АВТОМАТИЧЕСКОЕ ОРУЖИЕ-9 (ВАРИАНТЫ)
AUTOMATIC WEAPON-9 (VERSIONS)

Изобретение относится к стрелковому оружию - автоматам, ручным пулеметам, пистолетам-пулеметам.
Известен автомат, см. пат. №2399004, в котором магазин самоотделяется после его опустевания, а затвор встает на затворную задержку. Но если патроны кончатся в напряженный момент боя, то на установку нового магазина может не хватить времени. Для уменьшения этого времени солдаты, несмотря на угрозу загрязнения нижнего магазина, часто связывают два магазина липкой лентой, что не является наилучшим решением.
Известно также техническое решение, осуществляющее автоматическую замену опустевшего магазина на запасной, хранящийся в корпусе оружия (эти мои заявки еще не опубликованы, но к дате экспертизы по существу будут опубликованы). Однако заказчик отказался от такого решения из-за уменьшения надежности и грязестойкости.
Задача и технический результат изобретения - установка в оружие двух магазинов, автоматическое отсоединение опустевшего магазина, постановка затвора на затворную задержку, ручная установка на рабочее место второго магазина и автоматическое снятие затвора с затворной задержки, причем без ухудшения надежности и грязестойкости.
ВАРИАНТ 1. Оружие, как и прототип, содержит ствол, затвор, затворную задержку и механизм автоматического отделения пустого магазина. Но для ускорения замены отделившегося магазина оружие имеет два, три или более магазина - расходный и запасной (запасные), расположенные в корпусе оружия рядом (если два, то удобнее - запасной слева от расходного, хотя можно и наоборот), разделенные попарно передней и задней разделительными пластинами (здесь и далее все направления даны относительно направления выстрела при условно-рабочем горизонтальном положении оружия), а пластины синхронно управляются от ручной клавиши (клавиш) или от сервопривода (сервоприводов), использующего дополнительный источник энергии.
Варианты поджатая запасного магазина в направлении расходного могут быть разные, например, запасной магазин (или пара магазинов) поджимается в направлении расходного пластинчатой одно- или многолистовой пружиной-рессорой, или двумя такими пружинами, или параллелограмным механизмом, подпружиненным спирально-конической или двухконической (так называемой «диванной») пружиной.
Ручная клавиша управления парой разделительных пластин (для каждой пары должна быть отдельная клавиша) будет иметь очень небольшое усилие нажатия (около 0,5 Н) и очень небольшой рабочий ход (около 10-15 мм), однако это требует самого главного - перехвата оружия для освобождения руки. На это в неудобных условиях боя может потребоваться до 1,5-2 секунд, а зимой - еще больше, что в условиях ближнего боя может стоить стрелку жизни.
Поэтому для ускорения операции смены опустевшего расходного магазина на запасной можно применить сервопривод. Он может быть любого типа: механический - с использованием пружинного линейного или вращательного шагового двигателя, пневматический - с использованием пневмоцилиндра и баллона со сжатым газом, гидравлический - с использование гидроцилиндра и гидроаккумулятора, электрический - с использованием одного или двух электромагнитов или электромоторов, и даже химический - с использованием химической энергии, запасенной в порохе, и с использованием пироцилиндра, холостых патронов и стреляющего механизма.
Достоинство сервопривода в том, что кнопка или иной орган управления сервоприводом может быть размещен на оружии в любом удобном месте, которое обеспечивало бы минимальное время смены магазина. Например, под большим пальцем правой руки (для правшей) или под указательным пальцем левой руки.
Более того, орган управления сервоприводом может быть расположен на пути падения расходного магазина или в соприкосновении с рабочим положением расходного магазина, и в этом случае смена магазина произойдет автоматически. Автоматический подвариант, конечно, предпочтительнее, так как время смены магазина в не автоматическом варианте включает не только время самой перестановки, но и время реакции человека на самоотделение опустевшего расходного магазина, которого человек к тому же может и не заметить в стрессовых условиях боя.
Три магазина могут быть расположены двумя способами - с одной стороны от расходного, например слева, или по обе стороны от расходного, то есть справа и слева. Последнее предпочтительнее, так как это не нарушает продольную балансировку оружия и делает менее сложным узел поджатия запасного магазина. Магазинов может быть и больше, например пять, - по два запасных слева и справа от расходного. Но это чрезмерно утяжелит оружие и при этом не улучшит главного полезного качества данной конструкции - возможности пополнять запас патронов в паузе боя и тем самым никогда не оставаться без патронов. При этом даже в момент пополнения запаса патронов, то есть в процессе установки запасного магазина, оружие остается боеготовым и может в любой момент произвести выстрел или очередь.
В варианте с тремя и более магазинами при любом расположении органа управления сервоприводом (ручном или автоматическом) орган управления сервоприводом может иметь выбирающую систему, в электрическом варианте состоящую из концевых выключателей, контактирующих с магазинами, и из реле времени. То есть, если магазинов, например, пять, то выбирающая система после самоотсоединения расходного магазина сначала сдвинет левые два магазина, затем - правые два магазина, затем - левый, затем - правый.
В варианте с двумя магазинами электрическая схема получается простейшей - все элементы (питание, концевой выключатель или кнопка, электромагнит или электродвигатель) соединены последовательно. В варианте с тремя, а тем более с пятью магазинами, появляется дополнительное реле времени, при пяти магазинах появляются диоды и появляется одна конструктивная особенность - поперечное расстояние между концевыми выключателями первого (например, левого) запасного магазина и расходного магазина должно быть менее толщины магазина. Это необходимо, чтобы два запасных магазина не попытались одновременно встать на место расходного. А при указанном условии сдвигающийся магазин в какой-то момент нажмет на оба концевых выключателя (см. ниже - электрическая схема на фиг.8, и расположение концевых выключателей - фиг.9). Причем концевой выключатель расходного магазина должен быть установлен ниже нижнего края ствольной коробки, чтобы пустой расходный магазин не защемило при преждевременном движении запасного магазина на место расходного.
Следует отметить, что контактирующий с магазином чувствительный элемент концевого выключателя взаимодействует с магазином в трех разных направлениях - постановка вверх, вынимание вниз и сдвиг вбок. Поэтому чувствительный элемент концевого включателя должен иметь форму четырехгранной пирамиды с тремя скошенными гранями и одной гранью, перпендикулярной основанию пирамиды, или просто в виде конуса с закругленной вершиной.
С непривычки может показаться, что применение электричества в таком оружии сложно, дорого, ненадежно и т.п. Но современные электроэлементы очень легкие, надежные и недорогие. По сравнению с достигаемым результатом, который является тайным желанием любого пехотинца, небольшое усложнение и удорожание оружия более чем оправдано. Электробатарейки или аккумуляторы можно взять от сотовых телефонов (выбрать, у каких поменьше внутреннее сопротивление), а электродвигатели или так называемые «исполнительные механизмы» - от электрических авиамоделей. Причем электродвигатели можно взять коллекторные, а можно - асинхронные (последние предпочтительнее, так как они не имеют остаточного тормозного момента, и, следовательно, обратно могут возвращаться пружиной). Все эти изделия широко распространены и оптом стоят очень недорого. Все элементы можно сделать водозащищенными с помощью резинового сильфона или мембраны на их подвижных частях. Аккумулятор можно поместить в герметичный отсек или применить герметичные аккумуляторы с выводом в виде изолированных проводов. Подзарядка аккумулятора в современных условиях не представляет трудности - подойдет обычное зарядное устройство для сотового телефона, сетевое или автомобильное.
При применении электромагнита кинематика его взаимодействия с разделительной пластиной проста - непосредственное взаимодействие или, для уменьшения массы электромагнита и потребляемого им тока, через усиливающий рычаг. При этом можно применить электромагнит в виде соленоида нового принципа действия - с бегущим магнитным полем, то есть соленоид питается от электронного преобразователя постоянного тока в трехфазный переменный, который подается на три обмотки соленоида, создавая в них бегущее магнитное поле (вариант линейного электродвигателя). Такие соленоиды получатся меньше и легче, чем на постоянном токе.
При применении электродвигателя следует преобразовать его вращательное движение в прямолинейное или дуговое движение разделительных пластин. Сделать это можно, например, с помощтью зубчатого колеса и зубчатой рейки, с помощью зубчатого редуктора с рычагом на выходном валу, с помощью винтовой передачи (но в этом случае для возврата кинематики потребуется изменение полярности или фазности электропитания), и т.п.
При смене магазина он толкается выше своего центра тяжести, и поэтому в первый момент возможен некоторый перекос магазина. Для надежной смены магазина в этих условиях оружие должно иметь спереди и/или сзади всех магазинов на одном уровне защелки во всю толщину магазина (или чуть больше), служащие также направляющими при перестановке запасного магазина, а каждый магазин должен иметь соответственно спереди и/или сзади выступы дугообразной формы. Дугообразная форма выступов нужна для того, чтобы при перекосе магазина его не «закусывало», и не возникало повышенного трения боковому смещению магазина. При этом подразумевается, что оружие, как и обычно, имеет, кроме нижних направляющих, еще и одну или две какие-то поперечные поверхности, ограничивающие рабочее положение магазинов сверху, и тоже служащие направляющими.
Кинематика синхронного раскрытия разделительных пластин может быть различной. Например, пластины могут быть размещены на двух поперечных двуплечих рычагах, противоположно движущиеся части которых соединены косой тягой, см. фиг.4. Применение этой конструкции целесообразно при наличии двух магазинов.
Или каждая разделительная пластина шарнирно соединена с двумя треугольными двуплечими рычагами, вторые концы которых соединены тягой, причем противоположно движущиеся концы передней и задней пластин соединены тягой, проходящей в другой плоскости. Применение этой конструкции особенно целесообразно при наличии трех магазинов.
При применении автоматической смены магазина с помощью сервоприводов имеет смысл не применять никакой синхронизирующей кинематики, а применить на каждую разделительную пластину отдельный электромагнит или электромотор. Представляет интерес случай, когда используется усиливающий рычаг (см. выше), в этом случае привод может выглядеть так: разделительная пластина шарнирно крепится в двух местах - сверху и снизу - к двум двуплечим рычагам, каждый из которых соединен с корпусом оружия (ствольной коробкой) и тройным соединением - между собой и с сервоприводом, причем два из трех указанных соединений - кулисные. Разумеется, такую кинематику можно применить и в варианте с ручным управлением сменой магазина с помощью клавиши.
Дня уменьшения усилия привода разделительных пластин они могут иметь клинообразную форму с боковыми поверхностями, угол наклона которых к плоскости пластины равен углу самоторможения (для контакта «сталь по стали» это примерно 5-6 градусов, или чуть больше, или чуть меньше него).
У данной системы в любом ее подварианте - ручном с клавишей, с ручным управлением сервоприводом, или с автоматическим управлением сервоприводом, есть одно полезное качество - она не ухудшает надежность и грязестойкость оружия. При отказе любого элемента системы оружие превращается просто в свой прототип - в оружие с автоматическим отделением опустевшего магазина. А при отказе и этого механизма - в оружие с ручной сменой магазина, то есть в обычное оружие. Ни оружие, ни магазин не имеют по сравнению с обычными аналогичными образцами дополнительных вырезов, кроме, естественно, дополнительных гнезд под запасные магазины. Но так как пружины-рессоры или параллелограммный механизм в отсутствие запасных магазинов плотно закрывают проем для прохода запасного магазина, то дополнительного количества грязи внутрь оружия не попадает.
ВАРИАНТ 2. Все вышесказанное может быть отнесено и к варианту с продольным расположением магазинов. Такое оружие имеет два, три или более магазинов - расходный и запасной (запасные), расположенные в корпусе оружия последовательно, разделенные попарно правой и левой разделительными пластинами (здесь и далее все направления даны относительно направления выстрела при условно-рабочем горизонтальном положении оружия), а пластины синхронно управляются от ручной клавиши (клавиш) или от сервопривода (сервоприводов), использующего дополнительный источник энергии.
Однако при таком расположении магазинов появляется несколько существенных недостатков: магазины не могут быть расположены на одном уровне, так как им мешают ствол и затвор, то есть они должны при смене двигаться не только продольно, но и вверх; расположение клавиши (клавиш) становится неудобным; выстроенные в ряд магазины занимают слишком много места; смена магазина займет больше времени.
На фиг.1 показан в виде сзади узел крепления двух магазинов - расходного и левого, где 1 - оружие, 2 - расходный магазин в своем штатном гнезде, 3 - левый запасной магазин. Внутри расходного магазина показан подаватель 4 с выступом в левой передней части, служащим для самоотсоединения пустого магазина. Магазины фиксируются в своих гнездах с помощью защелок 5 (показаны пунктиром, см. также фиг.6), защелки упираются в дугообразные выступы 6 на магазинах. Запасной магазин 3 поджимается в направлении расходного параллелограмным механизмом из лапки 7, закрепленной на двух пластинах 8, имеющих вырезы для пружины 9, см. фиг.2, 3, 4.
На фиг.4 показан тот же узел в виде сверху, видны две клиновидные разделительные пластины 10, закрепленные на двух поперечных рычагах 11, подпружиненных пружинами 12 и соединенных наискосок тягой 13. Разумеется, тяга 13 расположена вне сечения магазинов - при варианте с двумя магазинами она может быть расположена справа от расходного магазина. При варианте с тремя магазинами лучше использовать варианты на фиг.7 или 10.
На фиг.5 показан возможный вариант данного оружия. Этот вариант сделан по концепции двухрукояточного оружия по пат. №2441190, то есть правая рука расположена на передней рукоятке 14 со спусковым крючком, а левая рука расположена на крутящейся задней рукоятке 15, которая одновременно служит прикладом (то есть хватка оружия напоминает пистолетную). Оружие состоит из ствола 16, указанных рукояток 14, 15 и кожуха 17, за которым находятся механизм автоматики и механизм смены магазина (магазинов) 3, 2. Сзади за магазинами (двумя или тремя) находятся соответственно одна или две клавиши 18 для смены опустевшего и отделившегося расходного магазина.
На фиг.6 показан тот же узел, что и на фиг. 1-4, вид сбоку. Спереди расходного магазина 2 находится защелка 5 (в одной проекции показаны две или три защелки двух или трех магазинов), а защелка расходного магазина 2 соединена тягой 19 с рычагом 20, который взаимодействует с верхним левым краем подавателя 4. Сзади расходного магазина видны клавиша 18 левого запасного магазина, и/или концевой выключатель 21, системы автоматической смены магазина (даже при автоматической системе может иметься клавиша для резервного ручного управления разделительными пластинами).
На фиг.7 показана возможная кинематика синхронного разведения разделительных пластин 10. Каждая пластина имеет по два выступа 22 сверху и снизу, к которым крепятся два треугольных рычага 23, вторые концы которых соединены тягой 24, проходящей в другой плоскости. Два противоположных треугольных рычага 23 - один спереди, другой сзади - имеют дополнительные крепления и соединены тягой 25, проходящей в другой плоскости. Одно из кинематических звеньев подпружинено пружиной 26 в направлении закрытия разделительных пластин.
На фиг.8 показана электрическая схема выбирающей системы для трех магазинов. Схема состоит из электропитания А (аккумулятор), концевого выключателя положения расходного магазина К-Р с размыкающим контактом (на фиг.6 поз.21), концевого выключателя положения левого магазина К-Л с переключающим контактом, реле времени РВ с замыкающим контактом, электромагнита левой пары разделительных пластин Л (или пары параллельных или последовательных электромагнитов) и электромагнита правой пары разделительных пластин П.
На фиг.9 показано расположение концевых выключателей К-Р и К-Л для этой схемы. Видно, что расстояние между ними меньше ширины магазина, так как выключатель К-Л левого магазина ЛМ поз.З сдвинут как можно более вправо, то есть ближе к расходному магазину РМ поз.2. При этом напротив правого магазина ПМ не имеется выключателя.
На фиг.10 показан другой вариант кинематики разделительных пластин (показана одна пластина). Разделительная пластина 10 имеет два выступа 22, к которым за середину прикреплены два усиливающих рычага 27. Концы этих рычагов прикреплены также к корпусу оружия 1 и к штоку электромагнита 28 (на фиг.8 это электромагниты Л или П). Причем два соединения из трех должны быть кулисными.
Работает оружие так: при опустевании расходного магазина 2 его подаватель 4 своим передним левым краем нажимает на рычаг 20 (фиг.6), защелка 5 раскрывается, и магазин 2 падает вниз, а затвор встает на затворную задержку. При падении магазина 2 освобождается концевой выключатель 21 (он же К-Р на фиг.8) и напряжение от аккумулятора А поступает на переключающий контакт К-Л, который в это время находится в верхнем положении - то есть замкнут на реле времени РВ. Реле времени включается и дает задержку около 0,03 с, чтобы пустой расходный магазин успел упасть ниже уровня запасных магазинов и чтобы его не защемило между ними (он все равно упадет, но может перекосить левый магазин и тем самым вызвать повышенное трение при его перестановке). Через 0,03 с напряжение поступает на электромагнит Л, левые разделительные пластины расходятся (см. фиг.10) и лапка 7 под действием пружины 9 (фиг.1, 4) сдвигает левый запасной магазин 3 на место расходного.
При этом левый магазин 3, сдвигаясь вправо, в какой-то момент времени нажимает на оба концевых выключателя, то есть сначала размыкается выключатель К-Р и только потом переключающийся контакт выключателя К-Л переходит в нижнее положение и включает правый электромагнит П. Но электромагнит П при этом не срабатывает, так как выключатель К-Р уже разомкнут (так как на него давит левый магазин, вставший на место расходного). Вставший на место расходного левый магазин вызывает открытие затворной задержки (не показана) и затвор досылает патрон в патронник. Оружие снова боеготово. Цикл смены магазина в автоматическом режиме займет 0,06-,0,07 с.
Если автоматическая система по каким-то причинам не сработает, стрелок может раздвинуть разделительные пластины 10 вручную, нажав на клавишу 18 (фиг.4). Это делается одним коротким и быстрым движением тыльной стороны кисти левой руки (на задней рукоятке). Клавиша толкнет правый рычаг 11, он через косую тягу 13 толкнет левый рычаг 11, и разделительные пластины 10 раздвинутся.
Если магазинов в оружии будет три, то клавиш будет две и стрелок должен толкнуть сначала левую клавишу.
При опустевании и левого магазина он самоотделяется и падает вниз, а затвор встает на затворную задержку. Выключатель К-Р замкнется, и напряжение по переключающемуся контакту К-Л поступит сразу (то есть без реле времени) на электромагнит П. Цикл перестановки правого магазина будет короче - около 0,04 с.
Как только отделится расходный магазин 2, то, если управление было ручное, возможны два варианта действий стрелка - либо вставить новый магазин на место расходного, если есть пауза в ходе боя, либо ударить по клавише и продолжить огонь. Так же и с третьим магазином.
Если управление было автоматическое, то стрелок после смены магазина может сразу продолжить вести огонь из оружия, возможно даже не почувствовав задержки (0,07 с - это меньше времени одного выстрела) либо может в любой удобный момент вставить новый магазин в освободившееся гнездо запасного магазина.