ПАТРОН ДЛЯ ГЛАДКОСТВОЛЬНЫХ СИСТЕМ
CARTRIDGE FOR SMOOTH-BORE 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 технические решения, где уже внутри гильзы выполняется ряд полезных функциональных действий при выстреле из оружия. Например, патрон по патенту RU 2059189 C1, 27.04.1996 г.
В этом патенте, патрон содержит гильзу, капсюль-воспламенитель, полый поддон-обтюратор толкающего типа, в полости которого размещен метаемый заряд, и пулевой метаемый элемент из стали, выполненный с верхней ведущей частью и нижней центрирующей частью. Полый поддон-обтюратор разъемно соединен с метаемым элементом, при этом он выполнен с возможностью осевого хода. Поддон-обтюратор исполняет роль толкающего поршня и элемента для отсечки газов и запирания их в гильзе.
Наиболее близко по предлагаемому решению являются патенты RU 2482431, 02.12.2011 г. и RU 2489673, 02.12.2011 г. Патент RU 2482431, 02.12.2011 г. выбран в качестве прототипа, где в патроне, содержащем гильзу со скатом, метаемый 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.
При таком техническом решении метаемому элементу придается не только поступательное, но и одновременно вращательное движение в гильзе.
При этом стрельба ведется из гладкоствольного оружия, метаемый элемент хорошо стабилизирован и имеет оптимальные баллистические характеристики. Единственным недостатком такой конструкции патрона является разъемный с метаемым элементом поршень, который в последней фазе вылета из гильзы метаемого элемента ударяется в коническую часть ската гильзы, где находится конический обтюратор. Что в свою очередь дает возмущающий фактор на точность стрельбы.
Задачей предлагаемого технического решения является придание метаемому элементу поступательного и одновременно вращательного движения в гильзе без удара поршня о скат гильзы с упрощением общей конструкции патрона.
Указанная задача решается за счет того, что патрон имеет цилиндрическую гильзу, метательный заряд, капсюль-воспламенитель, метаемый элемент, поршень, соприкасающийся своей цилиндрической поверхностью с внутренней поверхностью гильзы и имеющий сквозные отверстия под углом наклона к горизонтальной плоскости поршня, для прохода газов от метаемого заряда, размещенного по всему свободному объему гильзы. Поршень выполнен в донной части на самом метаемом элементе, диаметр метаемого элемента в средней части меньше внутреннего диаметра гильзы, а в передней части конусно расширяется до диаметра поршня с переходом в цилиндр, а далее в оживальную часть.
На чертеже рис.1 изображен патрон.
Патрон содержит цилиндрическую гильзу 1, размещенный в ней метательный заряд 2. В донной части гильзы находится капсюль-воспламенитель 3, на который опирается своей закругленной конусной вершиной метаемый элемент 4. Метаемый элемент 4 расположен по оси симметрии гильзы и в передней части центрируется головной расширенной частью, а в донной части поршнем со сквозными отверстиями 5 для прохода газов от метательного заряда 2. Основной принцип исполнения отверстий 5 - это принцип вентилятора, когда газовый поток изменяет направление (закручивается) и тем самым, воздействуя на поршень как часть метаемого элемента 4, вращает его.
Принцип работы патрона для гладкоствольных систем следующий.
Образующиеся при разбитии капсюля-воспламенителя 3 и воспламенении порохового метательного заряда 2 газы смещают метаемый элемент 4 и разгоняют его до необходимой скорости. При этом воспламенение метательного заряда 2 происходит по всему объему, так как в поршне есть сквозные отверстия 5. При движении метаемого элемента 4 газы из передней полости гильзы начнут проходить через отверстия 5 в донную часть, а так как сквозные отверстия конструктивно выполнены под углом наклона к горизонтальной плоскости поршня по принципу вентилятора, начнется вращение метаемого элемента 4. Таким образом, метательный элемент 4 получает необходимую поступательную скорость и угловое вращение для стабилизации полета.
Но надо иметь в виду, что после вылета метаемого элемента 4 из гильзы 1 он начинает движение в канале ствола, где на определенном участке (который рассчитывается газодинамическими расчетами) движение пороховых газов может менять направленность. Поэтому длина ствола будет конструктивно определятся данными газодинамическими расчетами.
Метаемый элемент, по диаметру расширенной головной части и поршневой, предпочтительно рекомендуется выполнять калиберным. А с целью снижения трения и обеспечения стабильных баллистических характеристик рекомендуется внешнюю цилиндрическую поверхность 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 оружия, также снижаются массогабаритные характеристики самого патрона за счет эффективного размещения метательного заряда и устраняется возмущающий фактор удара поршня о скат гильзы по сравнению с прототипом. При этом метаемый элемент в такой конструкции (в хвостовой части аэродинамический стабилизатор) будет также дополнительно стабилизироваться аэродинамическим воздействием на полетной траектории.