Глушитель для огнестрельного оружия

Полезная модель относится к многокамерным глушителям расширительного типа, предназначенным для механического подавления звука при выстреле из стрелкового оружия с малым демаскирующим действием.
Дульные многокамерные устройства расширительного типа представляют собой надульные насадки на стандартное оружие, в которых поперечные диафрагмы делили внутренний объем корпуса устройства на отдельные отсеки -расширительные камеры. Действие большинства из них основано на рассмотрении потока пороховых газов как идеального газа, подчиняющегося законам Бойля-Мариотта и Гей-Люссака. Закон Бойля-Мариотта выражается уравнением состояния идеального газа. Согласно ему, произведение величин давления и объема данной массы газа прямо пропорционально его температуре. Таким образом, уменьшения давления потока пороховых газов - а значит и снижения уровня звука выстрела - можно достигнуть увеличением их объема и снижением температуры перед выходом в атмосферу. Пороховые газы, двигаясь вслед за пулей, последовательно расширяясь и охлаждаясь в камерах глушителя, постепенно теряли свою энергию, существенно снижая звуковое давление на выходе устройства и снижая вспышку выстрела.
Так, известен глушитель расширительного типа для огнестрельного оружия, содержащий корпус в виде шовной трубы, несущей по торцам вваренные в эту трубу втулки, одна из которых выполнена с отверстием для пули, а другая - с отверстием для ввода в полость трубы ствола огнестрельного оружия, в средней части трубы закреплена втулка для вворачивания ствола оружия со стороны дульного среза последнего, разделяющая полость трубы на две камеры, первая из которых, расположенная до дульного среза оружия, сообщена со второй, расположенной после дульного среза оружия, через каналы во втулке, используемой для вворачивания ствола оружия, а во второй камере в направлении от дульного среза оружия закреплена образующая первую расширительную камеру приваренная к стенке трубы конусообразная перегородка с центральным отверстием для пули, и ряд прикрепленных к стенке трубы перегородок с центральным отверстием для пули, которые расположены друг за другом и в направлении к отверстию для пули в торце корпуса и выполнены полутороидальной формы каждая для образования ряда последовательно расположенных дополнительных расширительных камер (см. например, "Sporting and Target Rifles, Owner's Manual", компании JACKSON RIFLES, август 2008 - (глушители модели T4 и Т8, руководство пользователя), выложенное в сети Интернет по адресу: http://iacksonrifles.com/zz-silencers/files/t8-t4-manual).
Недостатками известного глушителя является: затруднительный отвод нагретых пороховых газов из-за конструкции дефлекторов; затруднительный отвод пороховых газов из расширительной камеры из-за конструкции рефлектора, что приводит к избыточному увеличению давления в возвратном механизме на автоматическом и полуавтоматическом оружии; низкий ресурс глушителя из-за конструкции рефлектора и корпуса, приводящее к деформации и выходу из строя всей конструкции.
Считается, что с увеличением количества камер повышается и эффективность глушения. Однако часть пороховых газов всегда опережают пулю и так как диаметр отверстий в поперечных перегородках больше диаметра пули, часть газов истекает из глушителя со сверхзвуковой скоростью, что несколько снижает эффективность данных устройств. Например, следует учитывать причины возникновения шума, который создается в момент выталкивания воздуха из ствола пулей и пороховыми газами, прорывающимися в зазор между пулей и стволом, и возникновения ударной (баллистической) волны от пули, покидающей ствол со сверхзвуковой скоростью. Давление пороховых газов в стволе достигает 200 атмосфер, а температура - 1000 градусов. Газы, вылетая вслед за пулей, мгновенно расширяются с оглушительным грохотом. Из этих рассуждений становится ясно, что выстрел будет намного тише, если уменьшить скорость пули, сделать ее дозвуковой, а также, согласно расчетам, снизить давление пороховых газов на выходе из ствола примерно в сто раз, а температуру более чем в тридцать раз. Эта задача до настоящего времени окончательно не решена.
В известной конструкции все перегородки в камере, распложенной после дульного среза оружия, выполнены в виде одинаковых по конструкции однотипных элементов мембранного типа (то есть тонкостенных перегородок (полутороидальной формы). Эти перегородки расположены на расстоянии друг от друга и последовательно в ряду с образованием последовательно расположенных расширительных миникамер. При этом первая в ряду перегородка (так называемый рефлектор) расположена на большем расстоянии от дульного среза оружия, чем остальные перегородки между собой. При выстреле в камере до первой перегородки возникает первичное давление максимальной величины (до 200 атмосфер), которое формируется скачкообразно и мгновенно. Вектор роста этого давления, представляющего собой ударную волну, направлен на поверхность мембраны первой перегородки. На этой перегородке формируется высокое удельное давление и перенаправление вектора волны за счет того, что поверхность стенки этой перегородки выполнена полутороидальной формы. По закону Паскаля в замкнутой полости давление газа во все стороны одинаково, поэтому газовый поток перенаправляется в расширительную камеру, расположенную за дульным срезом оружия. Объем этой камеры примерно занимает 50% от общего объема внутренней полости глушителя. В связи с этим отток газов из камеры до первой перегородки снижает первичное давление на выходе через отверстие для пули в этой первой перегородке. Но в момент вылета пули температура газов в первой камере достаточно высока (до 1000 градусов) и это приводит к быстрому разогреву стенки первой перегородки мембранного типа. Так как толщина стенки этой перегородки существенно меньше толщины стенки трубы корпуса (по сути, отсутствует теплоотвод через корпус), то перегородка, выполненная из стали, теряет в достаточной степени упругость для восстановления формы и деформируется. Эти объясняются отказы глушителя по причине смещения отверстия для вылета пули в первой перегородке. После выстрела давление в расширительных камерах понижается до атмосферного, но это не влияет на понижение температуры разогрева перегородки. При многократных (в виде очереди) выстрелах деформация первой перегородки усиливается вплоть до выхода ее из строя.
Первая перегородка несет на себе приваренный к ней диффузор со сквозным отверстием для пролета пули. Но из-за того, что перегородка теряет свою форму, нарушается соединение диффузора с мембраной, что приводит к отрыву диффузора от стенки перегородки. В результате глушитель становится неработоспособным.
Часть давления вместе с ударной волной пройдя первую перегородку, попадает в последовательно расположенные расширительные миникамеры. В каждой миникамере ее объем заполняется газом и оказывает давление на смежно распложенные стенки перегородок. При одиночном выстреле заполнившие полости миникамер газы под давлением быстро снижают это давление до атмосферного за счет естественного перетока порохового газа через отверстия для пули в атмосферу. Но при стрельбе очередью или с малыми интервалами между выстрелами пороховые газы не успевают покинуть миникамеры и при каждом последующем выстреле давление в миникамере скачкообразно повышается. Но суть процесса в том. что каждая последующая порция пороховых газов, находящихся под высоким давлением поступает в миникамеру, полость которой уже находится под высоким давлением от пороховых газов предыдущего выстрела. Иначе говоря, миникамеры становятся запертыми для доступа последующих газов. Это приводит к двум негативным последствиям. Первое - так как перегородки, образующие миникамеры в зоне после дульного среза оружия, одновременно находятся под высоким давлением со стороны полости предыдущей камеры и более низким давлением в собственной полости, то на перегородку действует деформирующая ее сила, равная разнице между этими давлениями. При этом эта сила имеет волнообразный характер. Это приводит к деформации перегородок, когда они находятся в разогретом состоянии. Второе - это то, что миникамеры заперты и поток пороховых газов уходит вместе с пулей через сквозные отверстия в перегородках наружу с мгновенным расширением, провоцирующим оглушительный грохот (звук выстрела).
Если в целом оценить эффективность известного глушителя, то можно сказать, что его свойства по понижению звуковой волны выстрела понижаются при стрельбе очередью из-за того, что расширительные камеры переходят в режим запертых давлением в них полостей. При этом высокое давление пороховых газов создается и в пулевом канале ствола (по закону Паскаля), что создает увеличенное давление в возвратном механизме на автоматическом и полуавтоматическом оружии. Единственный путь по снижению давления в камерах - это выход газов через отверстия для пули. Но именно это отверстие и является причиной формирования сверхзвуковой волны. Кроме того, снижение звуковой волны прямо зависит от температуры газов, которая должна понижаться от дульного среза оружия до выходного отверстия из глушителя. А это возможно только при обеспечении теплообмена газа. Но в запертых миникамерах идет процесс постоянного подогрева газов от потока газов следующего выстрела. Поэтому известный глушитель может нормально функционировать только для оружия в режиме одиночного выстрела (то есть с перерывами между выстрелами). А для автоматического и полуавтоматического оружия такой глушитель быстро теряет ресурс и не проявляет в должной мере те качества по уменьшению давления потока пороховых газов (для снижения уровня звука выстрела), которые пользователь ожидает получить от применения глушителя в соответствии с его функциональным назначением.
Задачей полезной модели является устранение указанных недостатков и повышение ресурса глушителя.
Поставленные задачи решаются изменением конструкции узлов и деталей указанного глушителя, а именно: в конструкции дефлекторов выполнены отверстия позволяющие отводить нагретые пороховые газы вдоль внутренней поверхности корпуса глушителя; в конструкции рефлектора выполнены отверстия для понижения избыточного давления на возвратный механизм автоматического и полуавтоматического оружия; для увеличения ресурса и надежности, изделие выполнено в виде монолитной сварной конструкции с бесшовной корпусной деталью и большей толщиной рефлектора по сравнению с дефлекторами.
Полезная модель направлена на достижение технического результата, заключающегося в повышении эксплуатационного ресурса глушителя за счет обеспечения перетекания газов из всех расширительных камер, расположенных после дульного среза оружия, в расширительную камеру за дульным срезом оружия.
Указанный технический результат достигается тем, что в глушителе для огнестрельного оружия, содержащем корпус в виде бесшовной трубы, несущей по торцам вваренные в эту трубу втулки, одна из которых выполнена с отверстием для пули, а другая - с отверстием для ввода в полость трубы ствола огнестрельного оружия, в средней части трубы закреплена втулка для вворачивания ствола оружия со стороны дульного среза последнего, разделяющая полость трубы на две камеры, первая из которых, расположенная до дульного среза оружия, сообщена со второй, расположенной после дульного среза оружия, через каналы во втулке, используемой для вворачивания ствола оружия, а во второй камере в направлении от дульного среза оружия закреплена образующая первую расширительную камеру приваренная к стенке трубы конусообразная перегородка (рефлектор) с центральным отверстием для пули, и ряд прикрепленных к стенке трубы перегородок с центральным отверстием для пули (дефлекторы), которые расположены друг за другом и в направлении к отверстию для пули в торце корпуса и выполнены полутороидальной формы каждая для образования ряда последовательно расположенных дополнительных расширительных камер, стенка конусообразной перегородки выполнена по толщине больше толщины стенок других перегородок и наклонной с расположением мнимой вершины конуса в сторону первой камеры для направления потока газов в сторону отверстий, выполненных в стенке конусообразной перегородки, и в сторону каналов во втулке, используемой для вворачивания ствола оружия, при этом в стенках перегородок полутороидальной формы выполнены в зонах их прикрепления к трубе отверстия для формирования каналов, сообщающих между собой дополнительные расширительные камеры и эти камеры с первой расширительной камерой, а в стенках перегородок выполнены несоосные между собой отверстия, расположенные неконцентрично друг другу.
Указанные признаки являются существенными и взаимосвязаны с образованием устойчивой совокупности существенных признаков, достаточной для получения требуемого технического результата.
Настоящая полезная модель поясняется конкретным примером исполнения, который, однако, не является единственно возможным, но наглядно демонстрирует возможность достижения требуемого технического результата.
На фиг. 1 изображен продольный разрез глушителя
фиг. 2 - сечение А-А по фиг. 1;
фиг. 3 - сечение Б-Б по фиг. 1;
фиг. 4 - вариант исполнения первой перегородки.
Согласно заявленной полезной модели рассматривается устройство глушителя расширительного типа для огнестрельного оружия.
В общем случае, глушитель расширительного типа для огнестрельного оружия, в том числе автоматического и полуавтоматического, содержит корпус в виде бесшовной трубы, несущей по торцам вваренные в эту трубу втулки, одна из которых выполнена с отверстием для пули, а другая - с отверстием для ввода в полость трубы ствола огнестрельного оружия.
В средней части трубы закреплена втулка для вворачивания ствола оружия со стороны дульного среза последнего, разделяющая полость трубы на две камеры, первая из которых, расположенная до дульного среза оружия, сообщена со второй, расположенной после дульного среза оружия, через каналы во втулке, используемой для вворачивания ствола оружия. Первая камера, охватывающая ствол оружия, является основной расширительной камерой и может по объему занимать до 50% от общего объема полости корпуса. Эта камера используется для приема большей части потока пороховых газов в начальный момент вылета пули из ствола.
Во второй камере в направлении от дульного среза оружия закреплена образующая первую расширительную камеру приваренная к стенке трубы конусообразная перегородка с центральным отверстием для пули.
За конусообразной перегородкой расположен ряд прикрепленных к стенке трубы корпуса перегородок с центральным отверстием для пули каждая, которые расположены друг за другом и в направлении к отверстию для пули в торце корпуса и которые выполнены в полутороидальной форме каждая для образования ряда последовательно расположенных дополнительных расширительных камер. Эти расширительные камеры или миникамеры используются для постепенного снижения давления выходящего потока пороховых газов и снижения температуры этого потока.
Особенностью полезной модели является то, что стенка конусообразной перегородки (рефлектора) выполнена по толщине больше толщины стенок других перегородок (дефлекторов). При этом эта стенка расположена наклонно с условным расположением мнимой вершины конуса в сторону первой расширительной камеры. Большая толщина стенки рефлектора позволила отказаться от диффузора как от отдельной детали, привариваемой к рефлектору. Его (диффузора) функции выполняет сама форма рефлектора, обеспечивая как необходимую прочность для приема удара пороховых газов, так и их задание направления их движения и отражения.
А в стенках перегородок полутороидальной формы в зонах их прикрепления к трубе выполнены отверстия для формирования расположенных вдоль образующей корпус трубы каналов, сообщающих между собой дополнительные расширительные камеры и эти камеры с первой расширительной камерой.
Ниже приводится конкретный пример исполнения предложенного устройства (фиг. 1-4).
Предлагаемый глушитель для огнестрельного оружия имеет сварную монолитную конструкцию. Глушитель имеет корпус в виде бесшовной корпусной детали в виде стальной трубы 1 в торцы которой вварены втулки 2 и 3. Первая втулка 2 имеет центральное отверстие для вылета пули и вварена в трубу корпуса с одного ее торца, а вторая втулка 3 вварена в трубу с противоположного торца и выполнена со сквозным отверстием для ввода в полость трубы ствола огнестрельного оружия. Диаметр сквозного отверстия втулки 3 выбирается из условия свободного ввода через него ствола оружия. После этого, во втулку вворачивается декоративное резьбовое кольцо для плотного укрепления этой втулки на стволе оружия и герметизации полости трубы со стороны вваренной втулки 3. Выполнение трубы бесшовной является существенным, так как при таком исполнении обеспечивается равнопрочность трубы как корпуса. При выполнении трубы со швом в линии шва наблюдаются концентраторы напряжения, что снижает прочность корпуса.
Внутри трубы 1 корпуса в средней ее части закреплена (приварена к стенке трубы) втулка 4 с внутренней резьбой 6 для вворачивания ствола 7 оружия со стороны дульного среза последнего. Таким образом, глушитель как бы одевается на ствол оружия и ствол является опорой корпуса глушителя, сцентрированного с линией вылета пули. Для исключения влияния температуры пороховых газов на ствол оружия внутри трубы за срезом закреплена сваркой 8 на втулке 3 и сваркой 9 на втулке 4 трубчатая обечайка 10, образующая со стенкой корпуса в зоне за дульным срезом оружия основную расширительную камеру 11.
Для поступления газов в эту расширительную камеру в теле втулки 4 имеются отверстия или проемы (не показаны), образующие каналы для сообщения полости основной расширительной камеры с полостью перед дульным срезом оружия. Таким образом, при выстреле часть пороховых газов, находящаяся под высоким давлением, поступает в основную расширительную камеру через каналы во втулке 4.
Втулка 4 по месту своего закрепления разделяет полость трубы 1 корпуса на две камеры, первая 11 из которых расположенная до дульного среза оружия сообщена со второй, расположенной после дульного среза оружия, через каналы во втулке 4, используемой для вворачивания ствола оружия.
В полости трубы, расположенной после дульного среза оружия (то есть втулки 4 с резьбой), сформирован каскад снижающих давление потока газов камер.
В зоне перед втулкой 4 (в направлении от дульного среза оружия) расположена приваренная контактным способом к стенке трубы 1 конусообразная перегородка 12 с центральным отверстием для пули, которая между своей стенкой, стенкой трубы 1 и втулкой 4 образует первую расширительную камеру 13 (фиг. 1 и 2).
Стенка конусообразной перегородки 12 выполнена наклонной с условным расположением мнимой вершины конуса в сторону первой камеры. На этой наклонной стенке перегородки выполнены сквозные отверстия 14, а в зоне сквозного отверстия для пули может быть закреплен диффузор 15 (не обязательная деталь) с конусной наружной поверхностью для направления потока газов в сторону отверстий 14, выполненных в стенке конусообразной перегородки, и в сторону каналов во втулке 4. При применении диффузора часть выходящего потока пороховых газов с дульного среза оружия попадает на диффузор 15, наружная поверхность которого, как направляющая изменяет вектор течения газов, проходит вдоль конусообразной стенки и попадает в зону отверстий 16 и частично перенаправляется обратным ходом через каналы во втулке 4 в основную расширительную камеру 11. Под упомянутой частью потока понимается тот поток, который после выхода газов из ствола расширяется из-за наличия зон пониженного давления в камере 13. Другая часть газового потока вместе с пулей проходит через сквозное отверстие в конусообразной перегородки 12 в направлении к втулке 2.
При исполнении первой перегородки 12 утолщенной по отношению к другим перегородкам возможно исключение диффузора 15, так как сама перегородка уже обладает повышенной прочностью, не является мембраной и поэтому не изменяет пространственную форму при нагреве и под давлением пороховых газов. Наличие конусообразной поверхности стенки перегородки 12 обеспечивает в должной мере направление потока газов в сторону отверстий 16 и в расширительную камеру 1. Исключение диффузора упрощает конструкцию глушителя, повышает кучность стрельбы, ресурс глушителя и безопасность работы с ним.
Пример исполнения перегородки без диффузора показан на фиг. 4.
За конусообразной перегородкой 12 расположен ряд прикрепленных к стенке трубы перегородок 16 с центральным отверстием для пули в каждой, которые расположены друг за другом и в направлении к отверстию для пули в торце корпуса и выполнены, например, полутороидальной формы каждая, для образования ряда последовательно расположенных дополнительных расширительных камер 17. Особенностью формы каждой из этих перегородок 16 является то, что они выполнены с конфигурацией поверхности, обеспечивающей закругление потока газа от линии полета пули к периферии, то есть к стенке трубы 1. Такая поверхность может быть образована, например, так же за счет наличия в центральной зоне перегородки (вокруг сквозного отверстия для пули) конусообразного выгиба, обеспечивающего изменение направления потока газов в каждой камере между перегородками 16 от осевого (совпадающего с вектором полета пули) в тангенциальное (поперечное). Такая траектория закругления потока приводит к гашению его энергии и температуры. Этот пример исполнения перегородок показан на фиг. 1, как вариант возможной реализации.
Важным является то, что стенка конусообразной перегородки 12 по толщине выполнена больше толщины стенок других перегородок 16. Это объясняется тем, что при вылете пули из ствола в первой расширительной камере 13 образуется большое давление газов (примерно, до 200 атмосфер) и высокая температура (до 1000 градусов). Это давление действует пиково и стенка перегородки 12 в этот момент по сути, является преградой, воспринимающей это давление потому, что вектор вылета пули и потока газов под давлением направлен именно на эту стенку. Увеличение толщины перегородки 12 приводит к тому, что она перестает быть мембраной и не деформируется от перегрева, так как ее толщина почти совпадает с толщиной стенки трубы 1 (происходит теплообмен). Давление в других камерах, образованных между перегородками 16, меньше давления в расширительной камере 13.
В стенках перегородок 16 в зонах их прикрепления к трубе выполнены отверстия 18 для формирования каналов 19, располагаемых вдоль образующей трубы 1 и сообщающих между собой дополнительные расширительные камеры 17 и эти камеры 17 с первой расширительной камерой 13.
Наличие этих каналов, сообщенных с каждой камерой 17 и с первой расширительной камерой 13 через отверстия 14 обеспечивает переток газов из камеры 13 в зону выходного отверстия для пули, минуя сквозной канал, по которому летит пуля.
При выстреле поток газов под давлением в первой расширительной камере делится на часть потока, уходящую вместе с пулей через сквозные отверстия в перегородке 12 и в перегородках 16. Вторая часть потока газов разворачивается на конусной поверхности рефлектора и тангенциально направляется к сквозным отверстиям 14 в конусообразной перегородке 12. Третья часть потока под давлением уходит через каналы во втулке 4 в основную расширительную камеру. Первая часть потока проходя миникамеры между перегородками 16 расширяется и заполняет полость каждой миникамеры, при этом давление (из-за расширения потока) падает и падает его температура. Минимальное давление газов образуется в последней по ходу полета пули камере у торцевой втулки 2. При выстрелах очередью, когда процесс образования давления газов на выходе из дульного среза оружия принимает временно практически постоянный характер, при котором пики давлений следуют в темпе выстрелов. При этом режиме давление в накопительной основной расширительной камере 11 быстро нарастает и практически становится равным давлению в расширительной камере 13. Поступление газов в основную расширительную камеру 11 притормаживается. Избыток газа, находящегося под давлением в первой расширительной камере 13, уходит через отверстия 14 в каналы 19, создавая при этом эжекторный эффект, приводящей к отводу газов из камер между перегородками 16 в сторону зон камер, расположенных у втулки 2 (камеры с минимальным давлением газов). Если в камерах 17, расположенных у перегородки 12, резко повышается давление, то поток газа из этих камер так же уходит через отверстия 18 в каналы 19. Происходит высвобождение камер 17 и снижение в них давления. Поэтому тот поток газов, который сопровождает пулю или идет перед ней, расширяясь попадает в камеры 16, в которых происходит гашение энергии потока и понижение его температуры. Существенным является наличие теплообмена за счет постоянного перетекания газов в эжекторном режиме. В связи с этим заявленный глушитель имеет больший ресурс при работе в автоматическим и полуавтоматическим оружием. Так как камеры 17 постоянно сообщены с каналами 19, то отсутствуют условия по формированию так называемого запирания полостей давлением. Кроме того, в перегородках 16 выполнены несоосные между собой отверстия 20 для снятия повышенного давления с первых нескольких камер, это важно для крупнокалиберного и полуавтоматического оружия. Так, отверстия 20 в стенке одной перегородки расположены со смещением относительно отверстий 20 в стенке смежно расположенной перегородки. Это позволяет при повышении давления перенаправлять поток газа из одной камеры в следующую, стоящую по порядку в направлении к выходу из глушителя, в которой давление существенно ниже (фиг. 3). Таким образом, снимается пиковая нагрузка на стенки камер. Опытные исследования показали, что целесоообразно, чтобы эти отверстия 20 на стенке каждой перегородки располагались так же не концентрично (то есть не на общей окружности).
Глушитель основан на применении условия, что поток газов, находящихся под давлением, всегда перемещается в сторону области низкого давления. В заявленном глушителе из-за эжекционного явления в камерах, расположенных на выходе пули из корпуса, давление всегда меньше давления в других камерах. Это и обеспечивает постоянный переток газов. При прекращении стрельбы газы через каналы и центральный пулевой пролет выходят в атмосферу и освобождают усе камеры, выравнивая в них давление до уровня атмосферного. В этот момент происходит охлаждение всех металлических элементов глушителя, как и во всех известных глушителях.
Так как при работе глушителя имеет место выход газа под давлением в сторону области низкого давления на выходе пули из трубы, то отсутствуют условия перетока газа в дульное отверстия для влияния на работу механизмов самого оружия.
Таким образом в процессе работы глушителя осуществляется необходимый отвод нагретых пороховых газов вдоль внутренней стенки корпуса, а так же стравливание давления в расширительной камере для понижения избыточного давления в возвратном механизме автоматического и полуавтоматического оружия. Монолитная сварная конструкция с бесшовной корпусной деталью позволяет уменьшить деформации при нагреве изделия в процессе работы и увеличить ресурс. Увеличенная толщина перегородки 12 по сравнению с перегородками 16 уменьшает деформации и этой перегородки и всего корпуса в целом при работе изделия.