ПАТРОН

Полезная модель относится к области боеприпасов, в частности, к травматическим патронам с деформируемым метаемым снаряжением и предназначена для иммобилизации правонарушителей путем несмертельного механического поражения.
Область стрелкового оружия и патронов традиционно развивается в направлении повышения показателя кучности и пробивного действия метаемого снаряжения. В то же время специфика операций, решающих “особые задачи”, проводимых специальными силовыми подразделениями, а также условий самозащиты, требующих временную нейтрализацию правонарушителей путем несмертельного механического поражения и обеспечение безопасности окружающих, обусловливают ряд требований к применяемому в патронах метаемому снаряжению, обладающему травматическим действием на заданном расстоянии: достаточное останавливающее действие на гарантированной дистанции эффективного огневого контакта (например, 6 метров), безопасность за ее пределами, сохранение траектории и кучности.
Известно, что гражданское ручное стрелковое оружие самообороны, преимущественно пистолеты и револьверы, представляют собой копию боевых аналогов, но применяемые в них боеприпасы оснащены меньшей массой метательного заряда и травматическим метаемым снаряжением, выполненным из эластичного материала, в частности, шаровидными элементами, не требующими стабилизации в полете и ориентирования в процессе производства при монтаже в гильзу.
Известны травматические патроны (см., например, по патентам РФ №№2148242, 2146801, 2263269, патент на ПМ №45517 и др.), имеющие метаемое снаряжение в виде одного или двух шаровидных поражающих элементов, выполненных из эластичного материала, например, резины.
Недостатком данных патронов является то, что они не обеспечивают оптимальное соотношение пробивного и останавливающего действия, требуемую кучность и безопасность как для пользователя, так и лиц, окружающих правонарушителей.
Известен, взятый за прототип, патрон для пистолетов (револьверов), предназначенный для иммобилизации правонарушителей путем несмертельного механического поражения (см. Свидетельство на полезную модель №78924, 2008).
Патрон содержит гильзу с метательным зарядом и метаемым снаряжением, состоящим из одного или более шаровидных поражающих элементов, выполненных из упругодеформируемого материала. Площадь поперечного сечения, проходящего через центр масс деформированного в гильзе поражающего элемента наибольшего объема относится к площади соответствующего сечения элемента до заряжания в гильзу как 0,68 и менее, в частности, 0,43÷0,66, что обеспечено плотностью материала, из которого выполнено метаемое снаряжение. Такое выполнение патрона обеспечивает более эффективное действие по цели, увеличивает полноту сгорания метательного заряда, стабилизирует параметры выстрела легким метаемым снаряжением.
Известно, что в последнее время в гражданский оборот введено травматическое стрелковое оружие самообороны, ствол которого оснащен различного рода препятствиями, исключающими возможность его использования для стрельбы металлическими или иными твердыми снарядами. Из источников информации известны такие конструкции травматического оружия (см., например, патент РФ №№2253816, 2005, 2263269, 2003, 2265176 2005, ПМ №50648 и др.).
Однако, как показала практика, и многочисленные эксперименты, наличие в стволе оружия указанных препятствий (выступов, уступов, вставок, штифтов и т.п.) увеличивает отклонение траектории метаемого снаряжения патрона от точки прицеливания. Отклонения носят хаотичный характер и достигают величины 20÷25 см при расстоянии от дульного среза до мишени 6 м и 30÷35 см - при расстоянии 10 м. Для проверки этих данных проводились испытания известных патронов, в том числе и по прототипу, на специальном стенде, исключающем человеческий фактор (уровень подготовки стрелка).
Вышеупомянутые отклонения траектории метаемого снаряжения увеличивают вероятность опасного для жизни попадания его в голову, а также физического ущерба для окружающих посторонних лиц.
Задача предлагаемой полезной модели состояла в создании патрона к травматическому стрелковому оружию, ствол которого оснащен препятствиями (многозарядному пистолету, револьверу), обеспечивающего высокую кучность выстрелов, метаемое снаряжение которого обладает ограниченным раневым, но высоким травматическим действием на близкой дистанции и безопасным за ее пределами, с получением технического результата, заключающегося в обеспечении стабильных баллистических характеристик патронов, за счет физических свойств материала метаемого снаряжения.
Поставленная задача решается патроном стрелкового оружия, содержащим гильзу, в полости которой размещены метательный заряд и метаемое снаряжение, состоящее из одного или более шаровидных элементов, выполненных из эластичного материала, например, резины, в котором, согласно предложению, снаряжение выполнено из резины, величина эластичности которой по отскоку выбрана равной от 5 до 30%, а теплостойкость - по меньшей мере 170°С.
Метаемое снаряжение целесообразно выполнять из резины, величина теплостойкости которой выбрана от 170 до 300°С.
Метаемое снаряжение возможно выполнять на основе синтетического каучука, в который введен утяжеляющий наполнитель в пропорциях 1:(0,3÷1,5), соответственно.
3
Метаемое снаряжение выполнено из резины плотностью 1,3÷2,3 г/см.
В существующих конструкциях патронов указанная совокупность существенных признаков не выявлена, что позволяет считать предлагаемое техническое решение соответствующим критерию “новизна”.
Улучшение кучности осуществлено подбором материала с заданными эластичными свойствами, а именно, материала с относительно большим временем релаксации и относительно большими гистерезисными потерями энергии деформации.
Наиболее наглядную и количественную оценку этому положению дает экспериментально определяемая величина эластичности по отскоку. Эксперименты показали, что чем меньше величина эластичности по отскоку, тем выше кучность стрельбы.
Благодаря относительно большому времени релаксации и, соответственно, относительно низкой величине эластичности по отскоку (5÷30%),, шаровидный элемент при прохождении через препятствия в стволе оружия подвергается, преимущественно, пластической, а не упругой деформации. При этом, плотное прилегание резинового шаровидного элемента к внутренним стенкам ствола, включая его изменяющийся профиль, обусловленный наличием препятствий, обеспечивается, преимущественно, силой давления пороховых газов, действующей с одной стороны, и силами инерции и трения, действующими с противоположной стороны.
Согласно опытным данным, при величине эластичности материала по отскоку ниже 5% шаровидный элемент практически теряет свою способность самопроизвольно восстанавливать первоначальную форму.
Эксперименты показали также, что при увеличении значения величины эластичности по отскоку выше заявленной, например, 35÷55%, кучность выстрелов увеличивается, достигая величин 20÷38 см при расстоянии 10 м от дульного среза.
Требуемые для получения заявленного результата показатели обеспечиваются использованием резины на основе синтетического каучука с возможным введением наполнителей-утяжелителей, взятых в указанных пропорциях, с оптимальным соотношением. Именно упомянутые каучуки обладают требуемым низким показателем величины эластичности по отскоку, в данном случае играющим положительную роль. Синтетический каучук может быть подобран в каждом конкретном случае применения патрона с использованием доступных справочных данных.
Введение в состав резины в указанных пропорциях утяжеляющих наполнителей, обеспечивающих требуемую плотность шаровидного элемента в заявленных пределах приводит к улучшению показателя кучности за счет снижения скорости патрона при сохранении его поражающей энергии при стрельбе из травматического оружия, имеющего различные препятствия в стволе.
Выполнение шаровидного элемента из резины, заявленной теплостойкости, также обеспечивает высокий показатель кучности стрельбы. Экспериментально установлено, что теплостойкость материала, кроме указанного показателя эластичности, является одним из основных показателей, в большей степени чем прочностные свойства, влияющим на сохранение целостности поверхности шаровидного элемента. При трении поверхности метаемого снаряжения о внутреннюю поверхность ствола, включая препятствия, происходит его быстрый поверхностный разогрев и, как следствие, резкое снижение прочности поверхностного слоя, что приводит к образованию на нем дефектов: “задиров”, трещин, вырывов и т.д., величиной свыше 2 мм, которые после вылета метаемого снаряжения из ствола ухудшают кучность стрельбы.
Заявленная совокупность признаков не обнаружена в источниках патентной и научно-технической информации, что позволяет считать признаки новыми существенными.
Указанные существенные признаки взаимосвязаны и изменение любого из них ведет к снижению характеристики патрона.
На чертеже представлен общий вид патрона стрелкового оружия с шаровидным метаемым элементом, где схематично показано его положение до и после заряжания в гильзу патрона, поперечное сечение.
Патрон содержит гильзу 1, в полости которой размещены метательный заряд 2 и метаемое снаряжение 3, состоящее из одного или более шаровидных элементов, выполненных из эластичного материала, например наполненного вулканизата - резины, величина эластичности которой по отскоку выбрана равной 5÷30%, а теплостойкость -по меньшей мере 170°С.
Такие показатели величины эластичности по отскоку имеют наполненные вулканизаты (резины), изготовленные, в частности, на основе синтетических каучуков, например, акрилатного (СКБА), имеющего эластичность по отскоку 5-9%, бутилкаучука (БК) с эластичностью по отскоку 8-12% и других (см. Таблицу). Теплостойкость эластичного материала (резины) для метаемого снаряжения предлагаемого патрона, имеющего начальную скорость движения на вылете из дульного среза устройства для стрельбы (пистолета, револьвера) около 400 м/сек и выше, должна быть не менее 170°С.
Такому требованию отвечают, в частности, наполненные вулканизаты вышеназванных каучуков: теплостойкость акрилатного каучука - 180°С; бутилкаучука - 190°С. Возможно использование и других каучуков, наполненные вулканизаты которых отвечают требованиям по эластичности и теплостойкости (см. Таблицу).
3
Плотность материала метаемого снаряжения - 1,3÷2,3 г/см, что улучшает требуемые баллистические характеристики: скорость, энергию и показатель кучности стрельбы предлагаемым патроном, исключает фрагментацию метаемого снаряжения на ранней стадии полета.
3
3
При выборе материала плотностью менее 1,3 г/см улучшение кучности незаметно. При увеличении плотности материала более 2,3 г/см метаемое снаряжение сохраняет останавливающую энергию на дистанции свыше 20 м, т.е. небезопасно, прочностные свойства шаровидного снаряжения уменьшаются, что приводит к увеличению вероятности появления поверхностных дефектов, ухудшает кучность.
Требуемые параметры плотности метаемого снаряжения в виде шаровидного элемента обеспечены введением в эластичный материал, в частности, резину на основе синтетического каучука, утяжеляющего наполнителя, масса которого взята в пропорциях 1:(0,3÷1,5) от массы каучука, что установлено экспериментально и является оптимальным.
Процесс изготовления метаемого снаряжения осуществляется на известном оборудовании, известными в области производства боеприпасов технологическими приемами.
Тестирование эластичности по отскоку вулканизатов, идентичных тем, из которых изготавливались партии шаровидных элементов, проводилось на упругометре УМР-2 при температуре 21÷25°С. Кучность стрельбы оценивалась по диаметру окружности, которая охватывала все отверстия, например, 8 от восьми выстрелов, на мишени, установленной на расстоянии 6 - или 10 м от дульного среза.
При выстреле патроном, метаемое снаряжение, шаровидный элемент, под действием давления газообразных продуктов сгорания перемещается в стволе оружия, при этом, благодаря, преимущественно, пластической деформации, обеспеченной материалом, происходит быстрое затухание поперечных колебаний шаровидного элемента за счет гистерезисных энергопотерь, что способствует сохранению траектории движения метаемого снаряжения и сохранению требуемой кучности. В процессе соударения с преградой происходит деформация шаровидного элемента, обеспечивающая определенную поверхностную площадь контакта и глубину проникновения, требуемую силу ударного воздействия на правонарушителя, необходимую для кратковременного выведения его из строя без причинения ущерба, который может стать причиной необратимых изменений в организме. В случае промаха шаровидный элемент, имея относительно малый вес, на дистанции свыше 20 м теряет скорость и энергию до значений, при которых становится безопасным.
При тестировании предлагаемого патрона, снаряженного шаровидным элементом, выполненным из резины с показателями как описано выше, были получены: высокая кучность стрельбы (см. Таблицу), отсутствие дефектов на поверхности шаровидных элементов, подтверждено исключение рикошета при стрельбе по тестовым объектам, доказана ее безопасность на дистанции свыше 20 м, что особенно важно при использовании предлагаемого патрона в условиях города и скоплении народа.
Таким образом, предлагаемый в данном описании патрон доступен для производства, а полученные баллистические характеристики гарантируют его востребованность как в гражданском обороте, так и для силовых структур, что подтверждает соответствие полезной модели критерию “промышленная применимость”.
Приведенные примеры не ограничивают объем полезной модели, отраженный в формуле полезной модели.
Таблица
№№
НАИМЕНОВАНИЕ КАУЧУКОВ (МАРКА)
СВОЙСТВА, ОПРЕДЕЛЯЮЩИЕ БАЛЛИСТИКУ НАПОЛНЕННЫХ ВУЛКАНИЗАТОВ (РЕЗИН)
КУЧНОСТЬ - ДИАМЕТР ОКРУЖНОСТИ РАССЕИВАНИЯ В СМ НА 6/10 М
Эластичность по отскоку, %
Теплостойкость, °С
1
Бутилкаучук (БК)
8-12
190
5/9
2
Фторкаучук (СКФ-32)
6-10
300
4/6
3
Акрилатный (СКБА)
5-9
180
6/11
4
Хлорсульфополиэтиленовый(ХСПЭ)
20-30
170
10/15
5
Бутадиеннитрильный (СКН-40)
15-20
170
8/13
ДЛЯ СРАВНЕНИЯ
6
Бутадиен-стирольный (СКС-50)
8-12
150-160
13/22
7
Силиконовый
45-55
250-300
20/33
8
Этилен-пропиленовый (СКЭПТ)
40-45
200
22/36
9
Натуральный (НК), изопреновый (СКИ-3)
50-55
150
25/38