Устройство для охлаждения пулеметного ствола
DEVICE FOR COOLING MACHINE GUN BARREL

Изобретение относится к стрелковому автоматическому оружию и может быть использовано для жидкостного охлаждения стволов пулеметов. Известно устройство для охлаждения ствола пулемета Максима в виде ствола, размещенного в кожухе с хладагентом с уплотнительными элементами на его концах, продольно расположенной в нем трубкой и клапаном для отвода за пределы кожуха образующейся при стрельбе парожидкостной смеси хладагента. Недостатки такого устройства: не смачивание подвижного при стрельбе ствола хладагентом кожуха в конце отстреливаемого боекомплекта и перегрев первого, что приводит к отказу функционирования автоматики оружия; при кипении хладагента из кожуха вместе с паром выносятся капли хладагента, чем уменьшается отстреливаемый боекомплект оружия. Известен и другое устройство (см. а.с. СССР №304454 от 01.12.1989) в виде внутреннего кожуха, охватывающего ствол, кроме зоны патронника, расположенных в нижней части основного кожуха с хладагентом и клапаном для овода парожидкостной смеси из него. Его недостаток, как и у предыдущего, вынос паром капель хладагента из основного кожуха, чем уменьшается отстреливаемый боекомплект. Задача предлагаемого - исключение выноса капель хладагента за пределы такого устройства. Технический результат от него: уменьшение расхода хладагента на выстрел и увеличение отстреливаемого боекомплекта из пулемета без увеличения запаса хладагента. Это достигается тем, что в устройстве для охлаждения пулеметного ствола, содержащем основной кожух с хладагентом и клапаном для отвода парожидкостной среды из него при стрельбе, внутренний кожух с хладагентом в нижней части основного кожуха, охватывающий пулеметный ствол, НОВЫМ ЯВЛЯЕТСЯ ТО, ЧТО основной кожух охвачен наружным кожухом с окнами, а боковой зазор между ними заполнен пористым материалом.
^
Охватом основного кожуха наружным кожухом с окнами с боковым зазором между ними создается полость под капли парожидкостной смеси хладагента, удаляемого из первого кожуха, которые контактируют с ним и порами, меньшими размера капель удаляемой через клапан парожидкостной смеси обеспечивается их задержка в этом зазоре и его материале с последующим докипанием их там от тепла боковой поверхности основного кожуха при стрельбе и после нее и отведением образующегося при этом пара через окна наружного кожуха. Предлагаемое от известных решений имеет новизну, существенные отличия, промышленную пригодность и отвечает критериям ИЗОБРЕТЕНИЕ. Оно представлено на чертеже фиг. 1 продольным сечением и содержит ствол 1, с казенного среза которой выполнен патронник 2; снаружи зоны его пульного входа закреплена задняя стенка устройства внутреннего кожуха 3 с хладагентом, передний конец которого с уплотнительным элементом 4 размещен у дульного среза ствола; этот кожух охвачен основным кожухом 5 со своим хладагентом и клапаном 6 для отвода парожидкостной смеси и расположенный над ним наружный кожух 7 с боковым зазором между ними, заполненным пористым материалом 8, имеющий окна 9. Предлагаемое устройство работает так: при стрельбе теплом трения и газопороховой смесью нагревается направляющая часть ствола 1, которое устремляется к его наружной боковой поверхности и передается хладагенту, нагреваемому до кипения и заполненному с недоливом в боковом зазоре между поверхностями кожуха 3 и ствола 1; образующийся при этом пар и хладагент передают свое тепло через стенки основного кожуха 5 его хладагенту, нагреваемому до кипения с образованием пара; под воздействием последнего открывается клапан 6 и парожидкостная смесь оказывается в боковом зазоре между поверхностями основного 5 и наружного 7 кожухов, где размещен пористый материал 8; при этом пар отводится через окна 9 кожуха 7 в атмосферу, а капли хладагента, задерживаясь этим материалом, собираются в этом зазоре, контактируют с нагретой выше 100°С боковой поверхностью кожуха 5 и испаряются; образующийся при этом пар также отводится через окна 9 кожуха 7; с момента отвода этой смеси начинается установившийся период процесса теплообмена: поступившееся в ствол тепло отводится в виде пара через окна 9 этого кожуха, температуры которого, кожухов 5 и 3, становятся постоянными; также стабилизируются и температуры наружной поверхности ствола 1 в разных поперечных сечениях его; при этом на его направляющей части они возрастают при выстреле и затем уменьшаются к началу следующего выстрела до минимально возможных величин, определяемых толщинами стенок и материалом ствола, его калибром, темпом стрельбы и калорийностью пороха используемого патрона и могут определяться по длине ствола по уравнению теплопроводности Фурье для цилиндрической стенки; кипение хладагентов продолжается и по окончанию стрельбы, пока температуры ствола, внутреннего и основного кожухов и их хладагентов не выравнятся до 100°С, если хладагент - вода. При этом количество произведенных непрерывно из пулемета выстрелов N определяется по соотношению N=Q/q=2706,8/2,0934=1293, где Q - теплосодержание 1 кг хладагента-воды, размещенного в основном кожухе 5 при срабатывании его клапана 6 под давлением 1,98 бара, например; q - количество тепла, поступающего в ствол калибра 7,62 мм от винтовочного патрона, определено мною экспериментально для ствола пулемета Калашникова ПК (параметры, кроме давления, приведены в системе СИ и имеются в справочниках по Теплопередаче). С учетом нагрева ствола и кожухов до их максимальной температуры 110°С (начала установившегося процесса теплообмена) количество выстрелов увеличится на N=c*m*t/q=0,11*2,5*110/2,034=60 выше приведенного, допуская стрельбу из такого пулемета непрерывной очередью, и будет равно 1353. Здесь с - удельная теплоемкость стали ствола и кожухов; m - их масса; t - максимальная температура их нагрева (начальная температура устройства и его хладагентов равна нулю). Без наружного кожуха 7 и пористого материала 8 как минимум половина хладагента в виде капель паром удаляется в атмосферу из основного кожуха - прототипа устройства, а из пулемета с его прототипом можно произвести непрерывную очередь длиной только в 500 выстрелов. Таким образом, предлагаемым устройством исключается удаление хладагента в виде капель за его пределы, чем повышается длина непрерывно отстреливаемой очереди как минимум в 2,5 раза по сравнению с прототипом.