Устройство крепления цевья для дополнительного оборудования на стрелковом оружии типа AR-15

Полезная модель относится к области оружейного дела и касается конструктивного исполнения механизма крепления цевья для установки дополнительного оборудования на стрелковом оружии типа AR-15.
AR-15 - американская полуавтоматическая винтовка, выпускаемая с 1963 года и поступающая в продажу в качестве гражданского оружия для самообороны, охоты и т.п. В настоящее время бренд "AR-15" отражает тип оружия с учетом его конструктивного исполнения и является применимым к оружию, построенному по схемному алгоритму, совпадающему с конструкцией американской исторической винтовки AR-15. Достоинствам оружия этого семейства в первую очередь относится модульность конструкции, позволяющая при очень широком выборе комплектующих и аксессуаров собирать винтовки и карабины практически под любые нужды и бюджет. Винтовки типа «AR-15» могут быть сконфигурированы во множество вариантов, от компактных карабинов для развлекательной стрельбы, полицейских нужд или защиты дома до высокоточных «варминтерских» охотничьих винтовок с тяжелым длинным стволом, снайперских полицейских винтовок или тюнингованных спортивных карабинов для «практической» стрельбы.
У традиционных винтовок типа «AR-15» ствольная коробка состоит из двух частей - верхней и нижней, которые соединяются двумя стальными поперечными штифтами, расположенными в передней и задней частях нижней половины и остающимися в ней при разборке во избежание утери.
Нижняя половина ствольной коробки («лоувер») содержит в себе ударно-спусковой и предохранительный механизмы, шахту магазина, механизм затворной задержки и крепление для трубки возвратной пружины, служащей также для установки приклада.
Верхняя половина ствольной коробки («аппер») служит для установки ствола, направления затворной группы, рукоятки взведения затвора и крепления основания целика, цевья, несущего на себе от одной до четырех направляющих типа Mil-Std 1913, более известных как Picatinny rail («Планка Пикатинни»). На эти направляющие при помощи специальных кронштейнов устанавливают различные аксессуары, такие как прицелы, тактические фонари, лазерные целеуказатели, передние рукоятки и т.п.
В этом типе оружия возможна смена ствола с короткого на удлиненный. Стволы крепятся в верхнюю половину ствольной коробки при помощи муфты на резьбе и при необходимости могут быть заменены даже самим пользователем, при наличии некоторого опыта и необходимого инструмента, или в условиях оружейной мастерской. Стволы в оружии типа «AR-15» могут иметь самую разную длину, профиль, калибр, шаг нарезов, комплектоваться различными дульными устройствами. При этом следует учитывать, что позиционирование, то есть точность положения цевья на верхней половине ствольной коробки является условием правильного функционирования автомактики оружия и возможности его переналадки.
Так, широко применяется цевье для крепления дополнительных устройств на планку типа «picatinny rail» (см. сайт "Adams Arms", цевье "Р Series M-LOK Rail - SF-308 - 15.5", адрес: https://www.adamsarms.net/p-series-m-lok-rail-sf-308-15). При установке цевья используются втулка крепления ствола и полукольца, при установке которых не происходит жесткой фиксации ствола к ствольной коробке, что приводит к люфту между стволом и ствольной коробкой, а так же не обеспечивается позиционирование цевья относительно ствольной коробки, что приводит к ухудшению точностных характеристик оружия при установке оптических и механических прицельный приспособлений на цевье. Из-за особенностей конструктивного решения, при котором для крепления цевья используется разрезной паз, по типу «хомута» не обеспечивающий многократной установки и снятия цевья из-за пластических деформаций при затяжке винтами на оружии.
Другим близким аналогом заявленного технического решения, взятым за прототип, является цевье для крепления дополнительных устройств на планку типа «picatinny rail» (http://www.leapers.com/index.php?act=rod_detail&midx=2131&allids=2131&itemno=MTU004SSK#). Недостатком такого цевья является большое количество винтов, из-за чего уменьшается надежность крепления при воздействии вибраций, возникающих в процессе работы механизмов оружия. Конструкция крепления не обеспечивает защиты при установке цевья от воздействия торцом винтов крепления на ствол, что приводит к ухудшению точностных характеристик оружия.
Особенностью конструкции оружия типа «AR-15» является его модульный принцип сборки и модификации, то есть изменения вариантов компоновки. В качестве главных модулей рассматриваются ствольная коробка, сменный ствол, сменное цевье для различных вариантов установки "обвеса".
Среди перечисленных модулей ствольная коробка у большинства производителей состоит их двух половинок (верхней и нижней) с одинаковыми посадочными размерами, независимо от технологии и способа изготовления, и взаимозаменяемы внутри почти всего семейства оружия «типа Ar-15». Согласно исходным спецификациям, обе половинки выполняются ковкой из алюминиевого сплава 7075-Т6 с последующей механической обработкой и анодированием поверхностей. Менее распространены ствольные коробки, выполненные фрезеровкой из алюминиевых болванок на станках с ЧПУ, а также ствольные коробки, выполненные из ударопрочного полимера. Нижняя половина ствольной коробки («лоувер») содержит в себе ударно-спусковой и предохранительный механизмы, шахту магазина, механизм затворной задержки и крепление для трубки возвратной пружины, служащей также для установки приклада.
Верхняя половина ствольной коробки («аппер») служит для установки ствола и крепления основания целика. Стволы крепятся в верхнюю половину ствольной коробки при помощи муфты на резьбе и при необходимости могут быть заменены. Стволы в оружии «типа Ar-15» могут иметь самую разную длину, профиль, калибр, шаг нарезов, комплектоваться различными дульными устройствами. На конце ствола выполнено цилиндрической формы утолщение (может быть с выступом для позиционирования ствола по отношению к месту отверстия на нем для системы отвода пороховых газов), ограниченное кольцевым буртом. Со стороны этого утолщения (патроника) в теле ствола выполнены радиально расположенные торцевые зубья для зацепления с ответными зубьями в верхней части ствольной коробки. Этим концом ствол вставляется в посадочное гнездо, а затем приворачивается ствольной гайкой (резьбовым кольцом) к цевью.
Как правило, для улучшения кучности и точности стрельбы многие стрелки заменяют штатное цевье на так называемое консольное, при котором ствол оружия оказывается вывешенным - то есть на всем протяжении от ресивера и до самого дульного среза более с цевьем не контактирует. Свободновывешенный ствол в основном используется в высокоточной стрельбе, достигается это закреплением ствола только в месте крепления к верхней части ствольной коробки - аппер, таким образом нет никаких механических помех для колебаний ствола при выстреле. Свободновывешенное цевье, закрепленное на аппере (наворачиванием гайки или с помощью болтов), образует по сути защиту ствола от механических воздействий при хвате и в то же время при наличии планок Пикатинни позволяет устанавливать дополнительные устройства, например, оптический прицел (см. ст."Самозарядные винтовки Ar-15 для гражданского использования", автор Максим Попенкер, 2012 г., выложена на сайте в сети Интернет в режиме свободного доступа по адресу: https://modernfirearms.net/ru/sivilian-rifled/ssha-grazhdanskoe-nareznoe/vintovki-tipa-ar-15 (скан статьи прилагается). Это известное решение принято в качестве прототипа.
При проведении информационного поиска не были выявлены решения, которые использовали бы промежуточные элементы для крепления цевья с одновременным позиционированием его относительно положения оси ствола (при сохранении свободно вывешенной схемы крепления как ствола, так и цевья). В связи с этим в качестве прототипа использован аналог, отражающий состояние вопроса на сегодняшний день.
Особенностью компоновочного решения верхней части оружия типа "AR-15", как это видно из прототипа, является свободновывешенное положение ствола и свободновывешенное положение цевья. При этом и ствол и цевье имеют консольное крепление на верхней части ствольной коробки. Так как оба элемента выполнены из различных материалов и отличаются по весу и размерам, то при проведении стрельбы в каждом из этих элементов возникают отдельные не связанные между собой механические колебания. При отсутствии на цевье дополнительного оборудования (например, оптического прицела) и ведении стрельбы колебания цевья не влияют на точность поражения, так как этот процесс прямо зависит от направления линии вылета пули из ствола. Однако, при использовании оптического прицела, закрепленного на планке "Пикатинни" колебания свободно вывешенного цевья начинают не совпадать с вектором колебаний ствола. В связи с этим при ведении прицельного огня постоянного возникает ошибка несоответствия линии прицела с линией вылета пули. Кроме того, цевье служит не только для крепления дополнительного оборудования (оптического прицела на верхней планке или пистолетной рукояти на нижней планке), но и для удержания оружия левой (правой) рукой, используемой в качестве противовеса. В результате на вывешенном конце цевье имеет внешнюю нагрузку. И чем длиннее цевье, тем сильнее эта вывешенная часть цевья отклоняется от линии вылета пули из ствола при производстве стрельбы.
Процесс вылета пули из ствола сопровождается ударными динамическими нагрузками, меняющимся давлением в системах оружия, что приводит к формированию в металлических частях оружия внутренних колебательных процессов - вибрации. Процесс вибрации усилен в области ствола и находящихся в его окружении элементов оружия. Так как все элементы в оружии соединены между собой с применением либо болтов, либо гаек, то эта вибрация передается на эти элементы крепления и провоцирует в винтовой части изменения величин осевой и радиальной составляющих сил затяжки, что приводит к ослаблению соединений. Для ствола это чревато ослаблением его крепления и, соответственно, снижением точности попадания. Аналогичная картина наблюдается и в отношении крепления цевья на верхней части ствольной коробки.
Для исключения процесса влияния отдельных колебаний ствола и цевья при наличии на нем дополнительного оборудования друг на друга и целью исключения влияния вибрации на ослабление соединений в оружии необходимо, чтобы ствол и цевье имели между собой конструктивную взаимосвязь, обеспечивающую объединение двух колебательных систем с образованием одной общей для них системы. При таком решении процессы колебаний и вибрации на дополнительном оборудовании будут соответствовать по направлению с колебаниями в стволе. Это позволит обеспечить высокую точность установки посадочных мест дополнительного оборудования относительно оси канала ствола и сохранить этот показатель при проведении стрельбы.
Настоящая полезная модель направлена на достижение технического результата, заключающегося в обеспечении высокой точности установки посадочных мест дополнительного оборудования относительно оси канала ствола.
Указанный технический результат достигается ем, что устройство крепления цевья на стрелковом оружии типа AR-15 содержит размещаемое внутри полости цевья разрезное кольцо, устанавливаемое на ствольную гайку прикрепления ствола к верхней части ствольной коробки с обхватом последней по ее наружной поверхности и с размещением разреза на линии прохождения газоотводящей трубки механизма перезарядки, при этом разрезное кольцо выполнено по ширине наружной поверхности равной ширине ствольной гайки и на стороне, противоположной расположению разреза, в теле разрезного кольца выполнено сквозное отверстие с внутренней винтовой резьбой для введения болта в окружной паз ствольной гайки и выполнены отверстия с внутренней винтовой резьбой каждое под болты для прикрепления цевья к этому разрезному кольцу, а на своей наружной поверхности разрезное кольцо выполнено с разнесенными по окружности выступами для опирания на внутреннюю стенку цевья.
Указанные признаки являются существенными и взаимосвязаны с образованием устойчивой совокупности существенных признаков, достаточной для получения требуемого технического результата.
Настоящая полезная модель поясняется конкретным примером исполнения, который, однако, не является единственно возможным, но наглядно демонстрирует возможность достижения требуемого технического результата.
На фиг. 1 изображено продольное сечение цевья по линии ствола; фиг. 2 - закрепление ствола ствольной гайкой
фиг. 3 - положение разрезного кольца на ствольной гайке до установки цевья;
фиг. 4 - размещение разрезного кольца на ствольной гайке; фиг. 5 - общий вид ствольной гайки;
фиг .6 - положение разрезного кольца внутри цевья с демонстрацией средств крепления цевья на этом кольце;
фиг. 7 - взаимное опирание элементов в узле крепления цевья.
Согласно заявленной полезной модели рассматривается устройство крепления цевья на стрелковом оружии типа AR-15, которое характеризуется тем, что обеспечивает конструктивную связь цевья со стволом, в которой положение цевья определяется устойчивым относительно линии вылета пули из ствола.
В общем случае, это устройство крепления цевья на стрелковом оружии типа AR-15 содержит размещаемое внутри полости цевья разрезное кольцо, устанавливаемое на ствольную гайку прикрепления ствола к верхней части ствольной коробки с обхватом последней по ее наружной поверхности и с размещением разреза на линии прохождения газоотводящей трубки механизма перезарядки. Разрезное кольцо выполнено по ширине наружной поверхности равной ширине ствольной гайки и на стороне, противоположной расположению разреза. В теле разрезного кольца выполнено сквозное отверстие с внутренней винтовой резьбой для введения болта в окружной паз ствольной гайки и выполнены отверстия с внутренней винтовой резьбой каждое под болты для прикрепления цевья к этому разрезному кольцу. На своей наружной поверхности разрезное кольцо выполнено с разнесенными по окружности выступами для опирания на внутреннюю стенку цевья.
Это устройство позволяет обеспечить нераскручиваемость ствольной гайки под действием вибрации и позиционировать цевье по отношению к положению ствола. При этом исключается необходимость крепления цевья на верхней части ствольной коробки.
Ниже приводится конкретный пример исполнения полезной модели (фиг. 1-7).
На фиг. 1 представлен продольный разрез оружия по элементам, связанным с верхней частью 1 ствольной коробки. Ствол 2, патронником вставлен в гнездо в торцевой стенке верхней части 1. Со стороны патронника на стволе выполнен кольцевой бурт 3, которым ствол упирается в верхнюю часть 1. В этом положении ствола на него одевается ствольная гайка 4, представляющая собой удлиненную втулку, внутри которой с одной ее стороны выполнена винтовая нарезка 5 с диаметром большим диаметра кольцевого бурта 3. Ствольная гайка наворачивается на ответную часть 6 и прижимает кольцевой бурт к торцевой части ствольной коробки. На другом конце ствольная гайка выполнена с рядом радиальных отверстий 7, которые используются под инструмент, обеспечивающий поворачивание этой гайки и ее затяжку. В теле ствольной гайки 4 так же выполнен окружной паз 8, который используется для контрения гайки от отворачивания. Таким образом ствол закрепляется в верхней части ствольной коробки (фиг. 2 и 3).
Вокруг ствола устанавливается цевье 9, которое выполнено с прикрепленными или выполненными заодно с телом цевье планками "Пикатинни", которые используются для установки дополнительного оборудования, например, оптического прицела. Между внутренней поверхностью стенки цевье 9 и стволом образовано пространство, которое используется для охлаждения ствола естественным обдувом и для размещения газоотводящей трубки 10 механизма перезарядки.
Автоматика оружия типа "AR-15" использует для привода механизмов отвод пороховых газов из канала ствола в тело затворной рамы. Пороховые газы отводятся через поперечное отверстие в стволе (как правило, это отверстие в стволе находится на месте крепления целика 11) в газовый блок, а оттуда - в трубку 10 из нержавеющей стали, проходящую над стволом и входящую в ствольную коробку над местом крепления ствола к этой коробке (фиг. 1).
Для закрепления всех частей аппера относительно ствольной коробки используется размещаемое внутри полости цевья разрезное кольцо 12, которое устанавливается на ствольную гайку прикрепления ствола к верхней части ствольной коробки с обхватом последней по ее наружной поверхности (фиг. 4-6).
Разрезное кольцо выполнено по ширине наружной поверхности равной ширине ствольной гайки 4 с тем, чтобы обеспечить максимально возможное облегание и обхват гайки 4. Это важно, так как взаимодействие внутренней поверхности кольца с поверхностью гайки 4 имеет контактный характер и держится на трении.
Разрезное кольцо выполнено с разрезом 13 в верхней части. Этот разрез используется для прохождения газоотводящей трубки 10 механизма перезарядки. На противоположной стороне (по отношению к разрезу 13) в теле кольца выполнены три отверстия. Одно сквозное отверстие выполнено сквозное отверстие с внутренней винтовой резьбой предназначено для введения болта 14 в окружной паз 8 ствольной гайки 4. Этим болтом фиксируется разрезное кольцо от осевого смещения на ствольной гайке.
Рядом расположены два других сквозных отверстия 15 с внутренней винтовой резьбой каждое под болты 16, посредством которых цевье прикрепляют к этому разрезному кольцу. В момент прикрепления цевье контактирует с краем верхней части ствольной коробки по контактной поверхности 17.
Особенностью конструктивного исполнения разрезного кольца 12 является то, что, а на своей наружной поверхности оно выполнено с разнесенными по окружности выступами 18 для опирания на внутреннюю стенку цевья.
Механизм крепления посредством разрезного кольца 12 обеспечивает жесткую фиксацию ствола 2 в аппере ствольной коробки 1, исключающий люфты, что в свою очередь повышает точностные характеристики оружия. Так же, за счет затяжки резьбового кольца 12 болтами 16 (при креплении цевья) обеспечивается параллельность оси канала ствола и наружного диаметра резьбового кольца за счет перпендикулярности торцевых поверхностей сопрягаемых деталей. Разрезное кольцо 12, на наружный диаметр которого устанавливается цевье 9, обеспечивает параллельность оси наружного диаметра резьбового кольца с посадочными местами дополнительного оборудования на цевье.
При затяжке болтов 16 (вектор "а") прикрепления цевье происходит упругая деформация разрезного кольца 12 (за счет наличия разреза 13), так как разрезное кольцо по внешней поверхности в точках выступов 18 сопрягается с цевьем. Происходит упругая деформация кольца по его ветвям в направлении векторов "b", "с", "d" и "i", как это показано на фиг. 7. Одновременно происходит за счет этой упругой деформации обжим внутренней поверхностью разрезного кольца наружной поверхности ствольной гайки 4.
При монтаже обеспечивается контрение резьбового кольца от проворота при вибрациях за счет «П» образного замка между цевьем и ствольной коробкой. За счет упругой деформации разрезного кольца обеспечивается возможность многократной установки и снятия цевья. Конструкция узла крепления обеспечивает невозможность упора болтов 16 (винтов) или иных деталей в ствол, кроме фиксирующего резьбового кольца 12, что обеспечивает неизменные точностные характеристики оружия при монтаже узла. Болт 14 (винт) обеспечивает фиксацию положения разрезного кольца относительно ствольной гайки (резьбового кольца) и работает как упор ограничивая перемещение указных деталей вдоль оси.
Эксплуатация опытного образца подтвердила влияние совокупности существенных признаков на достигаемый технический результат: возможность установки различных систем автоматики (поршневой и газоотводной), жесткую фиксацию ствола, высокую точность установки посадочных мест дополнительного оборудования относительно оси канала ствола, возможность многократного снятия и установки без изменения технических характеристик, высокую надежность узла крепления при воздействии вибраций возникающих при работе оружия, неизменность точностных характеристик при установке цевья.
Полезная модель является новой, поскольку вся совокупность признаков не известна из предшествующего уровня техники, приведенной в соответствующем разделе описания, а также промышленно применимой в используемой области техники.