ПАТРОН ДЛЯ БЕСШУМНОЙ И ПОДВОДНОЙ СТРЕЛЬБЫ
CARTRIDGE FOR NOISELESS AND UNDERWATER FIRING

Изобретение относится к боеприпасам стрелкового и артиллерийского вооружения для бесшумной, беспламенной и бездымной стрельбы в воздушной и водной среде.
В настоящее время известны патроны для подводной стрельбы это СПС и МПС, патент RU 2122176 C1, 20.11.1998 г. (F42B 5/02, F41C 9/06). Данный патрон, содержащий гильзу, капсюль-воспламенитель, метательный пороховой заряд и пулю, имеющую корпус и головную часть с кавитатором, корпус пули выполнен калиберным и центрирующимся по каналу ствола. Как недостаток следует отметить выброс пузырьков газа при выстреле, большая длина патрона (более 25 калибров пули) и традиционные недостатки боевых параметров данного боеприпаса в воздушной среде - шум, пламя, дым, неустойчивый полет пули с малой эффективной дальностью стрельбы и большим рассеиванием на траектории.
Известен также патрон по патенту RU 2360210 C2, 20.01.2009 г. и по патенту RU 2318175 C2, 10.08.2006 г. В первом патенте предлагается классическая стабилизация пули для подводного стрелкового оружия, т.е. стрельба из нарезного оружия путем нанесения на корпус пули полимерного покрытия для врезания в нарезы. Во втором патенте пуля оснащается двумя ведущими поясками, а для сокращения длины патрона пуля установлена в гильзу с упором в ее дно. Хотя эти предложения и позволили уменьшить длину патрона и лучше стабилизировать пулю при движении в воде, но это не решило проблему эффективной стрельбы в воздушной среде (все равно достаточно большая длина пули - более 15-19 калибров, неустойчивый полет, низкая кучность стрельбы) и тем более не решается проблема бесшумной и скрытной стрельбы.
Известен патрон, частично отвечающий предъявляемым требованиям для воздушной среды. Например, патрон по патенту США US 4173186 A, 06.11.1979 г. Патрон содержит составную гильзу с сужающимся открытым концом (со скатом), метаемый заряд, пулю, установленную и зафиксированную в свободном конце гильзы, толкающий поршень, размещенный в гильзе и имеющий на боковой поверхности разгрузочную проточку, взаимодействующий с внутренним торцом пули, чашу, разделяющую метаемый заряд и толкающий поршень. К недостаткам данного патрона следует отнести сложный профиль суженной части гильзы и соответствующей ей части толкающего поршня, наличие дополнительных уплотнительных элементов, что ведет к усложнению технологии сборки патрона. Наличие длинного сплошного толкающего поршня требует большой энергии его торможения, кроме этого усложняется процесс экстракции стреляной гильзы, и как следствие заклинивание оружия.
Известен также патрон по патенту RU 2324140 C2, 10.05.2008 г., для бесшумной стрельбы, содержащий гильзу со скатом, капсюль-воспламенитель, поддон-обтюратор, имеющий разгрузочную кольцевую канавку, установленный в гильзе с натягом и с возможностью осевого перемещения и торможения о скат гильзы, в полости которого размещен метательный заряд, и пулю с ведущей и центрирующей частями, размещенную в гильзе и разъемно соединенную с поддоном-обтюратором, пуля выполнена из стального сердечника и внешней биметаллической оболочки с центрирующей и ведущей частями. Как недостаток следует отметить введение в конструкцию пули биметаллической оболочки, необходимой для работы в нарезном стволе, и сложное технологическое исполнение.
Известен патрон для бесшумной, беспламенной и бездымной стрельбы СП-4 по патенту RU 2059189 С1, 27.04.1996 г. В этом патенте, который выбран в качестве прототипа, патрон содержит гильзу, капсюль-воспламенитель, полый поддон-обтюратор толкающего типа, в полости которого размещен метательный заряд, и пулевой метаемый элемент из стали, выполненный с верхней ведущей частью и нижней центрирующей частью. Полый поддон-обтюратор разъемно соединен с пулевым метаемым элементом с помощью центрирующего выступа, выполненного на переднем торце поддона-обтюратора и входящего в соответствующую осевую глухую полость, выполненную на заднем торце пулевого метаемого элемента. При этом поддон-обтюратор выполнен с возможностью осевого хода, а также торможения и деформирования его боковой части о скат гильзы за счет выполнения в его передней части по окружности боковой поверхности, по крайней мере, одного кольцевого ребра и разгрузочной кольцевой проточки, расположенной за ребром. Поддон-обтюратор исполняет роль толкающего поршня и элемента для отсечки газов и запирания их в гильзе.
Как видно из анализа патронов для подводной стрельбы, так и патронов для бесшумного стрелкового вооружения основным их недостатком является проблема эффективной стабилизации метаемого элемента путем вращения вдоль продольной оси в различных средах (воздушной+водной).
Задачей предлагаемого технического решения является придание метательному элементу не только поступательного, но и одновременно вращательного движения в гильзе с эффективной отсечкой газов и запиранием их в гильзе, обеспечение эффективной стрельбы в воздушной и водной среде и возможностью вести стрельбу гладкоствольным оружием бесшумно.
Поставленная задача решается тем, что в патроне, содержащем гильзу со скатом, метательный заряд, капсюль-воспламенитель, метаемый элемент и поршень, поршень установлен в донной части гильзы с выступающими двумя кольцевыми коническими выступами, в сторону ската гильзы, один по внешней цилиндрической поверхности, другой по внутренней, соприкасающейся с метательным элементом. В центральной части торца поршня выполнено цилиндрическое углубление, на дне которого имеется выступ (или выступы) с наклонной боковой поверхностью. Также в поршне выполнены сквозные отверстия под углом наклона к горизонтальной плоскости поршня для прохода газов от метаемого заряда, размещенного по всему свободному объему гильзы. Метаемый элемент входит в цилиндрическое углубление на поршне и в своей донной части имеет паз (или пазы) с наклонной боковой поверхностью, в который разъемно входит аналогичный выступ (или выступы), расположенный на поршне. В конической части ската гильзы установлен кольцевой конический обтюратор с конической фаской по внутреннему диаметру в сторону поршня и, по крайне мере, с одним кольцевым ребром и кольцевой проточкой, а его конусная поверхность, обращенная в сторону поршня, сопрягается по поверхности с двумя кольцевыми коническими выступами на поршне.
На чертеже рис.1 изображен патрон для бесшумной и подводной стрельбы в разрезе. На рис.2 показан поршень в разрезе и как пример показан один из возможных видов проходных отверстий с различным центрирующим выступом (или выступами), между поршнем и метаемым элементом - рис.2а и рис.2б.
Патрон содержит гильзу со скатом 1, размещенный в ней метательный заряд 2 с кавитатором в головной части 11, в донной части гильзы капсюль-воспламенитель 3, на который опирается своей закругленной конусной вершиной, поршень 5. В передней части поршня 5 (обращенной к скату гильзы) по центру выполнено цилиндрическое углубление, на дне которого имеется выступ (или выступы) 7, который входит в аналогичный паз (или пазы) на метаемом элементе 4: например, эти выступы (пазы) могут быть выполнены по аналогии с профилем обычной или крестовой отвертки. Метаемый элемент 4 расположен по оси симметрии гильзы со скатом 1 и в передней части центрируется кольцевым коническим обтюратором 6, фиксируемым в конической части ската гильзы 1. Кольцевой конический обтюратор 6 сделан из пластического материала, может деформироваться, на внутренней цилиндрической поверхности выполнена коническая фаска обращенной в сторону поршня и по крайней мере выполнено одно кольцевое ребро и кольцевая проточка в месте контакта с цилиндрической поверхностью метательного элемента 4. В поршне 5 выполнены сквозные отверстия 8 для прохода газов от метательного заряда 2. Основным принципом исполнения отверстий 8 может быть принцип вентилятора, когда газовый поток изменяет направление (закручивается) и тем самым, воздействуя на поршень, вращает его. На поршне 5, в сторону ската гильзы 1, выступают два кольцевых конических выступа, один по внешней цилиндрической поверхности 9, другой по внутренней 10 (соприкасающейся с метательным элементом) и их конусная поверхность по наклону сопрягается с поверхностью кольцевого конического обтюратора.
Принцип работы патрона для бесшумной и подводной стрельбы следующий. Образующиеся при разбитии капсюля-воспламенителя 3 и воспламенении порохового метательного заряда 2 газы смещают поршень 5, который толкает впереди себя метаемый элемент 4 и разгоняет его до необходимой скорости. При этом воспламенение метательного заряда 2 происходит по всему объему, так как в поршне 5 есть сквозные отверстия 8 и давление пороховых газов воздействует также на деформируемый кольцевой конический обтюратор 6. Кольцевой конический обтюратор 6 обжимает цилиндрический корпус метательного элемента 4, не давая прорываться наружу пороховым газам, и одновременно центрирует движение метательного элемента 4. При движении поршня 5 газы из передней полости гильзы начнут проходить через отверстия 8 в донную часть, а так как отверстия конструктивно выполнены под углом наклона к горизонтальной плоскости поршня по принципу вентилятора, начнется вращение поршня 5. В свою очередь поршень 5 через выступ (или выступы) 7, который входит в аналогичный паз (или пазы) на метаемом элементе 4, начнет не только толкать метательный элемент 4, но и вращать его. Таким образом, метательный элемент 4 получает необходимую поступательную скорость и угловое вращение для стабилизации полета. При достижении поршнем 5 кольцевого конического обтюратора 6 он тормозится. Процесс торможения поршня 5 начинается в момент удара кольцевого внутреннего выступа 10, через коническую фаску, в кольцевой конический обтюратор 6. Почти одновременно с ударом кольцевого внутреннего выступа 10, происходит удар кольцевого внешнего выступа 9 и их взаимодействие с кольцевым коническим обтюратором 6, что приводит к его радиальной деформации и потере кинетической энергии поршнем 5 с его остановкой. При этом кольцевой внутренний выступ 10, имея коническую форму, входит в коническую фаску, на кольцевом коническом обтюраторе 6, отсекает пороховые газы и запирает их, в гильзе. В момент начала торможения поршня 5 метаемый элемент 4 отделяется от поршня 5 и по инерции продолжает свое поступательно-вращаемое движение в канале ствола, а затем на траектории.
В зависимости от угла наклона сквозных отверстий на поршне обеспечивается высокая угловая скорость метаемого элемента - более 1000 оборотов в секунду, что эффективно стабилизирует метаемый элемент и повышает дальность и точность стрельбы. А отсечка газов в гильзе и обеспечение начальной скорости пули не более 320 м/с дает возможность вести стрельбу скрытно и бесшумно.
Метаемый элемент предпочтительно рекомендуется выполнять калиберным и, если вести стрельбу в водной среде, с кавитатором 11 в головной части. С целью снижения трения и обеспечения стабильных баллистических характеристик рекомендуется внешнюю цилиндрическую поверхность поршня и метаемого элемента покрывать защитно-антифрикционным покрытием.
Наличие кавитатора на метаемом элементе обеспечивает устойчивое движение в воде при кавитационном характере ее обтекания (Седов Л.И. «Плоские задачи гидродинамики и аэродинамики». Госиздательство, М., 1950, с.221-230). В зависимости от угловой скорости метаемого элемента диаметр кавитатора можно снижать до значений 0,1d, где d - калибр метаемого элемента, что позволит обеспечить большую дальность и эффективную скорость стрельбы в различных средах. Это объясняется тем, что каверна - это тоже воздушная среда, а наша пуля, вращаясь с высокой угловой скоростью, более стабильно идет в каверне, с сохранением устойчивого движения и при этом по современным расчетам, размер каверны за счет высокой угловой скорости кавитатора тоже больше. Высокая угловая скорость метаемого элемента, с учетом его упора через поршень в дно гильзы, позволит уменьшать длину патрона, для подводной стрельбы, до значений (6-8)d. В качестве положительного дополнительного эффекта можно отметить отсутствие выброса пузырьков газов при стрельбе в воде.
Таким образом, предлагаемая конструкция патрона обеспечивает скрытность, бесшумность и эффективное применение его в воздушной и водной средах и позволяет отказаться от нарезного ствола, что упрощает конструкцию оружия. Также снижаются массогабаритные характеристики самого патрона за счет эффективного размещения метательного заряда, а введение кольцевого конического обтюратора более эффективно тормозит поршень при ударе о скат гильзы.