ПАТРОН ДЛЯ СТРЕЛКОВЫХ И АРТИЛЛЕРИЙСКИХ ГЛАДКОСТВОЛЬНЫХ СИСТЕМ
CARTRIDGE FOR SMALL ARMS AND ARTILLERY SMOOTHBORE SYSTEMS

Изобретение относится к боеприпасам для стрелковых и артиллерийских гладкоствольных систем, в которых стабилизация метаемого элемента (пули, снаряда) путем вращения вдоль продольной оси осуществляется в гильзе при газодинамическом прохождении газовых продуктов горения.
Принцип стабилизации пуль и снарядов за счет нарезов в канале ствола и аэродинамическая стабилизация за счет оснащения метательных элементов хвостовым оперением давно общеизвестны (Советское стрелковое оружие. Д.Н.Болотин, Издательство «Воениздат», 1990 г.). Но и им присущи недостатки: повышенное аэродинамическое сопротивление (не идеальная аэродинамическая форма, искаженная нарезами или хвостовыми стабилизаторами), сложность и дороговизна изготовления нарезного ствола и другие факторы.
Известны такие технические решения, где уже внутри гильзы выполняется ряд полезных функциональных действий при выстреле из стрелкового оружия. Например, патрон по патенту США US 4173186 А, 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 С2, 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 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.
Но все рассмотренные выше технические решения решают только одну задачу - это придание поступательного движения метательному элементу.
Задачей предлагаемого технического решения является придание метательному элементу не только поступательного, но и одновременно вращательного движения в гильзе, не усложняя общей конструкции.
Указанная задача решается за счет того, что в патроне, содержащем гильзу со скатом, метательный заряд, капсюль-воспламенитель, метаемый элемент и поршень, поршень установлен в донной части гильзы и на его внешней цилиндрической боковой поверхности в сторону ската гильзы, выполнен кольцевой выступ, а 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, имеющий по крайне мере одно кольцевое ребро и кольцевую проточку, с наклоном, сопряженным с поверхностью кольцевого выступа на поршне.
На рис.1 изображен патрон для стрелковых и артиллерийских гладкоствольных систем в разрезе. На рис.2 показан поршень в разрезе, и как пример показан один из возможных видов проходных отверстий с различным 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. 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 и по крайне мере имеет одно кольцевое ребро и кольцевую проточку 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 внешней цилиндрической боковой поверхности поршня 5, в сторону ската гильзы 1, выполнен кольцевой выступ 9, имеющий наклон, сопряженный с поверхностью кольцевого конического обтюратора 6.
Принцип работы патрона для стрелковых и артиллерийских гладкоствольных систем 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, выполненный из пластического материала, 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 сквозные 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 выступа 9 в кольцевой конический обтюратор 6 и при их взаимодействии происходит взаимная радиальная деформация и потеря кинетической энергии поршнем 5 с его остановкой. В момент начала торможения поршня 5 метаемый элемент 4 отделяется от поршня 5 и по инерции, а также под воздействием пороховых газов продолжает свое движение в канале ствола, а затем на траектории.
Метаемый элемент предпочтительно рекомендуется выполнять калиберным. А с целью снижения трения и обеспечения стабильных баллистических характеристик рекомендуется внешнюю цилиндрическую поверхность поршня и метаемого элемента покрывать защитно-антифрикционным покрытием.
Предлагаемая конструкция патрона обеспечивает метаемому элементу не только поступательное, но и вращательное движение в гильзе, при этом в зависимости от угла наклона отверстий обеспечивается высокая угловая скорость метаемого элемента - более 1000 оборотов в секунду, что эффективно стабилизирует метаемый элемент и повышает дальность и точность стрельбы. При этом предлагаемый патрон позволяет отказаться от нарезного ствола, что упрощает конструкцию стрелкового и артиллерийского 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.