СОСТАВНАЯ ОРУЖЕЙНАЯ ГИЛЬЗА ДЛЯ СНАРЯДА
COMPOSITE GUN CASE FOR SHELL

Область техники, к которой относится изобретение.
Изобретение относится к боеприпасам огнестрельного оружия и к другим приборам для запуска твердых тел в окружающее пространство.
Уровень техники
Известные конструкции оружейных гильз имеют бутылочную, цилиндрическую или коническую форму, закрытую дном. В дне гильзы имеется капсюльное гнездо, в которое вставляется капсюль-воспламенитель.
При изготовлении такой конструкции оружейной гильзы требуется сложный технологический процесс с попеременным циклом вытяжки, обжатия и отжига заготовок. В результате изготовления оружейных гильз по такой технологии получается большое количество бракованных изделий.
Данная конструкция оружейной гильзы не позволяет значительно увеличить скорость снаряда даже при применении новейших порохов. При создании оптимальной камеры сгорания и применении новейших порохов скорость снаряда можно увеличить только на 30-40% от существующих скоростей снаряда.
Кроме того, известные конструкции патронов при стрельбе существенно нагревает оружейную гильзу, через которую производится нагрев ствола и остальной материальной части стрелкового оружия. Поэтому она нагревается до такой степени, что возникает необходимость охлаждения ствола дополнительными техническими средствами. Что резко уменьшает живучесть стволов огнестрельного оружия и его могущество.
Источники информации:
Описания изобретений к иностранным патентам и патентам Российской Федерации № RU 2179701, RU 2040770, RU 2101662, RU 2184338, RU 2221212, RU 2062166, RU 2120344, RU 2286530, SK 192013.
Техническая литература: 125 мм. Танковые пушки 2А26 (Д-81) и 2А26М2. Техническое описание и инструкция по эксплуатации. 1981 г.; 115 мм. Танковая пушка У-5ТС. Альбом рисунков. Машиностроение. 1970 г.; П.П. Пущин. Орудийные гильзы. - М.: ГИОП, 1941, А.Г Туктанов «Технология производства стрелково-пушечного и артиллерийского оружия», Машиностроение, 2007 г.; Бабак Ф.К. «Основы стрелкового оружия», Полигон, 2003 г.; Горст А.Г. «Пороха и взрывчатые вещества», Машиностроение, 1972 г.; Бабкин А.В., Велданов В.А. и др. «Средства поражения и боеприпасы» МГТУ им. Баумана, 2008 г.; Кириллов В.М. и Сабельников В.М. «Патроны стрелкового оружия», М., ЦНИИ информации, 1980; Огородников В.П., Заволокин А.Б. и др. «Основы материальной части гражданского, служебного оружия и патронов к нему». Учебное пособие. Ульяновск, БГТУ, 1999 г.; П.П. Пущин. «Орудийные гильзы». - М.: ГИОП, 1941; «Основы стрелкового оружия», Полигон, С.-Петербург, 2003 г.; «Проектирование ракетных и ствольных систем», Б.В. Орлов, Машиностроение, 1974 г.; «Основания проектирования автоматического оружия», А.А. Благонравов, М., 1940 г.; «Основания устройства и проектирования стрелкового оружия», Пенза, 1963 г.; Огородников В.П., Заволокин А.Б. и др. «Основы материальной части гражданского, служебного оружия и патронов к нему». Учебное пособие. Ульяновск, БГТУ, 1999 г.; Кириллов В.М. и Сабельников В.М. «Патроны стрелкового оружия», М., ЦНИИ информации, 1980; «Справочник по патронам, ручным и специальным гранатам иностранных армий». Военное издательство Министерства Вооруженных сил Союза ССР, Москва, 1946. За прототипы принята конструкция гильз по описанию изобретений к патентам № RU 2229091, RU 2397433, RU 2458315, RU 2069302 Российской Федерации.
Раскрытие изобретения
Целью создания настоящего изобретения является придание оружейной гильзе технологичности, увеличение начальной скорости снаряда, снижение тепловой нагрузки на ствол огнестрельного оружия, увеличение дальности стрельбы по настильной траектории или увеличение высоты стрельбы по воздушным целям, увеличение могущества огнестрельного оружия.
Для того чтобы увеличить начальную скорость снаряда (пули, снаряда, дроби, картечи, сигнальной ракеты, фейерверка и других твердых тел) при одинаковой массе метательного заряда, предлагается изменить конструкцию оружейной гильзы и выполнить ее составной, а для лучшего горения и полного сгорания метательного заряда в гильзе предлагается изменить форму камеры сгорания метательного заряда в корпусе составной оружейной гильзы.
Для улучшения технологичности изготовления оружейной гильзы ее предлагается изготавливать составной из нескольких деталей (Фиг. 1, Фиг. 2, Фиг. 3, Фиг. 4, Фиг. 5). Составная оружейная гильза состоит из нескольких деталей: наружное дно (2), внутреннее дно (3), внутренний корпус (5). Детали изготавливаются предварительно, а затем производится их сборка в единый элемент. Детали (2), (3), (5) изготавливаются с помощью различных технологических приемов холодной обработки металла давлением. Внутренний корпус составной гильзы (5) изготавливают из трубы путем ее развальцовки и обжатия до получения требуемых размеров и необходимого профиля.
При изготовлении деталей (2), (3), (5) составной оружейной гильзы (8), применяют цветные металлы или малоуглеродистые пластичные черные металлы.
При изготовлении оружейных гильз по традиционной технологии металлические детали гильзы заданной формы получают путем холодной формовки и вытяжки гильз из металла на прессах различной конструкции или роторных линиях с периодическим отжигом заготовок. Этот процесс весьма трудоемок и поэтому стоимость гильзы весьма высока. При применении цветных металлов (например, латуни) стоимость гильзы еще больше возрастает из-за высокой цены цветных металлов на основе меди.
Металлические гильзы, производимые по данной технологии, имеют значительные недостатки:
- обладают плохой обтюрацией, что приводит к прорыву метательных газов;
- продольно и поперечно разрушаются во время выстрела, что приводит к задержке стрельбы;
- во время выстрела нагреваются от метательных газов и передают часть теплового потока стволу оружия, которое значительно нагревается и вначале теряет боевые свойства, а затем приходит в негодность;
- за счет абразивных свойств гильзы при трении о патронник увеличиваются размеры патронника, что выводит оружие из строя из-за постоянных разрывов гильз при стрельбе;
- латунные гильзы дороги и склонны к образованию трещин при длительном хранении;
- латунные гильзы обладают сравнительно низкими прочностными свойствами, что ограничивает их применение в оружии с высоким давлением метательных газов;
- невозможность дальнейшего увеличения скорости снаряда, даже применяя пороха с высокой скоростью горения;
- высокий процент брака при изготовлении гильз.
Однако потребность в создании оружейных гильз для снарядов, обеспечивающих высокие начальные скорости снаряда и обеспечивающих значительные сроки их хранения при одновременной дешевизне их изготовления, очень высока.
Предлагается конструкция составной оружейной гильзы, которая позволяет добиться существенного удешевления стоимости оружейной гильзы, а также позволяет существенно улучшить боевые характеристики огнестрельного оружия.
Предлагается несколько вариантов решения данного предложения при использовании составной оружейной гильзы.
Конструкция составной оружейной гильзы (8) представлена на (Фиг. 1, Фиг. 2, Фиг. 3, Фиг. 4). Детали (2) и (3) составной гильзы производятся из листового металла, а деталь (5) и цельнотянутая тонкостенная труба - путем различных приемов холодной обработки металла. В результате получаются детали (2), (3), (5), которые различными способами соединяем между собой. Для того чтобы внутренний корпус (5) мог воспринимать давление метательных газов, он завальцовывается вокруг наружного дна (2) (Фиг. 1, Фиг. 2, Фиг. 3) или обжимается (Фиг. 4, Фиг. 5), и образуется замок (4).
После соединения деталей (2), (3), (5) между собой и создания замка (4) собранная заготовка помещается в пресс-форму, и путем литья пластмассы под давлением создается наружный корпус составной оружейной гильзы (8) из пластмассы. При этом внешние габариты составной оружейной гильзы (8) имеют габариты патронника огнестрельного оружия.
Для увеличения скорости истечения метательных газов профилю внутреннего корпуса составной оружейной гильзы (8) придают форму сопла Лаваля, выполненного в виде двух сопряженных узкими концами усеченных конусов (Фиг. 1, Фиг. 2, Фиг. 3). Указанный технический результат обеспечивается тем, что в известных конструкциях гильз корпус имеет форму цилиндра или конуса и при выстреле скорость снаряда при одинаковом весе метательного заряда зависит от мощности используемого метательного заряда и его количества в гильзе. При увеличении количества метательного заряда в гильзе возрастают силы давления метательных газов на ствол, что в свою очередь приводит к увеличению толщины стенок стволов и, как следствие, увеличению веса стволов огнестрельного оружия. Увеличивать вес ствола до бесконечности невозможно. Это тупиковый путь развития боеприпасов и вооружения.
Предлагается другой путь развития боеприпасов и стрелкового вооружения различных калибров. Это новое направление развития боеприпасов позволяет в несколько раз увеличить начальную скорость снаряда без увеличения веса метательного заряда. Для этого предлагается встроить в корпус гильзы сопло Лаваля, выполненное в виде двух сопряженных узкими концами усеченных конусов. Используя такую конструкцию гильзы, будут достигнуты и другие положительные результаты:
- слабый нагрев стволов;
- возможность вести огонь длинными очередями без перегрева ствола;
- высокая начальная скорость снаряда;
- уменьшенный звук выстрела;
- настильная траектория полета снаряда;
- повышение точности стрельбы за счет уменьшения времени подлета снаряда;
- слабое воздействие окружающей среды на внешнюю траекторию снаряда из-за малого времени подлета.
При активировании метательного заряда, находящегося в составной оружейной гильзе (8) (на чертежах не показан), метательный заряд воспламеняется и при этом образуется большое количество метательных газов. Внутреннее дно (3) составной оружейной гильзы (8) имеет форму усеченного тела вращения для обеспечения активного и полного сгорания метательного заряда в составной оружейной гильзе (8).
При истечении метательных газов (Фиг. 6) из полости (9) составной оружейной гильзы (8) в полость (11) происходит ускорение истечения метательных газов
где T - абсолютная температура газа. Шкала температур Кельвина - это шкала, в которой начало отсчета ведется от абсолютного нуля. Абсолютный ноль определен как 0 K, что равно -273.15°C;
P - давление газа;
V - скорость газа;
M - число Маха.
По мере движения метательных газов по соплу его абсолютная температура (T) и давление (P) снижаются, а скорость (V) возрастает.
На сужающемся, докритическом участке сопла (9) движение метательных газов происходит с дозвуковыми скоростями. В самом узком, критическом сечении сопла (10), скорость метательных газов достигает звуковой. На расширяющемся, закритическом участке (11) скорость метательных газов возрастает до сверхзвуковых скоростей, и при этом газовый поток метательных газов все время ускоряются.
Это ускорение происходит благодаря тому, что сопло Лаваля позволяет сформировать сжатый газовый поток с высокой скоростью истечения метательных газов, что способствует увеличению скорости снаряда.
В этих условиях выполняется закон Бернулли, для стабильно текущего потока газа сумма давления, кинетической энергии на единицу объема и потенциальной энергии на единицу объема является постоянной в любой точке потока. Как следствие этого, происходит полезная работа по перемещению снаряда.
Перемещаясь по соплу, газ расширяется, его температура и давление падают, а скорость возрастает (согласно закону Бернулли давление и температура должны упасть, а скорость возрасти, то есть потенциальная энергия давления и внутренняя тепловая энергия газа переходят в кинетическую энергию газового потока). Внутренняя энергия газа преобразуется в кинетическую энергию его направленного движения. Коэффициент полезного действия (КПД) такого преобразования может превышать 70%. Одним из свойств, способствующих этому фактору, является то, что метательные газы проходят через сопло очень быстро и не успевают отдать заметное количество своей тепловой энергии через теплоотдачу стенкам сопла.
Таким образом, при использовании сопла Лаваля, в оружейной гильзе формируется газовый поток метательных газов с высокой скоростью истечения, что способствует увеличению скорости снаряда, а это увеличивает дальность полета снаряда, высоту, точность и убойную силу.
Кроме того, существенно снижается абсолютная температура (T) метательных газов (Фиг. 6), что создает низкотемпературный, комфортный режим работы для ствола стрелкового оружия, то есть увеличивается могущество огнестрельного оружия.
Описание чертежей
На Фиг. 1, Фиг. 2, Фиг. 3, Фиг. 4 изображены варианты составной оружейной гильзы.
На Фиг. 1, Фиг. 2, Фиг. 3, Фиг. 4, Фиг. 5 изображены способы соединения деталей составной оружейной гильзы.
На Фиг. 1, Фиг. 2, Фиг. 3 изображена составная оружейная гильза с соплом Лаваля.
На Фиг. 6 изображен график истечения метательных газов из сопла Лаваля.
На чертежах изображены следующие детали:
1 - капсюль-воспламенитель
2 - наружное дно
3 - внутреннее дно
4 - замок
5 - внутренний корпус
6 - наружный корпус
7 - ребро
8 - составная оружейная гильза
Осуществление изобретения
При изготовлении гильз применяются традиционные технологии обработки металла давлением и литья пластмассы в пресс-формы под давлением. Заявленная конструкция может быть воспроизведена на промышленном предприятии, что говорит о ее соответствии критерию промышленной применимости.