Способ электроискрового инициирования пиротехнических зарядов оружия и устройство оружия для реализации способа (варианты)
METHOD OF ELECTRIC SPARK INITIATION OF PYROTECHNICAL CHARGES OF WEAPONS AND WEAPONS DEVICE FOR IMPLEMENTATION OF THE METHOD (VARIANTS)

Область техники, к которой относится изобретение
Изобретение относится к способам электроискрового инициирования (воспламенения) или возбуждения детонации в пиротехнических зарядах (пирозарядах) различного оружия и преимущественно к воспламенению метательных пирозарядов многоствольного огнестрельного оружия и многозарядного бесствольного огнестрельного оружия, а также к способам инициирования пирозарядов в различных устройствах использующих множественные пирозаряды. Оружие с предложенным способом инициирования выстрела может применяться как специальное одноразовое и как дешевое оружие самообороны.
Уровень техники
Известен способ инициирования пиротехнических зарядов электроискровым разрядом используемый например в изобретении по патенту РФ №2351871. В данном изобретении рабочее вещество (ТНРС) так называемого "барического разрядника" (фиг. 6 патента) для метания метательных снарядов воспламеняется высоковольтным электроискровым разрядом. Недостатком данного способа является невозможность последовательного (друг за другом) воспламенение пирозарядов без применения высоковольтного коммутатора. Устройство по патенту является однозарядным.
Прототипом предполагаемого способа выбран способ последовательного электроискрового инициирования пирозарядов с применением высоковольтного коммутатора используемый в изобретении по патенту РФ №2461785. В данном изобретении последовательное воспламенение пирозарядов электроискровым способом достигается применением длинноходового воздушного коммутатора (переключателя). Недостатком прототипа является невозможность последовательного воспламенения многих пирозарядов без увеличения габаритов устройства так как для каждого последующее переключения коммутатора на следующий воспламеняемый пирозаряд необходим длинный ход контактов коммутатора с длиной хода не менее длины хода первого переключения. Кроме того устройство механической части также будет усложняться так как для последовательного переключения необходимо применять механику шаговых искателей, то есть применять храповые колеса, собачки пружинные элементы и тому подобное, что неизбежно будет ухудшать технологичность изделия и увеличивать его себестоимость.
Известно оружие в котором инициирование метательного заряда производиться электроискровым воспламенением например в оружии по патенту US №6636412. Оружие предназначено для выведения из строя биологических объектов электрическим током на расстоянии Поражение объекта на расстоянии осуществляется при использовании метательного картриджа, выстреливающего в цель два снаряда, каждый из которых соединен при помощи электрических проводов с поражающим высоким напряжением электрического тока электрическим блоком оружия. При этом воспламенение пирозаряда метательного картриджа осуществляется электроискровым способом при помощи высоковольтного искрового разряда вырабатываемого генератором высокого напряжения поражающего блока оружия. Известно многозарядное бесствольное (фактически многоствольное с патронами выполняющими прочностную роль стволов) травматическое оружие самообороны с торговым названием "Оса", описанное в различных вариантах в патентах РФ №2172460; №2213923; №2218538.
Оружие по указанным патентам по способу воспламенения метательного пирозаряда относиться к воспламенению джоулевым теплом (конкретно проволочным мостиком). Для пирозарядов инициирования таким способом необходимо применение либо достаточно емких химических источников электроэнергии (батарею или аккумулятор) либо магнитно-импульсный генератор. Для последовательного воспламенения пирозарядов таким способом независимо от источника электроэнергии необходим механический или электронный коммутатор. Недостатком способа воспламенения пирозарядов джоулевым теплом и оружия работающего по такому способу является необходимость иметь химический источник электроэнергии имеющий склонность к саморазряду или магнитно-импульсный генератор изменяющий характеристики в результате размагничивания, имеющий значительные габаритные размеры и в том и другом сложный, малонадежный или значительной стоимости механический или электронный коммутатор.
Прототипом предполагаемого изобретения оружия выбрано оружие по патенту РФ №2461785. Оружие-прототип является многозарядным (двухзарядным), а фактически многоствольным с патронами выполняющими прочностную роль стволов с воспламенением первого и второго метательного заряда пары патронов электроискровым способом. При этом первый заряд первой пары патронов инициируется путем подачи на него прямого высокого напряжения электрического тока вырабатываемого генератором высокого напряжения поражающей электронной схемы оружия, а второй заряд второй пары патронов инициируемый последовательно за первым зарядом инициируется путем механической перекоммутации высокого напряжения воспламенившего первый заряд на второй заряд. Коммутация осуществляется при помощи длинноходового воздушного выключателя ход перекоммутации которого осуществляется при помощи энергии заранее взведенной мышечным усилием пользователя оружия пружины. Недостатком конструкции прототипа является невозможность произвести более двух выстрелов подряд, сложность механизма перекоммутации, необходимость взведения пружины коммутатора пользователем при заряжании оружия, нахождение пружины во взведенном (сжатом) состоянии во время постоянного ношения оружия что ведет к постепенной осадке пружины и потери ей части необходимого для надежной работы оружия усилия.
Раскрытие изобретения
Целью изобретения является создание простого способа последовательного электроискрового инициирования или возбуждения детонации в пирозарядах различного оружия и в различных устройствах использующих множественные пирозаряды без применения высоковольтного коммутатора и создание оружия для осуществления этого способа лишенного недостатков оружия прототипа а именно сложности устройства, увеличенных габаритов, нетехнологичности и высокой стоимости.
Сущность изобретения заключается в том, что способ электроискрового инициирования пиротехнических зарядов оружия осуществляется когда электроды разрядных промежутков чувствительных к электроискровому разряду пирозарядов соединяют электрически параллельно с возможностью увеличения разрядных промежутков в результате инициирования упомянутых зарядов, а затем подают на два общих вывода образовавшихся в результате параллельного соединения разрядных промежутков электродов отдельных пирозарядов последовательные короткие импульсы высокого напряжения с небольшой энергией в импульсе.
Дополнительная особенность заключается в том, что в качестве формирователя коротких импульсов используют пьезоэлектрический генератор с механическим ударным возбуждением. Дополнительная особенность заключается в том, что в качестве чувствительного к электроискровому разряду пирозаряда используют тринитрорезорцинат свинца или смесь роданида свинца и хлората калия.
Дополнительная особенность заключается в том, что пирозаряды имеют корпус.
Оружие для реализации способа электроискрового инициирования пиротехнических зарядов оружия содержит блок стволов, заряды и снаряды или унитарные патроны, рамку, спусковой элемент, предохранитель, генератор высокого напряжения, а нетокопроводные стволы имеют индивидуальные электроды электрически соединенные вместе, расположенные возле чувствительных к электроискровому разряду пирозарядов и являющиеся общим выводом блока стволов, либо тело металлических стволов является единым общим выводом блока стволов, общий вывод блока стволов электрически соединен с одним полюсом пьезоэлектрического генератора с механическим ударным возбуждением расположенным в рамке и приводимым в действие спусковым элементом, в рамке установлены индивидуальные электроды соответствующие индивидуальным стволам электрически соединенные в месте и являющиеся общим выводом рамки или один общий электрод вывод рамки, общий вывод рамки присоединен ко второму полюсу упомянутого пьезоэлектрического генератора, общий вывод блока стволов и общий вывод рамки взаимоизолированы.
Дополнительная особенность заключается в том, что упомянутый спусковой элемент одновременно выполняет и функцию предохранения от случайного выстрела.
Дополнительная особенность заключается в том, что упомянутые блок стволов и рамка выполнены из пластмассы и имеют электропроводные вставки и электроды.
Дополнительная особенность заключается в том, что блоки стволов выполнены пластика со ствольными лейнерами из металла. Дополнительная особенность заключается в том, что упомянутый блок стволов выполнен из металла.
Дополнительная особенность заключается в том, что упомянутый спусковой элемент выполнен в виде складного спускового крючка-предохранителя.
Оружие-трансформер для реализации способа электроискрового инициирования пиротехнических зарядов оружия содержит блок стволов, заряды и снаряды или унитарные патроны, рамку, спусковой элемент, предохранитель, генератор высокого напряжения причем оружие содержит два блока стволов на двух рамках со спусковым органом в каждой рамке, рамки с блоками стволов соединены общей осью с возможностью поворота рамок с блоками стволов относительно друг друга на угол до 300°, нетокопроводные стволы каждого из упомянутых блоков имеют индивидуальные электроды электрически соединенные вместе и расположенные возле чувствительных к электроискровому разряду пирозарядов и являющиеся общим выводом каждого блока стволов, либо тела металлических стволов каждого из упомянутых блоков являются единым общим выводом каждого блока стволов, общий вывод каждого блока стволов электрически соединен с одним полюсом пьезоэлектрического генератора с механическим ударным возбуждением расположенным в каждой рамке и приводимым в действие спусковым элементом в каждой рамке, в каждой рамке установлены индивидуальные электроды соответствующие индивидуальным стволам каждого блока стволов электрически соединенные вместе и являющиеся общим выводом каждой рамки или один общий электрод вывод каждой рамки, общий вывод каждой рамки присоединен ко второму полюсу каждого упомянутого пьезоэлектрического генератора, общий вывод каждого блока стволов и общий вывод каждой рамки взаимоизолированы. Дополнительная особенность заключается в том, что упомянутые спусковые элементы одновременно выполняют и функцию предохранения от случайного выстрела.
Дополнительная особенность заключается в том, что упомянутые блоки стволов и рамки выполнены из пластмассы и имеют металлические вставки электроды.
Дополнительная особенность заключается в том, что упомянутые блоки стволов выполнены пластика со ствольными лейнерами из металла. Дополнительная особенность заключается в том, что упомянутые блоки стволов выполнены из металла.
Дополнительная особенность заключается в том, что упомянутые спусковые элементы выполнены в виде складных спусковых крючков-предохранителей.
Краткое описание чертежей
Фиг. 1 Схема поясняющая способ (принцип действия).
Фиг. 2. Общий вид оружия для реализации способа.
Фиг. 3 Общий вид оружия с приставной рукояткой.
Фиг. 4 Оружие со снятым блоком стволов (два вида) и сдвинутым с места его штатного расположения спусковым элементом.
Фиг. 5. Общий вид оружия-трансформера для реализации способа в сложенном состоянии.
Фиг. 6. Общий вид оружия-трансформера в разложенном состоянии.
Фиг. 1. При срабатывании пьезоэлектрогенератора 1 с механическим ударным возбуждением (вырабатывающего пьезоэлектрического разряда (импульса) единственным ударом бойка ускоряемого усилием распрямляющейся пружины) в параллельной цепи с равными электроискровыми промежутками между электродами внутри и снаружи пирозаряда 2 в группе пирозарядов 3 и удаляемой при выстреле газами сгорания пирозаряда частью электрода 4 воспламеняется всегда только один пирозаряд из группы до окончания последовательно воспламенившихся от подачи импульсов ирозарядов. При этом невозможно заранее определить какой именно пирозаряд из группы будет воспламенен тем или иным электрическим импульсом.
Предлагаемый способ основан на эффекте самоорганизации индивидуального высоковольтного искрового разряда в множественных одинаковых по расстоянию разрядных промежутках при известной длительности импульса и его энергии. Несколько параллельно соединенных пиротехнических устройств не отличающихся конструктивно от устройства "барического разрядника" по патенту РФ №2351871 (фиг. 6 патента) снаряженные пиротехническим зарядом чувствительного к искровому разряду вещества при инициировании их искровым разрядом от источника высокого импульсного напряжения с единственным коротким инициирующим импульсом с небольшой энергией в импульсе инициируются не одновременно, а последовательно-хаотично при условии увеличения разрядного промежутка в каждом инициированном прежде пирозаряде в результате разрушения электрода (или электродов) продуктами горения или детонации. Каждый высоковольтный импульс источника тока вызывает срабатывание только одного "барического разрядника" и не инициирует другие "барические разрядники". При каждом импульсе срабатывает только один пирозаряд группы но какой именно из группы заранее предположить невозможно. В качестве генератора коротких высоковольтных импульсов с небольшой энергией целесообразнее всего применять пьезоэлектрический генератор с механическим ударным возбуждением (вырабатывание пьезоэлектрического разряда единственным ударом бойка ускоряемого пружиной).
Например параметры высоковольтного импульса от стандартного пьезоэлемента бытовой газовой пьезозажигалки широко распространенной во всех странах мира, имеющих ничтожную стоимость и ничтожные габаритные размеры удовлетворяют необходимые требования по необходимым параметрам коротких высоковольтных импульсов для воспламенения пирозарядов:
Напряжение электрического импульса без нагрузки - 4,5-5 кВ.
Длительность электрического импульса - 10 нс.
Энергия электрического импульса - 0,00005 Дж.
Возможно и применение электронных высоковольтных генераторов коротких высоковольтных импульсов небольшой частоты (5-15 Гц) и с небольшой энергией в импульсе. В этом случае возможно создание многоствольных стреляющих устройств с режимом автоматического огня с темпом стрельбы соответствующим автоматическому оружию. Темп стрельбы в этом случае задается частотой подаваемых на воспламенение пирозарядов последовательных высоковольтных импульсов электрического тока.
В качестве пирозаряда чувствительного к электроискровым импульсам при реализации предлагаемого способа можно использовать стойкие к хранению индивидуальные инициирующие взрывчатые вещества (ИВВ) например тринитрорезорцинат свинца, или смеси горючих и окислителя например смесь роданида свинца и хлората калия и другие. В зависимости от примененного в пирозаряде действующего вещества или смеси возможно развитие как воспламенительного импульса так и напосредственно детонации с переходом ее к промежуточным ИВВ или ВВ повышенной мощности.
Фиг. 2. Оружие состоит из блока 5 стволов соединяемых с рамкой 6 на которой расположен спусковой элемент 7. Управление спусковым элементом (производство выстрелов) производят большим пальцем руки. Спусковой элемент вследствие значительного усилии на нем при спуске одновременно выполняет и функцию предохранения от случайного выстрела.
Фиг. 3. При необходимости к рамке 6 может присоединяется пистолетная рукоятка 8. В этом случае спусковой элемент являющийся раскладным спусковым крючком откидывается и управляется указательным пальцем руки и является одновременно предохранителем от случайного выстрела. Рукоятка может присоединяться к рамке 6 например на крепление "ласточкин хвост", саморез (ы) или приклеиванием, на клей или двухсторонний скотч.
Фиг. 4. Блок 5 стволов имеет стволы 9 с патронниками 10 в которые ввинчиваются, вставляются, или запрессовываются пирозаряды в корпусах 11 из нетокопроводного материала с инициирующим электродом 12. Внутри каждого патронника расположен индивидуальный вывод общего электрода 13 стволов или токопроводная вставка например в виде втулки 14 электрически соединенная с общим электродом 13 стволов. Если же например блок стволов со стволами выполнен целиком из металла то общим электродом стволов является сам корпус (тело) блока стволов. Рамка 6 выполненная из нетокопроводного материала имеет полость 15 в которой расположен ударный пьезоэлемент 16 имеющий вывод одного полюса на контактный электрод 17, а вывод другого полюса на контактную пластину 18. Пьезоэлемент приводится в действие спусковым элементом 7. Если же например блок стволов со стволами выполнен целиком из металла то рамка 6 имеет не общую контактную пластину, а несколько индивидуальных электродов игольчатого типа соединенных вместе электрически и расположенные на нетокопроводной рамке напротив инициирующих электродов 12 корпусов 11 пирозарядов.
Для производства стрельбы заряжают патронники 10 стволов 9 пирозарядами в корпусах 11 и необходимыми снарядами (например пулями, флешшетами, порошковыми или жидкими зарядами слезоточивых веществ и тому подобное). Надевают заряженный блок 5 стволов на рамку 6.
Удерживая оружие в ладони нажимают на спусковой элемент 7 большим пальцем руки и отпускают его, столько раз сколько заряженных стволов в блоке 5 стволов, производя таким образом последовательные выстрелы. После стрельбы снимают стреляный блок стволов и надевают на рамку новый блок стволов. Блок может быть моментально сменен на новый заряженный выниманием отстрелянного блока вверх по направляющим рамки, и установкой на его место запасного заряженного блока.
Блок стволов может фиксироваться в пазах-выступах рамки за счет посадки с натягом усилием трения и упругости материала или специальными стопорами. После замены блока стволов стрельбу можно продолжить.
Блок стволов может сниматься как полностью, так и быть откидным в ту или иную сторону относительно рамки по принципу откидных стволов охотничьих ружей или пистолетов типа "дерринджер". В этом случае заряжание производится вкладыванием в патронники стволов специальных патронов с электроискровым инициированием. Блок стволов в исполнении из литой пластической массы может быть одноразовым, то есть выбрасываться после отстрела всех зарядов в стволах. В этом случае заряды могут устанавливаться в блок без возможности переснаряжения, например на резьбе и клее, запрессовкой с замком и т.п. Пластиковый блок стволов может снаряжаться нелетальными газовыми или капсаициновыми наполнителями. В случае использования пистолетной рукоятки 8 присоединенной к рамке, оружие используют как обычный пистолет раскладывая спусковой крючок спускового элемента 7 и для производства выстрелов нажимая на него указательным пальцем руки. Инициировании пирозарядов осуществляется через цепь: один полюс пьезоэлемента 16 - контактный электрод 17 - общий электрод 13 стволов - пирозаряд -инициирующий электрод 12 - контактный электрод 18 - другой полюс пьезогенератора.
Фиг. 5. Оружие-трансформер состоит из двух блоков 5 стволов устроенных аналогично вышеописанным соединяемых с двумя рамками 19 (также аналогичных вышеописанным рамкам 6 но дооборудованных выступами для вращения и размещения оси) на которых расположены спусковые элементы 7. Рамки 19 соединены между собой осью 20 и имеют возможность поворачиваться вокруг оси относительно друг друга.
Фиг. 6. При необходимости стрельбы рамки 19 с присоединенными заряженными блоками стволов разворачивают (раскладывают) относительно друг друга до упора на оси 20 причем образуется пистолетоподобное устройство которое можно держать в руке как обычный пистолет, раскладывать спусковые крючки спусковых элементов 7 и для производства выстрелов нажимать на них указательным пальцем руки. При израсходовании зарядов одного блока стволов, пистолет переворачивается в руке (переворачивание легко производиться одной рукой без помощи другой руки) так чтобы уже разряженный блок стволов со своей рамкой служил рукояткой пистолета для стрельбы из заряженного блока стволов. Фиксация рамок в сложенном и разложенном положении осуществляется за счет выбранного усилия трения устанавливаемого усилием затяжки винтовой оси, либо специальными стопорами сложенного и разложенного положения.
В сложенном состоянии оружие-трансформер представляет собой почти прямоугольный брусок без выступающих частей. Такая форма легко и не привлекая внимания помещается в карманы, сумки, и тому подобное. При исполнении блоков стволов и рамки целиком из литых пластических материалов пистолет вследствие ничтожного содержания металлов практически не обнаруживается металлоискателями и может применяться для специальных операций силовых служб. После отстрела зарядов всех стволов обоих блоков, блоки могут быть легко сменены на новые заряженные как в описании к Фиг. 4.