ПУЛЕВОЙ ПАТРОН ДЛЯ ГЛАДКОСТВОЛЬНЫХ РУЖЕЙ
BULLET CARTRIDGE FOR SMOOTH-BORE GUNS

Изобретение относится к боеприпасам, в частности к пулевым патронам для гладкоствольных ружей, и может быть использовано для спортивной стрельбы и стрельбы при охоте на кабана, оленя и других крупных животных.
Известен патрон для гладкоствольных ружей фирмы BFS Sauvestre Франция (Статья «Пуля Совестра теперь в России», журнал «КАЛАШНИКОВ, ОРУЖИЕ, БОЕПРИПАЫ, СНАРЯЖЕНИЕ, №2, 2000 г.), который выбирается за прототип.
Известный по прототипу пулевой патрон, также как заявленный, содержит гильзу, капсюль-воспламенитель, метательный заряд, и подкалиберный стреловидный пулевой снаряд со составным контейнером, отделяющимся при вылете пулевого снаряда из ствола и выполняющим функции пыжа-обтюратора, и пластиковым оперением, которое выступает из составного контейнера и погружено в метательный заряд.
Известный по прототипу пулевой патрон, хотя и позиционируется производителем как самый высокоскоростной пулевой патрон, имеет относительно низкую начальную скорость полета пулевого снаряда (500-580 м/с) и сложную конструкцию. Величина начальной скорости пули 500-580 м/с существенно уступает величине начальной скорости пуль патронов к нарезным длинноствольным охотничьим ружьям, которая находится на уровне не менее 750 м/с. Сложность конструкции пулевого патрона, известного по прототипу, заключается в том, что пулевой снаряд состоит из четырех различных деталей: двух металлических деталей, соединенных резьбой и образующих металлическую поражающую часть пулевого снаряда, составного контейнера и оперения. Целью изобретения является упрощение конструкции патрона и увеличение скорости полета пули до величины близко к уровню скоростей пуль патронов к нарезным длинноствольным охотничьим ружьям за счет увеличения массы метательного заряда без повышения максимального давления пороховых газов внутри ствола гладкоствольного оружия.
Поставленная задача по упрощению конструкции патрона, по повышению безопасности стрельбы патронами из ружей с подствольным трубчатым магазином и повышению скорости полета пули без увеличения максимального давления пороховых газов решается тем, что в заявляемом патроне: в гильзе размещена дополнительная часть метательного заряда, выполненная из медленно горящего пороха и отделенная от основного метательного заряда, выполненного из быстро горящего пороха, диафрагмой с отверстием, при этом масса дополнительной части метательного заряда составляет 45-55% от массы основного метательного заряда, а на переднем торце пули выполнена цилиндрическая полость с диаметром более 9 мм и глубиной 0,5 мм, при этом масса основного метательного заряда составляет не менее 10% от массы пулевого снаряда, а конструкция пулевого снаряда состоит из трех деталей (металлическая поражающая часть, составной контейнер и оперение) вместо четырех деталей как в патроне по прототипу.
На рис.1 представлен общий вид заявленного патрона в разрезе. Патрон состоит из: гильзы 1, капсюля-воспламенителя 2, дополнительной части метательного заряда, выполненной из медленно горящего пороха, 3, основного метательного заряда, выполненного из быстро горящего пороха 4, диафрагмы с отверстием 5, составного контейнера 6, металлической поражающей части пулевого снаряда 7, цилиндрической полости на переднем торце металлической поражающей части 8 и оперения 9.
На рис.2 представлена конструкция пулевого снаряда патрона, известного по прототипу. Пулевой снаряд патрона, известного по прототипу, состоит из первой детали металлической поражающей части пулевого снаряда 10, второй детали металлической поражающей части пулевого снаряда 11, составного контейнера 6 и оперения 9.
Патрон работает следующим образом: от удара боя ружья срабатывает капсюль-воспламенитель патрона 2 и загорается дополнительная часть метательного заряда 3, масса которой подбирается экспериментальным путем в диапазоне (45-55) % от массы основного метательного заряда, и начинает возрастать давление пороховых газов, которые выделяются от сгорания дополнительной части метательного заряда. Пиковые значения этого давления пороховых газов несмотря на отсутствие амортизирующего элемента в составе пулевого снаряда уменьшаются за счет амортизирующего действия (сжатия) основного метательного заряда 4, отделенного от дополнительной части метательного заряда 3 диафрагмой с отверстием 5. Кроме того, через некоторое время, когда сборка: диафрагма с отверстием 5, основной метательный заряд 4 и пулевой снаряд приобрели определенную скорость, загорается основной метательный заряд. Горение основного метательного заряда 4, масса которого подбирается экспериментальным путем, но не менее 10% от массы пулевого снаряда, уже не вызывает превышения уровня максимального давления пороховых газов над уровнем, ограниченным прочностью ружья, потому что пулевой снаряд уже движется с достаточно высокой скоростью и объем пулевого пространства в стволе за счет движения пулевого снаряда резко увеличивается. После прохождении дульного сужения ствола ружья и полета пулевого снаряда в воздухе составной контейнер 6 отделяется от металлической поражающей части 7 и оперения 9. В дальнейшем для поражения цели по траектории движется сборка: металлическая поражающая часть 7 с оперением 9.
На один из конкретных вариантов реализации новой конструкции патрона в ОАО «НМЗ «Искра»» разрабатывается следующая конструкторская документация. В качестве материала для охотничьей пули применены: сталь марки «Ст.3 по ГОСТ 380-2005». В качестве материала для варианта бронебойного пулевого снаряда для нужд МВД применена сталь марки «Ст. У12А по ГОСТ 1435-99».
Для снаряжения был выбран один из вариантов предлагаемого патрона калибра 12/70. Было снаряжено в пластмассовые капсюлированные гильзы фирмы Шеддит калибра 12/70 (капсюль-воспламенитель СХ-2000) 5 штук патронов с пулевым снарядом (масса металлической поражающей части вместе с оперением 20 г, общая масса пулевого снаряда 25 г, наружный диаметр металлической поражающей части 11,8 мм) со следующими условиями заряжания: масса основного метального заряда 2,5 г (порох REX II), масса дополнительной части метательного заряда 1,2 г (порох Сунар 42). Общая масса метательного заряда составила 3,7 г. Дополнительная часть метательного заряда отделена от основного метательного заряда картонной диафрагмой с центральным отверстием диаметром 1,8 мм. Наружный диаметр диафрагмы 19 мм и толщина диафрагмы 1.5 мм. Гильзы патронов заделывались способом завальцовка. При завальцовке гильз патронов специальными закатными головками передний торец поражающей части, имеющей цилиндрическую полость диаметром 9 мм и глубиной 0,5 мм, выступал над торцом закатанного патрона на 5 мм. Однако наличие на торце металлической поражающей части цилиндрической полости обеспечило безопасность стрельбы даже из ружья МР-153, имеющего подствольный трубчатый магазин. Данная полость с выбранными геометрическими размерами не позволяет наколоть капсюль-воспламенитель одного патрона, находящегося в подствольном трубчатом магазине, торцом металлической поражающей части другого патрона, также находящегося в подствольном трубчатом магазине.
В результате отстрелов 5 штук патронов по предлагаемому изобретению из самозарядного ружья МР-153 с подствольным трубчатым магазином с измерением скорости полета на расстоянии 2,5 метров от дульного среза получено: средняя скорость 700 м/с. Максимальное давление эксплуатационных патронов не превысило прочности ружья МР-153, т.е. было менее 1050 бар.
Для демонстрации преимущества пулевого патрона по предлагаемому изобретению на КИС завода на баллистическом комплексе фирмы ООО «Прототипа-3М» были проведены баллистические испытания 5 патронов калибра 12/70 с пулей Совестра (масса 25,0 г) фирмы BFS Sauvestra Франция, известных как прототип и приобретенных в охотмагазине г.Новосибирска. Масса метательного заряда в приобретенных патронах составила 2.6 г. В результате баллистических испытаний патронов калибра 12/70 с пулей Совестра получено:
Скорость, средняя (расстояние 2,5 м)
- 569 м/с
Скорость, минимальная (расстояние 2,5 м)
- 553 м/с
Максимальное давление, среднее
- 1246 бар
Из анализа полученных экспериментальных данных видно, что патроны по предлагаемому изобретению обеспечивают начальную скорость пулевого снаряда 700 м/с (кинетическая энергия 6125 Дж) вместо 569 м/с (кинетическая энергия 4038 Дж), как у патронов по прототипу, т.е. увеличение скорости составило 23%. Увеличение кинетической энергии пулевого снаряда, величина которой играет основную роль в эффективности поражения пулевыми снарядами, составляет 51%.
В конкретном исполнении патрона по прототипу движущаяся по траектории сборка: металлическая поражающая часть 7 с оперением 9 имела такой диаметр и вес, что и аналогичная сборка патрона по прототипу, что обеспечило им идентичный баллистический коэффициент сопротивление воздуха. Длина сборки составляла 50 мм. Длина оперения составляет 18 мм. Наружный диаметр металлической поражающей части составлял 11,8 мм. Масса сборки составляет 20 г. Такие геометрические и весовые параметры сборки обеспечивают высокую поперечную нагрузку сборки: отношение массы сборки к площади ее миделева сечения. Поперечная нагрузка составляет 1800 г/см. Поэтому можно в первом приближение допустить, что дистанцию 100 м сборка: металлическая поражающая часть с оперением патрона по предлагаемому изобретению пролетит за время на 23% меньшее, чем для патрона, известного по прототипу. Приведенные оценки согласуются с расчетами, проведенными на баллистическом калькуляторе «Hawke Chair Gun Pro v.4.0.4» фирмы Hawke Sport Optics США. В связи с этим понижение траектории сборки при пролете дистанции 100 м уменьшится в первом приближении на 51% и составит 12 см, вместо заявленного понижения траектории для патрона по прототипу 18 см. Т.е. настильность траектории на дистанции 100 м улучшилась на 6 см и существенно приблизилась к настильности траектории пуль патронов к нарезным длинноствольным охотничьим ружьям. А от этой характеристики сильно зависит вероятность попадания в реальных условиях. Упрощенно можно сказать, что чем настильнее траектория, тем меньше влияет на вероятность попадания пулевого снаряда ошибка стрелка в определении дальности до цели. В быстроменяющихся условиях на охоте несложно ошибиться на 15-20 м, а для иных пулевых снарядов на дистанции свыше 50 м разница по высоте между точками попадания на 50 м и на 75 м составляет до 30 см - несложно и «промазать». Разница между точками попадания пулевого снаряда по предлагаемому изобретению составит в первом приближении всего 4 см - захочешь не промахнешься. Данный анализ подтверждает работоспособность и полезность предлагаемого изобретения.
Необходимость размещать внутри основного метательного заряда оперение большой длины (18 мм) при ограниченной общей массе метательного заряда требует увеличение массы основного метательного заряда ориентировочно в два раза. Т.е. как раз выполняется соотношение, что масса дополнительной части метального заряда составляет 45-55% от массы основного метательного заряда. В противном случае оперением будем не погружено полностью в порох основного метательного заряда, а опираться на диафрагмы с отверстием, что не допустимо.
Общеизвестным фактом является то, что для обеспечения высокой дульной кинетической энергии пулевого снаряда необходимо иметь высокую массу метательного заряда. В патроне по предлагаемому изобретению общая масса метального заряда составляет 3,7 г, в патроне по прототипу 2,6 г, т.е 1,42 раза меньше. Примерно на такую же величину (в 1.51 раза) различаются кинетические энергии пулевых снарядов. Это подтверждает полноту сгорания метательного заряда при стрельбе патроном, известным по прототипу, а также необходимость для обеспечения высоких начальных скоростей пулевых снарядов (не менее 700 м/с) иметь общую массу метательного заряда не менее 3,7 г. С учетом того что на дополнительную часть необходима третья часть общей массы, то масса основного метального заряда до быть не меньше 2,5 г. Поэтому при массе пулевого снаряда 25 г масса основного метального заряда должна быть не меньше 10% массы пулевого снаряда.
Важно отметить, что высокоскоростной пулевой патрон по предлагаемому изобретению является решением двойного назначения и может использоваться как для производства охотничьих и спортивных патронов, так и при изготовлении специальных патронов для нужд МВД России.