ДУЛЬНЫЙ ТОРМОЗ-КОМПЕНСАТОР
MUZZLE BRAKE COMPENSATOR

Изобретение относится к области стрелково-пушечного вооружения преимущественно малого калибра и может быть использовано для увеличения импульса тянущей силы пороховых газов в сторону выстрела в периоде их последействия и стабилизации положения ствола при стрельбе очередью с соблюдением требований по ограничению негативного действия истекающих газов на стрелка или расчет.
Повышение могущества огнестрельного оружия приводит к существенному увеличению силы отдачи, нарушению однообразия положения ствола при производстве нескольких выстрелов подряд, усилению негативного воздействия пороховых газов на стрелка или расчет.В качестве инструмента, снижающего негативное влияние указанных факторов, используются дульные тормозы-компенсаторы (ДТК) [1, 2]. Вместе с тем, построение удачных конструкций ДТК, комплексно устраняющих факторы негативного воздействия, является сложной задачей, не имеющей в настоящее время однозначного решения.
Исследование явления выстрела показывает, что обозначенные выше негативные факторы могут быть нивелированы в значительной степени путем формирования специальной структуры течения пороховых газов в периоде их последействия.
Известна конструкция [3] оконного камерного дульного тормоза (фиг. 1), содержащая корпус 1 (фиг. 2) с выполненными в его полости элементами плоского сопла: конфузора А и диффузора В (фиг. 2), в центральной части стенок которых выполнен желоб С для позиционирования снаряда при его движении в полости дульного тормоза. В стенках диффузорной части сопла выполнены окна 2, попарно симметричные относительно вертикальной и горизонтальной центральных плоскостей. Корпус 1 (фиг. 3) содержит приливы 3 с окнами 4, симметричными относительно вертикальной центральной плоскости, область D для скрепления со стволом. Конструкция отличается относительной простотой и обеспечивает увеличение импульса тянущей силы тормоза в периоде последействия пороховых газов при соблюдении требований медицинских норм по их воздействию на стрелка или расчет.
Основным недостатком такой конструкции является отсутствие управления структурой потока пороховых газов при выстреле с целью формирования желательных свойств дульного тормоза в виду одинаковых профилей и площадей нормального сечения каналов течения газов в сопловой части тормоза и симметричности их размещения относительно вертикальной и горизонтальной центральных плоскостей. Кроме того, для оружия малого калибра возможность организации опережающего пулю течения газов и их встречного движения при истечении из окон 2 и 4 (фиг. 4) не является очевидной вследствие геометрических ограничений конструкции и высокой энергетики газовых потоков.
Целью заявляемой изобретения является увеличение импульса тянущей силы пороховых газов в периоде последействия, стабилизация положения ствола при стрельбе очередью с соблюдением ограничений негативного действия газов на стрелка или расчет.
Указанная цель достигается следующими изменениями конструкции прототипа.
1. В известной конструкции дульного тормоза сопловая часть корпуса 1 выполнена угловой (фиг. 5) с двумя каналами 5 и 6. Нижний канал 5 размещен симметрично относительно центральной вертикальной плоскости корпуса 1, боковой канал 6 размещен симметрично относительно продольной центральной плоскости, отклоненной от центральной вертикальной плоскости на угол 30 градусов.
2. Отношение площади нормального сечения канала 5 к площади нормального сечения канала ствола равно 0.65 и постоянно для диффузорной части сопла.
3. Отношение площадей нормальных сечений каналов 5 и 6 в диффузорной части равно 1:0.7 и постоянно для диффузорной части корпуса.
4. Длина конфузора в калибрах оружия d равна 2.03 (фиг. 6).
5. Длина диффузора в калибрах оружия d равна 5.04 (фиг. 6).
6. Длина внутренних окон 2 в диффузорной части равна 2.3d (фиг. 6), ширина равна 0.74d (фиг. 5).
7. Длина наружных окон 4 в приливах 3 равна 3.02d, высота равна 1.31d (фиг. 6). Работа устройства.
При прохождении дном снаряда конфузорной части сопла пороховые газы отклоняются дном снаряда в каналы 5 и 6. Каждый из образованных потоков с высокой скоростью перемещаются к передней стенке корпуса 1 и, проходя через окна 2, делится еще на два потока, переходящие в полости приливов 3 с последующим истечением через окна 4. Встречное движение потоков в полостях приливов 3 способствует снижению их потенциалов и величины давления в окружающей тормоз области. При организованных таким образом потоках время создания тянущего усилия увеличивается, а его величина возрастает за счет повышенного сопротивления истечению газов, приводящего к существенной дифференциации статического давления между конфузорной и диффузорной частями сопла. Угловая и размерная несимметричность каналов 5 и 6 формирует смещение суммарной силы пороховых газов от центральной продольной оси с образованием вертикальной и горизонтальной составляющих силы давления, компенсирующих отклонение ствола при выстреле.
Моделирование процесса функционирования заявляемой конструкции проведено на полномасштабной трехмерной модели с исходными данными, соответствующими габаритам ДТК типа «Сайга». Область исследования течения ограничивалась параллелепипедом с размерами 200×110×60 мм. Граничные условия потока на входе соответствовали данным автомата АКМ для 7.62-мм патрона обр. 1943 г. С пулей со стальным сердечником. Значения тянущих усилий по направлению выстрела показаны на фиг.7. Максимальные значения тянущей силы модели и ее импульса существенно выше аналогичных свойств ДТК типа «Сайга». Данные приведены к ограниченному диапазону времени моделирования Т = 0.0002 с.
Свойства течения газов регистрировались датчиками (фиг. 8 для штатного ДТК, фиг. 9 для нового ДТК) в горизонтальной плоскости симметрии параллелепипеда с шагом 20 мм. Функция годографа результирующей силы давления пороховых газов (фиг. 10) подтверждает наличие стабилизирующих положение ствола факторов. Боковая составляющая направлена влево от направления выстрела, вертикальная составляющая направлена вниз от направления выстрела. Характер изменения давления в местах регистрации для штатной и новой конструкций (фиг. 11-14) во временной области свидетельствует о выполнении ограничений по избыточному давлению для новой конструкции ДТК. Они не хуже, чем у штатного ДТК. Аналогичное положение наблюдается и в частотной области (фиг. 15-18). Значения функции громкости (фиг. 19-22) для новой конструкции ДТК в области восприятия человека ниже, чет у штатного ДТК.
По результатам моделирования процесса выстрела можно заключить, что заявленные цели реализуются в предлагаемой конструкции ДТК.
Моделирование процессов проведено методом решеточных уравнений Больцмана [4, 5]. Обработка спектров проведена на основе оконного преобразования Фурье с окном сигнала типа Barlett.
Источники.
1. Мамонтов М.А. Некоторые случаи течения газа по трубам, насадкам и проточным сосудам. Государственное издательство Оборонной промышленности, 1951. - 495 с.
2. Пономарев Ю. Неисчерпаемая сила. / Ю, Пономарев // Колашников. Российский оружейный журнал 2019. №2. С. 20-27.
3. Дьячков Ю.А., Краснов М.Н., Камшин С.В., Напалков И.И. и др. Дульный тормоз // Патент РФ на полезную модель №186256, 2019. бюл. №2.
4. Черчиньяни К. Теория и приложения уравнения Больцмана. М.: Мир, 1978. - 496 с.
5. Кривовичев Г.В. О расчете течений вязкой жидкости методом решеточных уравнений Больцмана. Компьютерные исследования и моделирование, 2013 т.5 №2 с. 165-178.