ПНЕВМАТИЧЕСКОЕ ОРУЖИЕ САМООБОРОНЫ, КЛИНОК И МЕТАЕМЫЕ ЭЛЕМЕНТЫ
PNEUMATIC ARMS OF SELF-DEFENSE, BLADE AND CAST ELEMENTS

Область техники, к которой относится изобретение
Изобретение относится к пневматическому оружию самообороны, стреляющим ножам, портативным стреляющим устройствам.
Уровень техники
Известны стреляющие ножи, использующие для выстрела энергию сжатого, газа например пневматический стреляющий нож, описанный в журнале «Мастер Ружье», 27/28 за 1998 г.
В ноже такой конструкции, поршень, расположенный в полости рукоятки, имеет небольшую подпоршневую полость, заполняемую сжатым воздухом, нагнетаемым снаружи ножа компрессором, или при помощи баллона сжатого газа через зарядный обратный клапан. Поршень взаимодействует с метаемым снарядом, представляющим собой короткую стрелу. Вставленная в торец рукоятки ножа стрела фиксируется в рукоятке ножа при помощи системы рычагов с боевым упором. Затем в полость поршня нагнетается воздух от компрессора.
При выстреле нажатием большого пальца руки на спусковую кнопку, являющуюся частью системы рычагов, уменьшающих усилие спуска, боевой взвод разблокируется, освобождая стрелу, и сжатый в полости поршня газ, расширяясь, метает стрелу в цель. Ножом указанной конструкции можно пользоваться как на суше, так и под водой.
Недостатком ножа подобной конструкции является незначительное зарядное давление сжатого газа для заполнения подпоршневой полости перед выстрелом.
Возможное максимальное давление сжатого газа ограничивается передаточными отношениями системы рычагов с боевым упором. При повышении давления сжатого газа для увеличения «дульной энергии» усилие спуска возрастает настолько, что усилия большого пальца руки просто не хватит для снятия стрелы с боевого взвода и соответственно производства выстрела. При указанном в масштабе рисунка («Мастер Ружье» 27/28 за 1998 г.) диаметре поршня, равном около 20 мм, усилие, действующее через поршень на систему спусковых рычагов, составит около 785 кг, при зарядном давлении в 250 атм. Преодоление подобных усилий мышечным усилием большого пальца руки даже через систему рычагов физически невозможно.
Недостатком ножа является также неестественное для производства выстрела положение ножа лезвием к пользователю. Даже при пневматическом способе метания отдача при выстреле за счет значительной массы стрелы (даже при незначительной ее скорости) может достигнуть такой величины, когда при выстреле нож (например, под водой, за счет «водяной смазки») не сможет удержаться рукой, и нож при выстреле с некоторой скоростью приданной отдачей поразит самого пользователя острым концом лезвия. Кроме того, такое неестественное положение ножа при выстреле увеличивает время перевода ножа из положения «холодное оружие» в положение «метательное пневматическое оружие», что может привести как к падению и даже утере ножа (например, под водой), так и при недостатке времени (на перевод из одного положения в другое) на невозможность успеть произвести выстрел. Недостатком ножа подобной конструкции является также невозможность произвести повторный выстрел в случае, например, промаха или борьбы с группой противников.
Основным недостатком ножа подобной конструкции, таким образом, является малая энергия метания поражающей стрелы, невозможность производства повторного выстрела, опасность использования в неестественном для выстрела положении и неудобство перевода ножа из положения «холодное оружие» в положение «метательное пневматическое оружие».
В качестве прототипа выбрано стреляющее устройство по патенту РФ №2420701.
Стреляющее устройство состоит металлической рукоятки, содержащей в себе две газовые зарядные полости, зарядные клапаны, содержащиеся в задних пробках зарядных полостей, спусковые органы, взаимодействующие с метаемыми элементами, причем метаемые элементы гидравлически уравновешены или переуравновешены в сторону метания из рукоятки метаемого элемента. Основными недостатками стреляющего устройства или стреляющего ножа являются:
1. Невозможность произвести два выстрела подряд, не изменяя ориентацию рукоятки в руке. Для производства двух выстрелов необходимо сначала нажать спусковой орган на одной стороне рукоятки оружия, а затем, перевернув его на 180º, нажать спусковой орган на другой стороне рукоятки оружия. При этом сначала необходимо снять два спусковых органа с собственных предохранителей. Такая операция при достаточном навыке производиться одной рукой, однако рукой в перчатке и под водой такую операцию быстро и не выронив оружия из руки при переворачивании произвести крайне трудно. Кроме того, такая операция со снятием с двух предохранителей и переворачиванием занимает много времени, поэтому при необходимости два выстрела с коротким интервалом между ними произвести нельзя в принципе.
2. Малые объемы зарядной полости, в связи с тем, что внутренний объем метаемых элементов никак не используется. При этом наружные размеры рукоятки оружия при любом калибре метаемых элементов не может быть более эргономической нормы размеров, удобных для удержания человеческой рукой. В то же время дульная энергия при неизменном объеме рукоятки (т.е. разгонной части метаемых элементов) предлагаемого оружия зависит только от максимального давления газа в конце разгонного участка и площади сечения метаемого элемента на разгонном участке. При неиспользовании внутреннего объема метаемого элемента возникает противоречие, заключающееся в том, что при увеличении калибра метаемого элемента (то есть его площади сечения) при неизменном размере рукоятки оружия происходит снижение объема зарядной полости (то есть внутреннего объема между диаметром зарядной полости и диаметром метаемого элемента). В результате максимальное давление газа в конце разгонного участка не увеличивается, что необходимо для увеличения энергии выстрела, а наоборот, уменьшается, поэтому увеличение калибра не дает увеличения дульной энергии, а при определенном соотношении диаметра зарядной полости и диаметра метаемого элемента начинает ее уменьшать. Увеличение же начального зарядного давления невозможно как по причине неизменной прочности стенки зарядной полости, так и от отсутствия в относительно свободном техническом доступе давлений свыше 300-350 атм. Калибр прототипа составляет всего 6 мм.
3. Невозможность получения точного (кучного) выстрела метаемым элементом в оружии с установленным клинком (вариант стреляющий нож). При выстреле метаемый элемент при движении вдоль клинка сохраняет прямолинейное движение только до того момента, пока метаемый элемент полностью не выйдет из направляющих каналов рукоятки. Как только конец метаемого элемента выходит из направляющего канала, газ, выходящий из канала, создает градиент давления в пристеночном слое между клинком ножа и метаемым элементом и атмосферой и метаемым элементом. Давление в пристеночном слое действует на задний конец метаемого элемента, отклоняя его в сторону атмосферы. Метаемый элемент всегда начинает полет к цели под углом и с возможностью дальнейшего увеличения этого угла, что, в конечном счете, приводит к попаданию метаемого элемента в мишень боковой поверхностью, а не заостренным наконечником.
Сходную по внешнему виду конструкцию клинка предлагаемого оружия имеет клинок стреляющего ножа по патенту РФ №2246678. Однако отверстия в дульной части ствола-клинка, выполненные в данном патенте, нужны всего лишь для визуального контроля оружия "заряжено - не заряжено" и для истечения при выстреле в воде газовых пузырей в стороны от линии визирования цели, то есть вообще не имеют отношения к достигаемой цели предлагаемого изобретения.
В патенте US №7331108 описывается нож подводных пловцов, предназначенный для динамического наддува подводных целей, который имеет в рукоятке баллон со сжиженным углекислым газом, выпускной клапан, управляемый большим пальцем руки, и клинок (лезвие) с каналом по его длине почти до конца лезвия. Недостаток данного ножа заключается в том, что максимальное давление наддува при испарении углекислоты при нормальной температуре не превышает 60 атм, что соответственно не дает возможности оказывать на цель динамический удар давлением свыше указанного. Нож по патенту US №7331108 имеет только один заряд газа для динамического наддува и вообще не имеет функции стрельбы, то есть не является стреляющим оружием.
Раскрытие изобретения
Целью изобретения является устранение недостатков прототипа, создание пневматического оружия самообороны, легко управляемого одной рукой, с повышенным до 8 мм калибром и дульной энергией и стабилизированными в полете вращением метаемыми элементами, имеющими большую кучность попадания как со снятым клинком, так и присоединенным клинком, с двойным предохранением выстрела в варианте с поворотным клинком, для применения, например, во взрывоопасных помещениях где недопустимо использование огнестрельного оружия, или применения под водой как стреляющего ножа аквалангистов, боевых пловцов, применяющегося для поражения различных целей, например для поражения опасных морских рыб и животных как в режиме стрельбы, так и в режиме динамического наддува.
Сущность изобретения заключается в том, что в устройстве пневматического оружия самообороны, состоящем из прочной преимущественно металлической рукоятки, содержащей в себе две газовые зарядные полости, задние пробки зарядных полостей с заправочными клапанами, спусковой орган с предохранителем, взаимодействующий с метаемым элементом, гидравлически переуравновешенным в сторону выхода их из упомянутой рукоятки, рукоятка может иметь съемный, постоянно закрепленный или поворотный клинок, единый спусковой орган взаимодействует одновременно с двумя метаемыми активными или активно-реактивными элементами, а их освобождение из переуравновешенного состояния производится по очереди при угловом перемещении единого спускового органа.
Дополнительная особенность заключается в том, что клинок поворачивается в рукоятке относительно ее оси и снабжен фиксатором положения.
Дополнительная особенность заключается в том, что спусковой орган взаимодействует с метаемыми элементами через ролики.
Клинок пневматического оружия самообороны в виде продолговатого уплощенного лезвия ножа или кинжала, заостренного спереди, имеет режущие кромки и хвостовик с выполненным в начале плоскости клинка не менее чем одним продолговатым сквозным отверстием, сообщающего одну сторону клинка с другой стороной клинка.
Дополнительная особенность заключается в том, что клинок пневматического оружия имеет в начале плоскости клинка и на хвостовике выемки для фиксации.
Метаемый элемент пневматического оружия самообороны, состоящий из продолговатого цилиндрического корпуса с проникающим наконечником, имеет внутреннюю зарядную газовую полость, а на его задней образующей цилиндрической поверхности выполнены отверстия, сообщающие внутреннюю зарядную газовую полость метаемого элемента с газовой зарядной полостью рукоятки пневматического оружия самообороны.
Дополнительная особенность заключается в том, что в метаемом активно-реактивном элементе пневматического оружия самообороны отверстия представляют собой сопла, наклоненные назад под углом к осевой линии метаемого элемента или отклоненные одновременно и тангенциально, или направленные тангенциально.
Дополнительная особенность заключается в том, что метаемый элемент пневматического оружия самообороны имеет не менее чем одно кольцевое эластичное уплотнение.
Дополнительная особенность заключается в том, что на проникающем наконечнике метаемого элемента пневматического оружия самообороны выполнено отверстие, перпендикулярное оси метаемого элемента.
Метаемый элемент пневматического оружия самообороны, состоящий из продолговатого цилиндрического корпуса с проникающим наконечником, имеет около заднего конца метаемого элемента кольцевой выступ с диаметром, большим чем цилиндрический корпус, по оси всего корпуса выполнено сквозное отверстие, а проникающий наконечник представляет из себя плоский срез под углом к оси корпуса.
Дополнительная особенность заключается в том, что на цилиндрический корпус метаемого элемента спереди кольцевого выступа надет кольцевой эластичный амортизатор.
Краткое описание чертежей
Фиг.1. Общий вид оружия с одной стороны.
Фиг.2. Общий вид оружия с другой стороны.
Фиг.3. Разрез оружия перед выстрелом по середине корпуса.
Фиг.4. Разрез оружия в момент выстрела по середине корпуса.
Фиг.5. Устройство оружия с убранным изображением рукоятки.
Фиг.6. Оружие с постоянным клинком.
Фиг.7. Оружие с устройством динамического наддувания цели до момента наддува.
Фиг.8. Оружие с устройством динамического наддувания цели в момент наддува.
Фиг.9. Разрез оружия с устройством динамического наддувания по середине корпуса.
Фиг.1. Оружие состоит из рукоятки 1, в которой установлен поворотный на своем хвостовике клинок 2 со сквозным газоотводным отверстием 3, на боковой поверхности корпуса 1 расположен рычаг спускового органа 4 со сдвижным предохранителем 5. В заднем торце рукоятки установлены пробки 6 с заправочными клапанами.
Рядом с оружием показан метаемый элемент.
Фиг.2. В рукоятке 1 размещен фиксатор 7 с внутренней пружиной для фиксации поворотного клинка 2 в нужном положении.
Фиг.3. Внутри рукоятки 1 расположены метаемые элементы 8, ролики-шептала 9 и рычаг спускового органа 4. Метаемый элемент 8, представляющий собой фактически стрелу, состоит из металлического пустотелого корпуса 10, герметично приваренного или припаянного к нему наконечника 11 и кольцевого уплотнения 12. В другом исполнении оружия и метаемого элемента уплотнение установлено не на самом метаемом элементе, а в самом теле рукоятки 1 оружия. В задней части корпуса 10 выполнены отверстия 13, осевые линии которых могут быть расположены как перпендикулярно осевой линии метаемого элемента, так и наклонены под углом к осевой линии метаемого элемента, так и наклонены под углом к осевой линии метаемого элемента и одновременно отклоненные тангенциально либо просто направленные тангенциально.
Фиг.4. Зарядные полости 14 между внутренней образующей зарядных полостей рукоятки и наружной образующей корпуса 10, а также внутренняя полость корпуса 10 через отверстия 13 заполняются сжатым газом через заправочные клапаны пробок 6 с кольцевыми обратными клапанами.
При подготовке к стрельбе клинок 2 снимается с фиксатора 7 (см. Фиг.2) путем оттягивания наружного выступа фиксатора с внутренней возвратной пружиной большим пальцем, удерживающей оружие, затем клинок 2 поворачивается на 90º относительно нормального положения клинка относительно рукоятки любого типа ножа. Затем фиксатор 7 отпускается, и его выступ фиксации в зависимости от конструкции фиксатора встает в фиксирующую выточку клинка или хвостовика клинка.
При повороте клинка ствольные каналы 15 оказываются открытыми.
Клинок при этом выполняет функцию второго предохранителя, так как при попытке выстрела (например, по неосторожности) до открывания закрытых клинком ствольных каналов 15 выстрел невозможен. Большим пальцем удерживающей руки сдвижной предохранитель 5 (см. Фиг.1) сдвигается вниз, после чего большим пальцем поворачивают рычаг спускового органа 4 на 90º вправо или влево относительно своей оси. После поворота рычага его выемка 16 оказывается напротив одного или другого ролика-шептала 9. Под действием усилия гидравлического переуравновешивания метаемого элемента на его выход из рукоятки наконечник 11 вдавливает ролик-шептало 9 в выемку 16, после чего метаемый элемент начинает движение выхода из ствольного канала 15 и далее из рукоятки 1. Поворотом рычага спускового органа в любую сторону вокруг своей оси на 180º производится второй выстрел.
Сжатый газ из внутреннего объема корпуса 10 метаемого элемента истекает через отверстия 13 в варианте «отверстия, направленные перпендикулярно оси метаемого элемента» в зарядную полость 14 рукоятки по мере движения метаемого элемента вперед и снижения давления в зарядной полости за счет увеличения объема при выдвижении метаемого элемента наружу рукоятки. При истечении газа остаточного давления из внутреннего объема корпуса 10 через отверстия 13 в варианте «отверстия, наклонные назад под углом к осевой линии метаемого элемента» при вылете метаемого элемента из рукоятки на метаемый элемент действует реактивная сила, увеличивая его начальную скорость. Наклоненные назад под углом к осевой линии метаемого элемента отверстия 13 работают как реактивные сопла при движении метаемого элемента внутри рукоятки при освобождении его спусковым органом.
Метаемый элемент в таком варианте является активно-реактивным снарядом.
При наклоне отверстий 13 назад под углом к осевой линии метаемого элемента и одновременно отклоненных тангенциально, истечение газа из внутреннего объема корпуса 10 вызывает начало вращения метаемого элемента вокруг его оси уже при движении его внутри рукоятки 1, далее вращательное движение увеличивается за счет остаточного давления в полости корпуса 10 и после его вылета из рукоятки. В этом варианте наклона отверстий 13 метаемый элемент является активно-турбореактивным снарядом.
При расположении отверстий просто 13 тангенциально метаемый элемент является активным снарядом со стабилизацией вращением, осуществляемой реактивным способом.
В любой из перечисленных комбинаций ориентации отверстий 13 относительно оси метаемого элемента внутренний объем корпуса метаемого элемента используется как дополнительный источник сжатого газа при движении метаемого элемента внутри рукоятки по сравнению с метаемым элементом, не имеющим внутреннего объема заполненного сжатым газом перед выстрелом.
Фиг.5. При удалении изображения рукоятки видны метаемые элементы 8, один из двух роликов-шептал 9, выступ 17 фиксатора 7, которым он входит в ответную выемку клинка 2, и пружину 18 фиксатора 7, а также штифт 19, входящий в хвостовик клинка и дающий ему возможность поворота на 90º без возможности выхода из рукоятки при вытягивании клинка, например из цели при втыкании в нее клинка или выполнении клинком хозяйственных работ.
Фиг.6. В рукоятке 1 постоянно без возможности изменения его положения пользователем закреплен клинок 20, и его крепление может быть как неразъемным (запрессовка, пайка и т.п.), так и разъемным (штифт, винт и т.п.), например, для смены сломанного клинка.
Клинок содержит желоба 21, вдоль которых при выстреле проходит метаемый элемент, и газоотводные отверстия 22. Отверстия в клинке необходимы для того, чтобы вышедший вслед за метаемым элементом сжатый газ метания при расширении сразу после выхода из ствольного канала 15 свободно вышел на другую сторону клинка, не создавая градиента давления под концом вылетающего метаемого элемента и не отклоняя его от направления движения заданного ствольным каналом. В варианте оружия с вращаемым поворотным клинком (Фиг.1) отверстие 3 выполняет такую же функцию для обоих метаемых элементов. Проведенные опыты доказали полную практическую эффективность указанных газоотводных отверстий. В исполнении лезвия с желобами возможно применение метаемых элементов с удлиненным наконечником 11, выступающим из ствольных отверстий 15 наружу. Удлиненный наконечник дает возможность визуально быстро определять заряжено оружие или нет, а кроме того извлекать метаемые элементы в случае, например, утечки давления из зарядных полостей без извлечения из рукоятки пробок 6. В исполнении оружия с поворотным клинком метаемые элементы в подобном случае могут быть также извлечены из рукоятки без удаления пробок 6 специальным крючком, входящим в специальное отверстие для извлечения в наконечнике метаемого элемента.
Фиг.7. Оружие с устройством динамического наддувания имеет клинок 20 с желобами, метаемый элемент 23 с ограничителем хода 24 в виде кольцевого выступа, и кольцевой эластичный амортизатор 25, например, из резины. Вдоль всего метаемого элемента по его оси выполнено сквозное отверстие 26, проходящее от заднего торца метаемого элемента до срезанной части 27.
Фиг.8. Оружие с устройством динамического наддувания в момент наддува, то есть рода выстрела в упор. Рычаг спускового органа 4 после снятия с предохранителя поворачивается на 90° от предохранительного положения. При этом метаемый элемент 23 с большим усилием (около 100 кг при зарядном давлении 200 атм) начинает двигаться вперед из рукоятки, но, пройдя некоторое расстояние, упирается своим ограничителем хода 24 через амортизатор 25, поглощающим импульс удара, в передний торец зарядной полости 14 (см. Фиг.2). При этом сжатый газ не успевает выйти через отверстие 26 за счет значительного гидравлического сопротивления отверстия. Выход газа из зарядной полости 14 начинается фактически только после совершения метаемым элементом 23 быстрого (до 100 м/с и более) ограниченного хода вперед. При использовании оружия в режиме динамического наддува, клинок 20 втыкается в цель, после чего быстро поворачивают рычаг 4. При этом метаемый элемент с большой силой входит в цель (обычно хищная рыба, акула и т.п.), динамическим ударом сжатого газа наддувается изнутри, причем происходят как разрыв внутренних органов хищника, так и увеличение плавучести, стремящееся поднять хищника наверх от подводного пловца.
Предлагаемое оружие позволяет осуществлять динамический наддув давлением, ограниченным только легко доступными средствами компримирования газов (350 атм) и применять по желанию пользователя как динамический наддув, так и стрельбу. Конец метаемого элемента 23 может достигать конца клинка даже в невыдвинутом состоянии. Соответственно при втыкании клинка в цель по рукоятку выдвинутый метаемый элемент достигнет глубины, превосходящей длину лезвия, тем самым еще более усугубляя поражающий эффект при динамическом наддуве цели.
Фиг.9. Показано сквозное отверстие 26 по оси метаемого элемента 23.