ЗАТВОРНЫЙ МЕХАНИЗМ АВТОМАТИЧЕСКОГО ОГНЕСТРЕЛЬНОГО ОРУЖИЯ

Полезная модель относится к области стрелкового оружия, а именно к конструкции полусвободных затворов с подвижно установленными на них скользящими запирающими элементами, выполненными в виде роликов.
Известен запирающий механизм стрелкового оружия, содержащий затвор, включающий остов и личинку с симметрично установленными на ней парой роликов, имеющих возможность взаимодействия с наклонными поверхностями упора ствольной коробки, остова, а также с упорной поверхностью личинки (см., например, описание к патенту Германии №955392 с приоритетом от 25.06.1943 г. и описание к дополнительному патенту Германии №976428 с приоритетом от 30.06.1944 г.). Данное техническое решение было реализовано в экспериментальном пулемете MG 45. Как следует из иллюстраций к патентам, передаточное отношение между личинкой и остовом составляет примерно 1:1,5, что, как показала практика, является недостаточным для раскрытия потенциала полусвободных затворов с роликовыми запирающими элементами и снижения металлоемкости затвора.
Дальнейшее развитие механизм запирания с симметрично расположенными на полусвободном затворе роликами получил благодаря инженерам фирмы Mauser, в частности, Людвигу Форгримлеру (см., например, описание к патенту Швейцарии №367086 с приоритетом от 24.11.1956 г.), технические решения которого были реализованы, в частности, в экспериментальных штурмовых винтовках Gerät 06H и Stgw.45, а позднее, в семействе стрелкового оружия фирм СЕТМЕ и Heckler & Koch. Благодаря монтажу на остове затвора легко заменяемых запирающих наконечников с разными по величине углами схождения упорных поверхностей, взаимодействующих с роликами, оружие фирмы Heckler & Koch может быть легко адаптировано к изменению мощности боеприпаса или длины ствола. При этом более не требуется вносить никаких других изменений в затворную группу, масса которой остается неизменной. Однако основное передаточное отношение между личинкой и остовом, например в штурмовых винтовках типа G3, составляет примерно 1:4 и существенного его увеличения, для снижения металлоемкости затвора, при подобной конструкции добиться затруднительно.
Также, большое влияние на развитие механизма запирания с симметрично расположенными на полусвободном затворе роликами оказал инженер фирмы SIG Рудольф Амслер (см., например, описания к патентам Швейцарии №339540 с приоритетом от 13.05.1955 г.; №350225 с приоритетом от 05.04.1957 г.; №362341 с приоритетом от 16.10.1958 г.), технические решения которого были реализованы, в частности, в штурмовой винтовке Stgw.57 (SIG 510) и едином пулемете SIG 710-3. В отличие от конструкции Форгримлера, во вкладыше ствольной коробки штурмовой винтовки Stgw.57 (SIG 510) выполнены технологически простые дугообразные в плане пазы под ролики, которые, в свою очередь, имеют возможность при запирании и отпирании затвора поворачиваться на установленных на личинке затвора качающихся элементах, выполненных в виде одноплечих рычагов (см. наставление швейцарской армии 53.100d «Das Sturmgewehr 57 und die Gewehrgranaten 58» от 15.12.1968, стр. 23, рис. 16, поз. 44). Передаточное отношение между личинкой и остовом затвора штурмовой винтовки Stgw.57 (SIG 510), в процессе отпирания затвора изменяется, но в среднем также составляет 1:4 и существенного его увеличения, для снижения металлоемкости затвора, при подобной конструкции добиться также затруднительно.
1
2
1
2
Известно автоматическое огнестрельное оружие, включающее затворный механизм массивного типа с усилителем силы инерции, включающим две или более систем ускорения, устроенных последовательно от головы затвора, причем каждая система включает массивный элемент и передающий вращающийся элемент, использующийся для запирания затвора, а также, вместе с соответствующими наклоненными поверхностями, несущий функцию ускорения следующего массивного элемента затвора (см., например, описание к патенту Германии №1286943 с приоритетом от 24.01.1967 г.). Описанный затворный механизм с двумя системами ускорения мог быть реализован, например, на базе штурмовой винтовки Heckler & Koch G3. Благодаря двум системам ускорения, результирующее передаточное отношение между личинкой и элементом затворной рамы достигает примерно 1: 9.8 (передаточное число 9.8), причем первая система ускорения обеспечивает передаточное отношение 1:4 (передаточное число 4), а вторая - 1: 2.45 (передаточное число 2.45). Результирующее передаточное число k получается как произведение передаточных чисел первой k и второй k систем ускорения k=k⋅k. Однако из-за выполнения передающих роликов примерно одного размера, работа второй системы ускорения прекращается значительно раньше, чем закончится работа первой системы ускорения. Если принять величину безопасного выхода дна гильзы из патронника ствола при отпирании в 2 мм (до момента покидания пулей ствола), то при равных диаметрах роликов первой и второй систем ускорения, а также при передаточном числе первой системы ускорения 1:4, получится, что вторая система ускорения закончит работу при величине выхода гильзы из патронника ствола в 0,5 мм. Такое техническое решение не раскрывает полноту возможностей использования второй системы ускорения вследствие необходимости вписывания в габариты штурмовой винтовки типа Heckler & Koch G3 и не позволяет существенно уменьшить массу затворной группы.
Целью полезной модели является создание затворного механизма автоматического стрелкового оружия с двумя системами ускорения, конструкция которого позволила бы добиться существенного снижения массы затворной группы.
1
2
2
1
Для этого в затворном механизме автоматического огнестрельного оружия с усилителем силы инерции, включающем две системы ускорения, установленные последовательно от головы затвора, где каждая система включает ведущий элемент, а также передающий элемент, выполненный в виде цилиндрического ролика, имеющего возможность взаимодействия с поверхностью ведущего элемента, упорной поверхностью и поверхностью ведомого элемента, обеспечивая ускорение отката последнего, величина радиуса ролика R в первой от головы затвора системе ускорения меньше величины радиуса ролика R второй системы ускорения, а величина базового участка S пути выката ролика второй системы ускорения выполнена больше величины базового участка S пути выката ролика первой системы ускорения.
Базовым участком пути выката ролика является участок упорной поверхности паза под ролик от линии контакта с ним ролика, при запертом положении затвора, до линии края паза. В случае выполнения упорных поверхностей паза и запирающего наконечника плоскими наклонными, при скольжении ролика по базовому участку, передаточное число остается постоянным. При приходе ролика в положение, когда линия его контакта ложится на край паза, происходит поворот ролика вокруг линии края паза, при этом передаточное число снижается до 1 и затвор полностью отпирается.
2
1
1
1
1
2
Возможно также такое конструктивное выполнение затворного механизма, когда упорные поверхности первой и второй систем ускорения выполнены в ствольной коробке плоскими наклонными и соблюдается условие S⋅cosβ ≥ k⋅S⋅cosα, где β является углом упорной поверхности второй системы ускорения, α - углом упорной поверхности первой системы ускорения, a k - передаточным числом первой системы ускорения. Высота ролика h первой системы ускорения может быть больше высоты ролика h второй системы ускорения.
Возможно также такое конструктивное выполнение затворного механизма, когда упорные поверхности первой и второй систем ускорения выполнены плоскими наклонными, наклонная упорная поверхность первой системы ускорения выполнена в ствольной коробке, а ролик второй системы ускорения располагается в пазу, образованном упорной наклонной поверхностью задней части личинки и торцевой поверхностью остова, имеет возможность взаимодействия с этими поверхностями, а также с наклонной поверхностью затворной рамы, причем соблюдается условие , где δ является углом торцевой поверхности остова, γ - углом упорной наклонной поверхности задней части личинки, а  - величиной безопасного выхода донной части гильзы из патронника ствола при отпирании (приблизительно 2 мм).
Предложенное конструктивное выполнение затворного механизма позволяет полностью раскрыть потенциал второй системы ускорения, поскольку прекращение работы первой и второй систем ускорения происходит почти одновременно, что дает возможность обеспечить высокое результирующее передаточное число между личинкой и затворной рамой (примерно 10 и выше) и существенно снизить массу затворной группы.
В работе первой системы ускорения в качестве ведущего звена участвует личинка затвора, передающая усилие через ролик на остов затвора, являющийся ведомым звеном.
В работе второй системы ускорения в качестве ведущего звена участвует остов затвора, передающий усилие через ролик на затворную раму, являющуюся ведомым звеном.
На фиг. 1 - запертое положение затвора (парные ролики первой системы ускорения и одинарный ролик второй системы ускорения), схема;
на фиг. 2 - фиг. 5 - этапы отпирания затвора и отката его элементов;
на фиг. 6 - запертое положение затвора (первая система ускорения повернута вокруг продольной оси затвора на 90° относительно второй системы ускорения), схема;
на фиг. 7 - незапертое положение затвора (первая система ускорения повернута вокруг продольной оси затвора на 90° относительно второй системы ускорения), схема;
на фиг. 8 - запертое положение затвора (первая и вторая системы ускорения с парными роликами), схема;
на фиг. 9 - незапертое положение затвора (первая и вторая системы ускорения с парными роликами), схема;
на фиг. 10 - сечение А-А на фиг. 8;
на фиг. 11 - сечение Б-Б на фиг. 8;
на фиг. 12 - сечение В-В на фиг. 8;
на фиг. 13 - сечение Г-Г на фиг. 9;
на фиг. 14 - запертое положение затвора (вторая система ускорения выполнена с одинарным роликом, располагающимся в пазу, образованном упорной наклонной поверхностью задней части личинки и торцевой поверхностью остова), схема;
на фиг. 15 - фиг. 17 - этапы отпирания затвора и отката его элементов;
на фиг. 18 - запертое положение затвора (первая система ускорения с роликами на одноплечих поворотных рычагах), схема;
на фиг. 19 - незапертое положение затвора (первая система ускорения с роликами на одноплечих поворотных рычагах), схема;
на фиг. 20 - примерные графики изменения величины результирующего передаточного числа в зависимости от положения личинки затвора.
Затворный механизм автоматического огнестрельного оружия с усилителем силы инерции включает две системы ускорения, установленные последовательно от головы затвора, причем в работе первой системы ускорения в качестве ведущего звена участвует личинка затвора 1, передающая усилие от донца гильзы 2 через ролик 3 на остов 4 затвора, являющийся ведомым звеном, а в работе второй системы ускорения в качестве ведущего звена участвует остов 4 затвора, передающий усилие через ролик 5 на затворную раму 6, являющуюся ведомым звеном.
Пример 1
Рассмотрим работу затворного механизма, оснащенного парными роликами первой системы ускорения и одинарным роликом второй системы ускорения (см. фиг. 1 - фиг. 5). Упорные поверхности первой и второй систем ускорения выполнены в ствольной коробке плоскими наклонными. Для упрощения схем, элементы спускового механизма не показаны, а стрельба ведется с заднего шептала.
2
1
1
Патрон в патроннике, затвор заперт (ролики 3 и 5 соответственно первой и второй систем ускорения находятся в соответствующих пазах ствольной коробки 7), затворная рама 6 достигла своего крайнего переднего положения и своей поверхностью воздействует на торец ударника 8, перемещая его вперед. Ударник 8 своим передним концом накалывает капсюль патрона (см. фиг. 1). Происходит выстрел. Пуля начинает движение по каналу ствола 9. При этом гильза патрона стремится переместиться в противоположном направлении и своим донцем передает усилие на личинку 1 затвора. Стремясь сдвинуться назад, личинка 1 взаимодействует с роликами 3 первой системы ускорения. Ролики 3 начинают сходиться, скользя по наклонным упорным поверхностям ствольной коробки 7. Поскольку ролики 3 также взаимодействуют с поверхностями запирающего наконечника остова 4 затвора, он при схождении роликов 3 начинает ускоряться относительно личинки 1 затвора. Остов 4 затвора является ведущим звеном второй системы ускорения и, при движении назад, передает усилие на ролик 5. Ролики 5 начинают скользить по наклонной упорной поверхности ствольной коробки 7. Ролики 5 также взаимодействуют с наклонной поверхностью переднего конца затворной рамы 6, которая при выкате ролика 5 начинает ускоряться относительно остова 4 затвора (см. фиг. 2 - фиг. 5). Полное отпирание затвора происходит при безопасном давлении в канале ствола, когда пуля уже покинула ствол. Поскольку соблюдается условие S⋅cosβ ≥ k⋅S⋅cosα, прекращение работы первой и второй систем ускорения происходит почти одновременно, что дает возможность обеспечить высокое результирующее передаточное число между личинкой и затворной рамой (примерно 10 и выше) и, как показали расчеты, существенно снизить массу затворной группы, особенно затворной рамы.
Пример 2
Рассмотрим работу затворного механизма, оснащенного парными роликами первой системы ускорения и одинарным роликом второй системы ускорения (см. фиг. 14 - фиг. 17). Упорные поверхности первой и второй систем ускорения выполнены плоскими наклонными, наклонная упорные поверхности первой системы ускорения выполнены в ствольной коробке 7, а ролик 5 второй системы ускорения располагается в пазу, образованном упорной наклонной поверхностью задней части личинки 1 и торцевой поверхностью остова 4, имеет возможность взаимодействия с этими поверхностями, а также с наклонной поверхностью затворной рамы 6. Для упрощения схем, элементы спускового механизма не показаны, а стрельба ведется с заднего шептала.
Патрон в патроннике, затвор заперт (ролики 3 первой системы ускорения находятся в соответствующих пазах ствольной коробки 7, а ролик 5 второй системы ускорения располагается в пазу, образованном упорной наклонной поверхностью задней части личинки 1 и торцевой поверхностью остова 4), затворная рама 6 достигла своего крайнего переднего положения и своим выступом воздействует на торец ударника 8, перемещая его вперед. Ударник 8 своим передним концом накалывает капсюль патрона (см. фиг. 14). Происходит выстрел. Пуля начинает движение по каналу ствола 9. При этом гильза патрона стремится переместиться в противоположном направлении и своим донцем передает усилие на личинку 1 затвора. Стремясь сдвинуться назад, личинка 1 взаимодействует с роликами 3 первой системы ускорения. Ролики 3 начинают сходиться, скользя по наклонным упорным поверхностям ствольной коробки 7. Поскольку ролики 3 также взаимодействуют с поверхностями запирающего наконечника остова 4 затвора, он при схождении роликов 3 начинает ускоряться относительно личинки 1 затвора. Остов 4 затвора является ведущим звеном второй системы ускорения и, при движении назад, своей задней торцевой поверхностью передает усилие на ролик 5. Ролики 5 начинают скользить по наклонной упорной поверхности задней части личинки 1. Ролики 5 также взаимодействуют с наклонной поверхностью переднего конца затворной рамы 6, которая, при выкате ролика 5, начинает ускоряться относительно остова 4 затвора (см. фиг. 15 - фиг. 17). Полное отпирание затвора происходит при безопасном давлении в канале ствола, когда пуля уже покинула ствол. Поскольку соблюдается условие , прекращение работы первой и второй систем ускорения происходит почти одновременно, что дает возможность обеспечить высокое результирующее передаточное число между личинкой и затворной рамой (примерно 10 и выше) и, как показали расчеты, существенно снизить массу затворной группы, особенно затворной рамы.
Таким образом, предложенное конструктивное выполнение затворного механизма позволяет полностью раскрыть потенциал второй системы ускорения, поскольку прекращение работы первой и второй систем ускорения происходит почти одновременно, что дает возможность обеспечить высокое результирующее передаточное число между личинкой и затворной рамой (примерно 10 и выше) и существенно снизить массу затворной группы.