ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫЙ СПОСОБ ПРЕОБРАЗОВАНИЯ ЭНЕРГИИ ПОРОХОВЫХ ГАЗОВ В МЕХАНИЧЕСКУЮ СИЛУ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ
ELECTROMAGNETIC CONVERSION OF POWDER GAS ENERGY INTO MECHANICAL FORCE AND DEVICE TO THIS END

Изобретение относится к области оружейной техники и может быть применено в образцах автоматического стрелкового оружия.
Во всех моделях стрелкового оружия, находящихся в практическом применении, для работы механизмов оружия используют две силы, которые возникают после взрыва пороха в патроне:
- сила отдачи,
- сила, источником которой является энергия пороховых газов.
В пистолете Макарова (ПМ) способ, с помощью которого осуществляется работа механизмов оружия, основывается на использовании силы отдачи при свободном затворе и неподвижном стволе. Давление пороховых газов, возникшее внутри патрона после выстрела, выталкивает пулю из ствола, толкая одновременно гильзу вместе с затвором назад. При движении затвора назад гильза выбрасывается за пределы оружия, а при движении затвора вперед под действием возвратной пружины выполняется перезарядка ПМ. [1], [2]
В автомате АН-94 «Абакан», (конструктор Никонов Г.Н.) для работы механизмов оружия используется совместно сила отдачи и энергия пороховых газов [3], [4] При выстреле пороховые газы, воздействуют на дно гильзы и задают импульс отката ствольной группе, которая движется назад при запертом канале ствола, сжимая свою возвратную пружину. Пуля, пройдя треть канала ствола, открывает газовое отверстие ствола и пропускает в него пороховые газы, которые воздействуют на поршень и отводят назад затворную раму с затвором. Затворная рама с затвором извлекает патрон из магазина и под действием своей возвратной пружины совершает перезарядку.
Наиболее близким к предложенному решению будем считать способ, реализованный в автомате Калашникова (АК). (Евразийский патент №0020 от 10 октября 1997 г.). [5], [6] Способ, с помощью которого осуществляется работа механизмов оружия, основывается на использовании энергии пороховых газов, которые направляют в газовую камеру через газоотводное отверстие в конце неподвижного ствола. Давление пороховых газов в газовой камере приводит в движение поршень, связанный посредством штока с затворной рамой. Поршень отводит назад затворную раму, которая выбрасывает гильзу, а при движении затворной рамы вперед под действием возвратной пружины выполняется перезарядка оружия.
Сила отдачи и сила, источником которой является энергия пороховых газов, обладают следующими свойствами:
- сила отдачи совпадает с осевой линией ствола, направлена к прикладу, а точкой приложения этой силы является патрон, где происходит взрыв пороха;
- точкой приложения силы, источником которой является энергия пороховых газов, следует считать газоотводное отверстие в стенке ствола, а направлена эта сила в сторону приклада параллельно оси ствола.
Конструкторские решения при проектировании механизмов оружия жестко ограничиваются свойствами этих сил. Следствием этого является присутствие в различных моделях оружия ряда общих недостатков, к которым относятся, например:
- наличие у прототипа и у аналогов внешней движущейся части;
- наличие у АН94 и у АК под стволом рожка с патронами, который создает неудобства при стрельбе лежа; и т.д.
Эти недостатки можно ликвидировать, если для обеспечения работы механизмов оружия использовать дополнительные силы, точки приложения которых могут находиться внутри корпуса оружия.
Задача предлагаемого изобретения направлена на разработку электромагнитного способа преобразования энергии пороховых газов в механическую силу, точку приложения которой внутри корпуса оружия конструктор выбирает самостоятельно, исходя из принятых конструкторских решений и устройство для реализации этого способа.
Поставленная задача решается предлагаемым способом включающим отвод части пороховых газов через газоотводное отверстие в конце неподвижного ствола во входное отверстие в стальной трубке, что приводит к перемещению постоянного магнита, при этом перемещение магнита вызывает появление в стенках стальной трубки токов Фуко, которые индуцируют электрический ток в обмотке из изолированной проволоки, намотанной на стальную трубку, после чего ток направляют по проводам через диод на блок конденсаторов, а с блока конденсаторов ток направляют на обмотку соленоида, что вызывает перемещение якоря соленоида, которое создает необходимое механическую силу, а для реализации этого способа предложено устройство включающее закрепленную под неподвижным стволом стальную трубку, у которой на одной оси с газоотводным отверстием ствола проделано входное отверстие, причем со стороны входного отверстия торец стальной трубки закрыт полностью, а другой торец закрыт частично, при этом внутри трубки находится постоянный магнит, северный и южный полюса которого располагаются вдоль оси трубки, а сам магнит может свободно перемещаться вдоль трубки и постоянно поджимается возвратной пружиной, причем для предотвращения разрушения магнита, он покрыт износостойким диэлектриком, и на торце магнита, который контактирует с газами закреплена керамическая пластина, при этом на трубке намотана обмотка, выполненная из изолированной проволоки, а концы обмотки через диод соединены с входом блока конденсаторов, выходы которого соединены с обмоткой соленоида, при этом место закрепления соленоида внутри корпуса определяют исходя из принятых конструкторских решений, а диод, блок конденсаторов, соленоид и все электрические провода располагают внутри корпуса. Блок конденсаторов можно разбить на несколько секций и каждую секцию соединить с обмоткой своего соленоида.
Техническим результатом является полученная механическая сила, точку приложения которого внутри корпуса оружия конструктор выбирает самостоятельно.
Дульная энергия вылетающей из ствола АКМ пули равна ≈ 2030 Дж [6]. Энергия пороховых газов, поступающих в стальную трубку, составляет ≈ 30% от дульной энергии пули. За счет мощности магнита и количества ампер-витков катушки можно обеспечить сохранение ≈ 15% оставшейся энергии. Таким образом, после каждого произведенного выстрела на блок конденсаторов поступает электрический ток с энергией не менее 92 Дж.
Блок конденсаторов можно разбить на несколько секций и каждую секцию соединить со своим соленоидом.
Если разбить блок конденсаторов на две секции и каждую секцию соединить с 12-вольтовым соленоидом мощностью 20 Ватт [7], то получим две механические силы, точки приложения которых внутри корпуса оружия конструктор выбирает самостоятельно.
Соленоид может быть закреплен в любом месте внутри корпуса, а якорю можно задать необходимое направление перемещения в пространстве. Таким образом, реализация изобретения позволяет избежать жестких ограничений, которые накладывают свойства силы отдачи и силы, источником которой является энергия пороховых газов, что расширяет возможности нахождения дополнительных конструкторских решений при проектировании оружия.
Диод, блок конденсаторов, соленоид и все электрические провода располагают внутри корпуса.
Сущность предлагаемого устройства поясняется чертежами.
На Фиг.1 - принципиальная схема устройства;
На Фиг.2 - магнит в сборе.
Устройство включает ствол 1, корпус 2, курок 3, пулю 4, закрепленную под неподвижным стволом 1 стальную трубку 5, у которой на одной оси с газоотводным отверстием 6 проделано входное отверстие 7, причем со стороны входного отверстия 7 торец стальной трубки 5 закрыт полностью, а другой торец закрыт частично, при этом внутри трубки 5 находится постоянный магнит 8, северный и южный полюса которого располагаются вдоль оси трубки, а сам магнит 8 может свободно перемещаться вдоль трубки 5 и постоянно поджимается возвратной пружиной 9, причем для предотвращения разрушения магнита 8, он покрыт износостойким диэлектриком 10, и на торце магнита, который контактирует с газами закреплена керамическая пластина 11, при этом на трубке 5 намотана обмотка 12, выполненная из изолированной проволоки, а концы обмотки 12 через диод 13 соединены с входом блока конденсаторов 14, выходы которого соединены с обмоткой соленоида 15, который содержит якорь 16. при этом место закрепления соленоида 15 внутри корпуса 2 определяют исходя из принятых конструкторских решений, а диод 13, блок конденсаторов 14, соленоиды и все электрические провода располагают внутри корпуса 2. Блок конденсаторов 14 можно разбить на несколько секций и каждую секцию соединить с обмоткой своего соленоида. (На фиг. не показано)
Устройство работает следующим образом.
После нажатия на спусковой крючок 3 происходит выстрел и в момент, когда пуля 4 находится в конце ствола 1, пороховые газы из газоотводного отверстия 6 направляют во входное отверстие 7 стальной трубки 5, что приводит к перемещению постоянного магнита 8, поджимаемого возвратной пружиной 9, а для предотвращения разрушения магнита 8, он покрыт износостойким диэлектриком 10, и на торце магнита, который контактирует с газами закреплена керамическая пластина 11, при этом перемещение магнита вызывает появление в стенках стальной трубки 5 токов Фуко, которые индуцируют электрический ток в обмотке 12, намотанной на стальную трубку 5, после чего ток направляют на блок конденсаторов 14. С блока конденсаторов ток направляют на обмотку соленоида 15, что вызывает перемещение якоря 16 соленоида 15, а перемещение якоря 16 создает механическую силу, которую можно приложить внутри корпуса 2 и использовать для обеспечения работы механизмов оружия, исходя из принятых конструкторских решений. После произведенного выстрела возвратная пружина 9 перемещает магнит 8 в исходное крайнее левое положение, при этом диод 13 в процессе этого перемещения препятствует появлению в электрической цепи обратного электрического тока.
Изготовление предложенного устройства может быть выполнено с помощью существующих технологий, с использованием материалов, которые в настоящее время производит промышленность.
ЛИТЕРАТУРА
1. Неизвестный Макаров. // Оружие, №10, 2004, специальный выпуск.
2. О. Алексеев, Ф. Михайлов ТТ, Макаров, ПСМ. Знай то, чем владеешь; ACT, ЛГ Информэйшн Груп. - 2001. - 156 с.
3. Ю. Пономарев. У истоков "Абакана" // журнал "Ружье: оружие и амуниция", №1, 1998, стр.6-8
4. Яндекс. Словари «Стрелковое оружие России. 5,45 - мм Автомат Никонова АН-94»
5. "Автомат Калашникова" Евразийский патент №0020 от 10 октября 1997 г.
6. Наставление по стрелковому делу. 7.62 - мм модернизированный автомат Калашникова (АКМ и АКМС). М.: Воениздат; 1970. - 167 стр.
7. Сайт «Соленоиды»