 гладкого ствола 2 при заряжании внутри ствола, со стороны заднего торца выполнена заходная фаска 30.
После срабатывания метательного заряда, или пневмоклапана, и в начале движения снаряда 27 в стволе 2 процесс поворота ствола, а значит - и закрутки снаряда, повторяется.
Гладкоствольное оружие по второму варианту (Фиг. 4, Фиг. 5, Фиг. 6, Фиг. 7) работает следующим образом. Для заряжания оружия необходимо ввести метаемый снаряд 27 с метательным зарядом в казенную 7 часть ствола 2. За ручку-шептало 36, которая находится у упора-ограничителя 37 (Фиг. 5) с демпфером 38, повернуть (по стрелке - И) вручную или другим способом ствол 2, до захода ручки-шептала за боевой упор 35 (Фиг. 5, 6), при этом натягивается (взводится) боевая пружина 20 (Фиг. 4) через силовой гибкий элемент 21.
Снаряд 27 (Фиг. 4) с уплотнительным кольцом 28, находясь в начальной части 29 гладкого ствола 2, после срабатывания метательного порохового заряда, или пневматического клапана, в пневматическом оружии, которые находятся в казенной части 7 ствола, выполненной в ствольной коробке 1 (не показаны), начиная движение из состояния покоя к дульному срезу за счет трения о внутреннею поверхность ствола снаряда 27 и его уплотнительного кольца 28, вызывает движение ствола 2 в направлении движения снаряда в пределах зазора между кольцевым упором 3 ствола 2 и передним упорным подшипником 6, сжимая возвратные пружины 41 стаканов-толкателей 42, расположенных в глухих окнах передней части кольцевого упора 3 ствола 2. Ствол 2, пройдя зазор между его кольцевым упором 3 и передним упорным подшипником 6, сжимая возвратные пружины 41 стаканов-толкателей 42 сдвигает закрепленный на нем кольцевой бандаж 34 с ручкой-шепталом 36 с боевого упора 35 (Фиг. 4, 5, 6). Ствол 2 начинает вращаться (по стрелке - 3) в радиальных подшипниках 4 и 5 и упорных подшипниках 6 за счет предварительного взведенной боевой пружины 20 (Фиг. 4), которая одним концом 26 закреплена в ствольной коробке 1, а к другому ее концу 25 прикреплен гибкий силовой элемент 21, который через блок 23 на оси 24, в ствольной коробке 1, охватывает по окружности, наружную часть ствола 2 не менее чем одним витком и закреплен 22 на нем. Поэтому при снятии ручки-шептала 36 с боевого упора 35 своей опорной поверхностью 39 боевая пружина 20, будучи взведенной (натянутой), вращает ствол 2 (Фиг. 5) через гибкий силовой элемент, закрепленный на нем.
В момент выхода снаряда 27 из дульного среза ствола 2 вращение ствола прекращается, и ручка-шептало упирается в упор-ограничитель 37 (Фиг. 5, 6) боевого поворота ствола 2, на котором имеется демпфер 38. Снаряд 27, получив осевое вращение за счет вращения ствола 2, покидает его.
Для проведения следующего выстрела гладкоствольное оружие (Фиг. 4) перезаряжается. В казенную часть 7 ствола 2, выполненной в ствольной коробке 1, вводится следующий метаемый снаряд с метательным зарядом. При этом после заряжания снаряд 27 должен находиться в начальной гладкой части 29 ствола 2, а метательный заряд, или пневмоклапан, в пневматическом оружии, в казенной части ствола. Если закрутка снаряда необходима, ствол 2 за ручку-шептало 36 (Фиг. 5) поворачивается (по стрелке - И) вручную или иным способом от упора-ограничителя 37 в сторону боевого упора 35 (Фиг. 5, 6), при этом на ствол 2 наматывается закрепленный на нем гибкий силовой элемент 21, натягивая (взводя) скрепленную с ним боевую пружину 20 (Фиг. 4). Продолжив вращать ствол 2 ручкой-шепталом 36 до контакта ее со скосом 40 (Фиг. 6) на боевом упоре 35, где она скользит по наклонной поверхности скоса 40, сдвигая ствол 2 вперед, при этом сжимаются возвратные пружины 41 (Фиг. 4) стаканов толкателей 42 (Фиг. 4, 7). После прохождения ручкой-шепталом 36 за боевой упор 35 она своей опорной поверхностью 39 (Фиг. 5, 6) устанавливается на боевой упор 35, а возвратные пружины 41 стаканов-толкателей 42 сдвигают ствол в сторону его казенной части - до упора кольцевого упора 3 ствола 2 в задний упорный подшипник 6 в ствольной коробке, оставляя ручку-шептало 36 на боевом взводе, а боевую пружину 20 - взведенной (натянутой).
После срабатывания метательного заряда, или пневмоклапана, процесс поворота ствола, а значит - и закрутки снаряда повторится.
Если закрутка снаряда не требуется, то ручка-шептало 36 не взводится и остается у упора-ограничителя 37 (Фиг. 5).
Для исключения потерь рабочего газа при выстреле возможна установка уплотнителя 19 (Фиг. 4) между казенной частью 7 ствола, выполненной в ствольной коробке 1, и задним торцом собственно ствола 2. А для качественного входа метаемого снаряда в начальную часть 29 гладкого ствола 2 при заряжании внутри ствола со стороны заднего торца выполнена заходная фаска 30.
Полезная модель по первому и второму вариантам позволяет осуществлять осевую закрутку снаряда, вращением ствола на любом виде гладкоствольного оружия, включая классические минометы, а отсутствие внешних приводов для вращения ствола, потребляющих электрическую энергию или силу отдачи, включая движение подвижного затвора, делает возможным иметь оружие более надежное и более простое, а также упрощается и облегчается конструкция ствола и в целом оружие. При этом снаряды согласно полезной моделе упрощаются в конструкции за счет возможного исключения аэродинамических и иных элементов стабилизации снарядов в полете и, соответственно, снижается стоимость снарядов и их линейные габариты, что позволит повысить точность стрельбы за счет улучшения их аэродинамических форм, что также позволит увеличить боекомлект к артиллерийским системам, включая бронетехнику.