Устройство для измерения давления пороховых газов в канале ствола оружия
DEVICE FOR MEASURING PRESSURE OF POWDER GASES IN BARREL OF WEAPON

Предлагаемое изобретение относится к оружейной технике, конкретно - к области экспериментальной баллистики и предназначено для измерения давления пороховых газов в канале ствола огнестрельного оружия, например при проведении баллистических испытаний патронов.
Известен ряд устройств для определения давления пороховых газов в канале ствола огнестрельного оружия по остаточной деформации неупругих элементов. Например, боковой крешерный прибор, описанный в источнике /1 (с. 151, фиг. 81)/, состоящий из корпуса со сквозным каналом переменного сечения, в котором последовательно размещены подпружиненный поршень, размещаемый на нем деформируемый элемент (медный крешер) с центрирующим кольцом и, обеспечивающая фиксацию крешера и закрывающая канал корпуса, прижимная резьбовая пробка.
Корпус прибора снаружи содержит резьбу, и ввинчивается с обеспечением герметичного соединения в резьбовое гнездо, выполненное в стволе огнестрельного оружия и сообщающееся с его каналом посредством газоотводного отверстия малого диаметра.
Недостатки данного устройства следующие:
1) Одноразовое применение крешерного столбика;
2) Трудоемкость замены крешера в корпусе прибора, требующая полного вывинчивания винтовой пробки;
3) Трудоемкость перерасчета (определения) получаемого давления в зависимости от изменения размера столбика;
4) Вследствие герметичности полости корпуса (из-за наличия прижимной пробки) часть энергии от давления пороховых газов расходуется на сжатие воздуха в полости корпуса.
Наиболее близким к предлагаемому изобретению по технической сущности и достигаемому результату является устройство для измерения давления пороховых газов в канале ствола оружия 12 (с. 340, рис. 8.9)/, - ввинтной крешерный прибор типа ПВК. Устройство содержит корпус со сквозным окном, подпружиненный поршень, размещаемый на нем деформируемый измерительный элемент, и обеспечивающий его фиксацию прижимной винт.
Как и в случае устройства-аналога III, корпус имеет крепежный резьбовой элемент, посредством которого ввинчивается с обеспечением герметичного соединения в резьбовое гнездо, выполненное в стволе огнестрельного оружия и сообщающееся с его каналом посредством газоотводного отверстия малого диаметра.
Данное устройство также не лишено большинства из вышеперечисленных недостатков, таких как:
1) Одноразовое применение крешерного столбика и соответствующие потери времени на замену крешера в корпусе прибора, приводящие к остыванию канала ствола и исключающие возможность получения адекватных результатов при проведения баллистических испытаний партии патронов в условиях скорострельной стрельбы;
2) Трудоемкость перерасчета (определения) получаемого давления в зависимости от изменения размера крешерного столбика с использованием таражных таблиц.
Технической задачей предлагаемого изобретения является обеспечение проведения баллистических испытаний партии патронов в условиях скорострельной стрельбы, а также ускорение обработки результатов измерений.
Решение задачи достигается тем, что в известном устройстве для измерения давления пороховых газов в канале ствола оружия, содержащем корпус со сквозным окном и крепежным резьбовым элементом, подпружиненный поршень, размещаемый на нем нагружаемый деформируемый измерительный элемент, и обеспечивающий его фиксацию прижимной винт, в соответствии с изобретением деформируемый измерительный элемент выполнен в виде ленты, при этом устройство дополнительно содержит механизм подачи нагружаемого элемента в зону нагружения между поршнем и прижимным винтом, а также цифровую фотокамеру, соединенную по каналам связи с управляющим регистрирующим компьютером.
Использование в качестве деформируемого элемента чувствительной к воздействию давления тонкой ленты, с помощью механизма подачи в зону нагружения позволяет осуществлять ее быструю пошаговую перемотку в соответствии с темпом стрельбы, и помещения между поршнем и прижимным винтом перед каждым очередным выстрелом «свежего», т.е. еще не подвергшегося действию давления ее участка.
Лента может использоваться как металлическая, с фиксацией воздействовавшего на нее давления традиционным методом, т.е. по отпечатку, так и из полимерного материала, например, быть изготовлена по типу пленки Prescale компании Fujifilm /3/, либо с ее применением.
Пленочный материал Prescale, изготавливаемый на основе высокопрочного полиэстера толщиной менее 200 мкм, предназначен для точного измерения давления до 300 МПа, и его распределения и баланса. Оказываемое давление на пленку оставляет на ее поверхности следы красного цвета в местах контакта. Степень давления на участок определяется по насыщенности цвета отпечатков.
Вводимая в состав устройства цифровая фотокамера предназначена для получения фотоснимка участка ленты, подвергнутого воздействию давления. А связанный с ней по каналам связи управляющий регистрирующий компьютер, - для программной обработки изображения, определения (вычисления) по результатам обработки полученного изображения давления пороховых газов в канале ствола, управления механизмом подачи ленты в зону нагружения между поршнем и прижимным винтом, а также, при необходимости управления темпом стрельбы (в случае автоматической перезарядки).
Изобретение поясняется следующей графической информацией: На фиг. 1 в качестве примера представлена принципиальная схема устройства.
На фиг. 2 (а, б) - вариант входящего в состав устройства ленточного деформируемого элемента типа Prescale до и после воздействия давления.
Устройство для измерения давления пороховых газов в канале ствола оружия содержит корпус 1 со сквозным окном 2 и крепежным резьбовым элементом 3. В канал крепежного резьбового элемента вставлен подпружиненный поршень 4, на торце которого размещен нагружаемый деформируемый измерительный элемент в виде ленты 5, фиксируемый с заданным зазором относительно торца поршня прижимным винтом 6. Входящий в состав устройства механизм подачи нагружаемого элемента в зону нагружения между поршнем 4 и прижимным винтом 5, содержит в свою очередь приемную 7 и отдающую Т катушки (механический привод для упрощения изображения условно не показан). Над лентой 5 перед приемной катушкой 7 механизма подачи размещена цифровая фотокамера 8, соединенная по каналам связи 9 с управляющим регистрирующим компьютером 10.
Ленточный деформируемый элемент 5 устройства для удешевления может быть выполнен, например, как показано на фиг.2а, - с расположением чувствительных к воздействию давления участков 11 на некотором расстоянии L друг от друга, соответствующим расстоянию между осью поршня 4 и оптической осью цифровой фотокамеры 8 (фиг. 1). Позицией 12 на фиг. 26 условно показаны подвергшиеся воздействию давления поршня 4 и изменившие вследствие этого окраску чувствительные участки 11 ленты 5, подлежащие фотосъемке и последующему определению по ее результатам давления пороховых газов в канале ствола.
Работа устройства осуществляется следующим образом. Корпус 1 посредством содержащего резьбу крепежного элемента 2 ввинчивается с обеспечением герметичного соединения в резьбовое гнездо, выполненное в хомуте 13, закрепляемом на стволе огнестрельного оружия 14, или же непосредственно в стволе, и сообщающееся с его каналом посредством газоотводного отверстия малого диаметра. Свободная часть поршневого отверстия корпуса и газоотводного отверстия малого диаметра в канале ствола предварительно заполняется крешерной мастикой 15.
Деформируемый измерительный элемент - ленту 5, наматывают чувствительными к воздействию давления ее участками 11 (фиг. 2а) внутрь на отдающую катушку Т механизма подачи. Свободный конец ленты 5 пропускают через направляющие пазы 16, выполненные в корпусе 1 и фиксируют на приемной катушке 7 таким образом, чтобы один из ее чувствительных участков 11 размещался под торцом прижимного винта 6, и опирался «тыльной» стороной на торец поршня 4. Затем прижимным винтом 6 осуществляют ее поджим к торцу поршня 4 с минимальным зазором, не ограничивающим перемещение ленты между ними при перемотке, включают компьютер 10 и фотокамеру 8.
Испытуемый патрон помещается в казенник ствола 14, поджимается зеркалом затвора, оператором или по управляющей команде от компьютера 10 осуществляется выстрел. Давление пороховых газов через крешерную мастику 15 по газоотводному отверстию канала ствола 14 передается на поршень 4 и через его торцовую часть на чувствительный участок 11 деформируемого измерительного элемента - ленты 5, примыкающий к торцу прижимного винта 6. Под действием этого давления примыкающий к торцу прижимного винта участок ленты приобретает окраску 12, насыщенность цвета которой определяется величиной давления.
Затем по команде компьютера 10 осуществляется включение механизма подачи нагружаемого элемента, и осуществляется перемотка ленты 5 с отдающей катушки 7' на приемную 7 на длину L, соответствующую расстоянию между осью поршня 4 и оптической осью цифровой фотокамеры 8. При этом в зону нагружения между торцом поршня и прижимным винтом перемещается «свежий» чувствительный участок 11 ленты, а подвергшийся действию давления и изменивший окраску участок ленты 12 оказывается под оптической осью фотокамеры 8, и по очередной команде компьютера осуществляется его фотосъемка и отправка цифрового изображения по каналу связи 9 на последующий анализ.
По завершению съемки следующей командой компьютера выдается либо разрешение оператору на осуществление перезарядки оружия и следующего выстрела, либо их осуществление в автоматическом режиме. После чего вышеописанный процесс повторяется необходимое количестве - по размеру испытываемой партии патронов.
Переданные цифровой камерой 8 на компьютер 10 фотоснимки обрабатываются посредством специального программного обеспечения, например типа системы FPD-8010E /3/, осуществляющей "перевод" насыщенности цвета отпечатков пленки типа Prescale в данные о величине давления.
Таким образом, предложенная конструкция устройства для измерения давления пороховых газов в канале ствола оружия благодаря использованию в качестве деформируемого измерительного элемента ленты, подаваемой в зону нагружения механизмом подачи, позволяет проводить испытания практически без потерь времени, что исключает остывание канала ствола и дает возможность получения адекватных результатов при проведения баллистических испытаний партии патронов в условиях скорострельной стрельбы, т.е. максимально приближенных к боевым.
А регистрация результатов цифровой фотокамерой, соединенной по каналам связи с управляющим регистрирующим компьютером обеспечивает ускорение обработки результатов измерений.
Как непосредственно измерения, так и их математическая обработка осуществляются с применением современных программно-аппаратных средств, что позволит обеспечить многократные измерения, с одновременным снижением трудозатрат и повышением точности измерений с целью использования автоматизированных систем сбора и обработки информации о баллистических характеристиках боеприпасов.
Источники информации, принятые во внимание при оформлении заявки:
1) Внутренняя баллистика. Серебряков М.Е., Гретен К.К., Оппоков Г.В. -М., -Л.: Оборонгиз, 1939. - 594 с.
2) Баллистика ракетного и ствольного оружия: учебник для вузов / под ред. А.А. Королева, В.А. Комочкова; науч. конс. В.А. Шурыгин. - Волгоград, 2010. - 472 с.
3) https://www. fujifilm.eu/ru/produkly/promyshlermye-produkty/plenka-prescale-dlja-izmerenija-raspredelenija-davlenija