СПОСОБ КОМПЛЕКСНОГО УЛУЧШЕНИЯ БОЕВЫХ И ЭКСПЛУАТАЦИОННЫХ ХАРАКТЕРИСТИК НАРЕЗНОГО ОРУЖИЯ И СТВОЛ НАРЕЗНОГО ОРУЖИЯ АБРАМЯНА
METHOD COMPLEX IMPROVEMENT OF FIRE QUALITIES OF RIFLED GUN AND ABRAMYAN'S RIFLED BARREL FOR SAID GUN

Изобретение относится к нарезному стрелковому оружию, в частности предназначено для улучшения технических характеристик нарезного стрелкового оружия, но может быть использовано и в области артиллерии.
Известен способ увеличения начальной скорости пули в нарезном оружии посредством увеличения массы пороха, что позволяет увеличить результирующую силу, сообщающую пуле поступательное движение (1).
Недостатком этого способа является увеличенный расход пороха, увеличение давления пороховых газов и отдачи оружия.
Прототипом одного из объектов изобретения (способа) выбран способ комплексного улучшения боевых и эксплуатационных характеристик нарезного оружии, при котором увеличивают начальную скорость пули, кучность боя, снижают уровень звука выстрела, нагревание ствола и отдачу оружия путем перемещения в процессе выстрела в заснарядное пространство находящегося в канале ствола перед пулей воздуха, который пропускают между поверхностью ведущей части пули и поверхностью канала ствола через различной формы выемки (прорези, канавки) в нем, например продольные и/или наклонно-продольные канавки, выполненные на полях между нарезами, и/или наклонно-продольные канавки, выполненные на части или на всех нарезах путем увеличения площади поперечного сечения нареза, причем на участке канала ствола с давлением пороховых газов в заснарядном пространстве, превыщающем давление сжатого воздуха у плеча пули, перемещение сжатого воздуха в заснарядное пространство осуществляют прерывистыми выемками, в которые, используя перекрытие-открытие прохода воздуха в выемку ведущей частью пули в процессе ее перемещения в канале ствола, нагнетают воздух посредством остроконечной вершины пули при перемещении плеча пули вдоль выемки, прекращают нагнетание после полного перекрытия выемки ведущей частью пули, и, после открытия выемки при дальнейшем перемещении пули, переводят воздух в заснарядное пространство, а на участке канала ствола с давлением пороховых газов меньше давления сжатого воздуха у плеча пули перемещение сжатого воздуха в заснарядное пространство осуществляют через прерывистые продольные и/или наклонно-продольные, и/или через непрерывные наклонно-продольные выемки, причем прерывистые выемки располагают после участка канала ствола, на котором завершается процесс врезания пули в нарезы при выстреле, и до места прекращения нагнетания вершиной пули сжатого воздуха в выемки у дульного среза, а непрерывные наклонно-продольные выемки располагают после участка, начиная с которого давление пороховых газов при сверхзвуковой скорости пули может стать меньше давления воздуха у плеча пули, и до того же места у дульного среза, что и прерывистые выемки, начальную скорость увеличивают, уменьшая силу лобового сопротивления воздуха путем перемещения его в заснарядное пространство после завершения процесса врезания пули в нарезы, уменьшая силу трения между пулей и каналом ствола за счет уменьшения поверхности трения в местах выемок, и, при давлении пороховых газов меньше давления сжатого воздуха у плеча пули, замедляя падение давления пороховых газов в заснарядном пространстве в связи с поступлением в него сжатого воздуха из канала ствола, уровень звука выстрела снижают, а кучность боя увеличивают, предотвращая образование при вылете пули "хлопка баллистической волны", температуру пороховых газов и нагрев ствола уменьшают, перемещая в заснарядное пространство после завершения процесса врезания пули в нарезы менее нагретый, чем пороховые газы, воздух (2).
Недостатком этого способа является неполное использование его возможностей для комплексного улучшения боевых и эксплуатационных характеристик нарезного оружия, так как он акцентирован в основном на увеличение начальной скорости пули.
Известен ствол нарезного оружия - винтовки Мосина образца 1991/1910 года, калибр - 7,62 мм, длина винтовки без штыка - 1304 мм, масса - 4,2 кг, начальная скорость пули - 880 м/с, и винтовки Мосина образца 1991/1930 года, калибр - 7,62 мм, длина винтовки без штыка - 1227 мм, масса - 3,8 кг, начальная скорость пули - 865 м/с, (3).
Удлиненный ствол винтовки образца 1991/1910 года увеличивает не только начальную скорость пули, но и массу оружия, что является недостатком для стрелкового оружия.
Прототипом одного из объектов изобретения (устройства) выбран ствол нарезного оружия с винтообразными нарезами на внутренней поверхности канала ствола, с прерывистыми канавками, продольными и/или наклонно-продольными на полях между нарезами и/или продольно-наклонными, прорезанными на части или на всех нарезах путем увеличения площади поперечного сечения нареза, расположенными после участка завершения процесса врезания пули в нарезы при выстреле и до места прекращения нагнетания вершиной пули сжатого воздуха в канавки у дульного среза или, при этом, с непрерывными продольно-наклонными канавками, выполненными на полях между нарезами и/или по нарезам аналогично прерывистым, и расположенными после места достижения пулей сверхзвуковой скорости и до того же места у дульного среза, что и прерывистые канавки, или с упомянутыми прерывистыми канавками, расположенными до упомянутых непрерывных канавок, причем проекция длины прерывистых канавок на продольную ось ствола оружия меньше длины ведущей части пули (4).
Недостатком выбранного прототипом ствола нарезного оружия является придание приоритетного значения увеличению начальной скорости пули, а улучшение других характеристик, таких как нагрев ствола, отдача оружия, не предусмотрено.
Техническим результатом изобретения является комплексное улучшение боевых и эксплуатационных его характеристик - увеличение начальной скорости пули, кучности боя, уменьшение отдачи оружия, нагревания ствола и снижение уровня звука выстрела.
Сущностью изобретения является способ комплексного улучшения боевых и эксплуатационных характеристик нарезного оружия, при котором увеличивают начальную скорость пули, кучность боя, снижают уровень звука выстрела, нагревание ствола и отдачу оружия путем перемещения в процессе выстрела в заснарядное пространство находящегося в канале ствола перед пулей воздуха, который пропускают между поверхностью ведущей части пули и поверхностью канала ствола через различной формы выемки (прорези, канавки) в нем, например продольные и/или наклонно-продольные канавки, выполненные на полях между нарезами, и/или наклонно-продольные канавки, прорезанные на части или на всех нарезах путем увеличения площади поперечного сечения нареза, причем на участке канала ствола с давлением пороховых газов в заснарядном пространстве, превышающем давление сжатого воздуха у плеча пули, перемещение сжатого воздуха в заснарядное пространство осуществляют прерывистыми выемками, в которые, используя перекрытие-открытие прохода воздуха в выемку ведущей частью пули в процессе ее перемещения в канале ствола, нагнетают воздух посредством остроконечной вершины пули при перемещении плеча пули вдоль выемки, прекращают нагнетание после полного перекрытия выемки ведущей частью пули, и, после открытия выемки при дальнейшем перемещении пули, переводят воздух в заснарядное пространство, а на участке канала ствола с давлением пороховых газов меньше давления сжатого воздуха у плеча пули перемещение сжатого воздуха в заснарядное пространство осуществляют через прерывистые выемки и/или через непрерывные наклонно-продольные выемки, причем прерывистые выемки расположены после участка канала ствола, на котором завершается процесс врезания пули в нарезы при выстреле, и до места прекращения нагнетания вершиной пули сжатого воздуха в выемки в конце ствола, а непрерывные наклонно-продольные выемки расположены после участка, начиная с которого давление пороховых газов при сверхзвуковой скорости пули может стать меньше давления воздуха у плеча пули, и до того же места у дульного среза, что и прерывистые выемки, начальную скорость увеличивают, уменьшая силу лобового сопротивления воздуха путем перемещения его в заснарядное пространство после завершения процесса врезания пули в нарезы, уменьшая силу трения между пулей и каналом ствола за счет уменьшения поверхности трения в местах выемок, и, при давлении пороховых газов меньше давления сжатого воздуха у плеча пули, замедляя падение давления пороховых газов в заснарядном пространстве в связи с поступлением в него сжатого воздуха из канала ствола, уровень звука выстрела снижают, а кучность боя увеличивают, предотвращая образование при вылете пули "хлопка баллистической волны", температуру пороховых газов и нагревание ствола уменьшают, перемещая в заснарядное пространство после завершения процесса врезания пули в нарезы менее нагретый, чем пороховые газы, воздух, при этом уменьшение лобового сопротивления воздуха, а также температуры пороховых газов и нагревания ствола осуществляют после завершения процесса врезания пули в нарезы, или начинают осуществлять раньше, пропуская воздух в заснарядное пространство в процессе врезания пули в нарезы, в прерывистых выемках увеличивают давление воздуха до давления, превышающего давление пороховых газов, и после открытия выемки, выпускают воздух в заснарядное пространство, замедляя падение давления пороховых газов и дополнительно увеличивая начальную скорость пули, или, для уменьшения отдачи оружия и дополнительного уменьшения нагревания ствола, воздух сжимают в части или во всех прерывистых выемках до меньшего, чем в заснарядном пространстве, давления, чем обеспечивают вход в выемку пороховых газов, их расширение с уменьшением температуры, а также динамический удар о стенку выемки, используемой в качестве дульного тормоза, причем различное давление воздуха в перекрытых пулей выемках получают, выполняя нарезной ствол с разными по объему выемками, а в канавках, выполненных по нарезам, помимо этого, давление воздуха дополнительно увеличивают в процессе перекрытия канавки ведущей частью пули, перемещение сжатого воздуха в заснарядное пространство осуществляют через прерывистые продольные, и/или наклонно-продольные, и/или поперечные выемки, расположенные на полях между нарезами и/или пересекающие нарезы и/или примыкающие к нарезам, и/или осуществляют через прорезанные по нарезам наклонно-продольные канавки, причем примыкающие к нарезам или пересекающие нарезы канавки не должны ухудшать функцию нарезов, а прерывистые наклонно-продольные канавки, выполненные на полях между нарезами или пересекающие нарезы, располагают по направлению нарезов и/или против, предотвращая или уменьшая действия на оружие вращающего момента, возникающего при вращении пули по нарезам, а также образованного реакцией струи воздуха или пороховых газов при их вхождении в канавку, обеспечивают обтюрацию пороховых газов на всем протяжении канала ствола, располагая непрерывные и прерывистые выемки до места прекращения нагнетания вершиной пули сжатого воздуха в выемки в конце ствола, или, для дополнительного уменьшения уровня звука выстрела, часть пороховых газов выпускают из канала ствола раньше вылета из него пули, пропуская их через прерывистые или непрерывные канавки, выполненные непосредственно до дульного среза, причем длина этих прерывистых канавок не зависит от длины ведущей части пули.
Предложенный способ комплексного улучшения боевых и эксплуатационных характеристик нарезного оружия осуществляется в описанном ниже стволе нарезного оружия.
Ствол нарезного оружия с винтообразными нарезами на внутренней поверхности канала ствола, с прерывистыми канавками, продольными и/или наклонно-продольными на полях между нарезами и/или продольно-наклонными, прорезанными на части или на всех нарезах путем увеличения площади поперечного сечения нареза, расположенными после участка завершения процесса врезания пули в нарезы при выстреле и до места прекращения нагнетания вершиной пули сжатого воздуха в канавки в конце ствола, или, при этом, с непрерывными продольно-наклонными канавками, выполненными на полях между нарезами и/или по нарезам аналогично прерывистым, и расположенными после места превышения пулей сверхзвуковой скорости и до того же места у дульного среза, что и прерывистые канавки, или с упомянутыми прерывистыми канавками, расположенными до упомянутых непрерывных канавок, причем проекция длины прерывистых канавок на продольную ось ствола оружия меньше длины ведущей части пули, при этом прерывистые канавки выполнены продольными и/или наклонно-продольными и/или поперечными на полях между нарезами и/или примыкающими к нарезу со стороны стенки, на которую ведущая часть пули оказывает меньшее воздействие, и/или пересекающими нарезы, и/или наклонно-продольные канавки выполнены по нарезам или, при этом прерывистые канавки выполнены в канале ствола, начиная с участка врезания пули в нарезы, прерывистые наклонно-продольные канавки, выполненные на полях между нарезами или пересекающие нарезы, расположены по направлению нарезов и/или в противоположном направлении, причем объем прерывистых канавок должен обеспечить перемещение в заснарядное пространство всего встречного воздуха и сжатие его в канавке до давления, необходимого для получения требуемого технического результата, для обеспечения на всем протяжении канала ствола обтюрации пороховых газов непрерывные и прерывистые канавки выполнены до места прекращения нагнетания вершиной пули сжатого воздуха в канавки в конце ствола, или, для дополнительного уменьшения уровня звука выстрела путем выпуска пороховых газов из канала ствола раньше вылета пули, прерывистые или непрерывные канавки выполнены непосредственно до дульного среза, причем длина этих прерывистых канавок не зависит от длины ведущей части пули.
В стволе нарезного оружия прерывистые продольно-наклонные канавки, пересекающие нарезы, могут быть выполнены непрерывно их пересекающими, причем глубина части или всех мест пересечений канавки с нарезами должна быть равна глубине нареза, а участок канавки между двумя пересечениями с вышеуказанной глубиной для обеспечения обтюрации пороховых газов должен перекрываться ведущей частью пули.
Для уменьшения отдачи оружия в конце ствола нарезного оружия, на полях между нарезами, могут быть выполнены прерывистые выемки, стенки которых со стороны дульного среза, выполняющие функцию дульного тормоза, перпендикулярны к направлению струи пороховых газов.
Множество вариантов осуществления способа и выполнения ствола нарезного оружия обусловлено разнообразием калибров, различным диапазоном давлений пороховых газов, различной начальной скоростью и назначением нарезных стволов для стрелкового оружия или артиллерии.
Канавки предназначены для перемещения через них сжатого воздуха из канала ствола перед пулей в заснарядное пространство. Одновременно они, уменьшая поверхность трения между пулей и стенкой канала ствола, уменьшают силу трения и способствуют увеличению начальной скорости пули. С уменьшением объема канавки увеличивается сжатие воздуха в ней и наоборот.
Остроконечная вершина пули в процессе перемещения пули в канале ствола отбрасывает воздух к плечу пули и часть его нагнетается в канавки, с которыми в этот момент поравнялось плечо пули. После достижения пулей сверхзвуковой скорости интенсивность нагнетания значительно возрастает.
Место достижения пулей сверхзвуковой скорости определяется аналитическим или экспериментальным путем.
Различные варианты исполнения ствола нарезного оружия представлены 12-ю чертежами:
Фиг.1 - Продольный разрез участка канала ствола нарезного оружия с прерывистыми канавками на полях между нарезами, выполненными непосредственно до дульного среза, и участка канала ствола с прерывистыми канавками на полях между нарезами, выполненными на участке врезания пули в нарезы.
Фиг.2 - Поперечный разрез по А-А на Фиг.1.
Фиг.3 - Поперечный разрез по Б-Б на Фиг.1.
Фиг.4 - Продольный разрез участка канала ствола нарезного оружия с прерывистыми канавками, прорезанными по нарезам непосредственно до дульного среза, и участка канала ствола с прерывистыми канавками, прорезанными по нарезам на участке врезания пули в нарезы.
Фиг.5 - Поперечный разрез по А-А на Фиг.4.
Фиг.6 - Поперечный разрез по Б-Б на Фиг.4.
Фиг.7 - Продольный разрез участка конца ствола с прерывистыми канавками, выполняющими функцию дульного тормоза.
Фиг.8 - Продольный разрез участка ствола с прерывистыми канавками, примыкающими к нарезам.
Фиг.9 - Продольный разрез участка ствола с прерывистыми канавками, пересекающими нарезы.
Фиг.10 - Продольный разрез участка ствола с прерывистыми канавками, непрерывно пересекающими нарезы.
Фиг.11- Продольный разрез участка канала ствола с непрерывными канавками, расположенными на полях между нарезами.
Фиг.12 - Продольный разрез участка канала ствола с непрерывными канавками, прорезанными по нарезам.
Ствол нарезного оружия 1 с винтообразными нарезами 2 на внутренней поверхности канала ствола 1, с прерывистыми поперечными, и/или продольными, и/или наклонно-продольными канавками 3, и/или с непрерывными продольными, и/или наклонно-продольными канавками 4, выполненными на полях 5 между нарезами 2 и/или примыкающими к нарезам 2 со стороны стенки, на которую ведущая часть 6 пули 7 оказывает меньшее воздействие, и/или пересекающими нарезы 2, и/или с прерывистыми наклонно-продольными канавками 8, и/или с непрерывными наклонно-продольными канавками 9, выполненными на части или на всех нарезах 2 путем увеличения площади поперечного сечения нареза 2, причем прерывистые канавки 3 и 8 выполнены, начиная с участка врезания 10 пули 7 в нарезы 2, и до места прекращения нагнетания вершиной 11 пули 7 сжатого воздуха в канавки 3,8 в конце ствола 1 или непосредственно до дульного среза 12, а непрерывные канавки 4 и 9 расположены после места достижения пулей 7 сверхзвуковой скорости и до тех же мест в конце ствола 1, что и прерывистые канавки 3 и 8, прерывистые наклонно-продольные канавки 3, выполненные на полях 5 между нарезами 2 или пересекающие нарезы 2, расположены по направлению нарезов 2 и/или против, причем суммарный объем прерывистых канавок 3 и 8 должен обеспечить перемещение в заснарядное пространство 13 всего встречного воздуха с учетом его сжатия в канавках 3 и 8 до давления, обеспечивающего получение требуемого технического результата. Проекция длины прерывистой канавки 3 или 8 на продольную ось ствола 1 меньше длины ведущей части 6 пули.
Прерывистые продольно-наклонные канавки 3, пересекающие нарезы 2, могут быть выполнены непрерывно их пересекающими, причем глубина части или всех мест пересечений канавки 3 с нарезами 2 равна глубине нареза 2, а участок канавки 3 между двумя пересечениями с вышеуказанной глубиной для обеспечения обтюрации пороховых газов должен перекрываться ведущей частью 6 пули.
В конце ствола нарезного оружия на полях между нарезами 2 могут быть выполнены прерывистые выемки 3, стенки которых со стороны дульного среза 12, выполняющие функцию дульного тормоза, перпендикулярны к направлению струи пороховых газов.
Способ осуществляется в процессе выстрела из нарезного оружия следующим образом.
С началом перемещения пули 7 в канале ствола 1 нарезного оружия происходит сжатие воздуха перед пулей 7, который вершиной 11 пули отбрасывается назад и нагнетается в одну или одновременно в несколько прерывистых канавок 3, 8, выполненных начиная с участка врезания 10 пули 7 в нарезы 2, или в эти же канавки, выполненые после участка врезания пули 7 в нарезы 2.
По мере увеличения объема заснарядного пространства давление пороховых газов уменьшается, а давление сжатого воздуха перед пулей увеличивается. С приобретением пулей сверхзвуковой скорости интенсивность сжатия резко возрастает. В примыкающем к пуле приграничном слое воздуха, в котором движение частиц воздуха изменяется от скорости пули до нуля, образовавшиеся от столкновения воздуха с пулей колебательные движения частиц воздуха вызывают звуковые волны, которые не могут обогнать пулю, а набегают друг на друга и образуют волну сильно уплотненного воздуха - "баллистическую волну". Этот пограничный слой воздуха продолжает отбрасываться вершиной 11 пули 7 к плечу 14 пули. Когда плечо14 пули, перемещаясь в канале ствола, поравняется с началом прерывистой канавки 3 или 8, происходит нагнетание сжатого воздуха вершиной пули в прерывистую канавку, которое продолжается до полного перекрытия поверхностью ведущей части 6 пули канавки 3 или 8 и закрытия прохода воздуха в канавку из канала ствола 1. При этом весь встречный воздух, нагнетаемый в прерывистые канавки, сжимается, в зависимости от объема канавок, до меньшего или большего давления, чем в заснарядном пространстве.
При дальнейшем перемещении ведущей части 6 пули вдоль прерывистой канавки 3 или 8 открывается проход из заснарядного пространства 13 в прерывистую канавку, и при давлении сжатого воздуха в канавке, превышающем давление в заснарядном пространстве 13, происходит выход сжатого воздуха из канавки в заснарядное пространство и замедление падения давления пороховых газов, а при давлении сжатого воздуха, меньшем, чем давление в заснарядном пространстве 13, пороховые газы входят в канавку с расширением и с уменьшением температуры.
Замедление падения давления в заснарядном пространстве дополнительно увеличивает начальную скорость пули, а расширение пороховых газов при входе в канавку уменьшает температуру пороховых газов и нагревание ствола. Кроме того, динамический удар пороховых газов об переднюю стенку прерывистой выемки 3, как об дульный тормоз, уменьшает отдачу оружия.
Перемещение воздуха из канала ствола в заснарядное пространство, независимо от давления в выемке, уменьшает сопротивление воздуха движению пули и увеличивает ее начальную скорость, предотвращает образование хлопка "баллистической волны" и снижает уровень звука выстрела, понижает температуру пороховых газов и уменьшает нагревание ствола. Перемещение воздуха в заснарядное пространство, начатое на участке врезания пули в нарезы, уменьшает сопротивление воздуха с момента начала движения пули и дополнительно увеличивает начальную скорость пули.
Для максимального увеличения начальной скорости пули объем канавок должен быть минимально необходимым для перемещения всего находящегося в канале ствола воздуха, начиная с участка врезания пули в нарезы. При этом максимально увеличивается давление воздуха в прерывистой канавке, которое после достижения пулей сверхзвуковой скорости и падения давления в заснарядном пространстве может превысить давление пороховых газов, а выход воздуха из канавки замедлит падение давления в заснарядном пространстве.
Для уменьшения отдачи оружия и дополнительного уменьшения нагревания ствола увеличивают объем канавки и тем самым уменьшают сжатие воздуха в ней, устанавливая уровень давления воздуха в канавке ниже уровня давления пороховых газов. Канавки для дополнительного уменьшения нагревания ствола выполняют минимально препятствующими продольному перемещению пороховых газов, например продольно ориентированные канавки, а для уменьшения отдачи оружия используют расположенные в конце ствола прерывистые выемки, стенки которых со стороны дульного среза, выполняющие функцию дульного тормоза, перпендикулярны к направлению струи пороховых газов.
В оружии, в котором после участка, начиная с которого давление пороховых газов при сверхзвуковой скорости пули может стать меньше давления воздуха у плеча пули, часть или все канавки могут быть выполнены непрерывными. Когда давление воздуха превысит давление пороховых газов, сжатый воздух через непрерывные канавки 4 или 9 перемещается в заснарядное пространство 13.
При стрельбе очередью из автоматического оружия после первого выстрела вместо воздуха в заснарядное пространство перемещаются заполнившие канал ствола отработанные пороховые газы.
В зависимости от назначения оружия изобретенный способ применяют для максимального увеличения начальной скорости пули с одновременным увеличением кучности боя, снижением уровня звука выстрела, уменьшением нагрева ствола, или, при оптимальном увеличении начальной скорости пули, уменьшают еще и отдачу оружия и дополнительно уменьшают нагрев ствола.
Источники информации
1. Костенко В.П., «Пули для гладкоствольного охотничьего оружия». Справочник, г. Москва, издательский Дом Рученькиных, 2001 год, стр.178.
2. WO 2008/090385 А1.
3. Журнал «Техника-Молодежи» №5,1990 г., стр. 40.
4. WO 2008/090385 А1.