СТРЕЛКОВОЕ РУЧНОЕ ОГНЕСТРЕЛЬНОЕ СТВОЛЬНОЕ ОРУЖИЕ
SMALL HAND-HELD BARRELED FIREARMS

Изобретение относится к стрелковому ручному огнестрельному ствольному оружию, предназначенному для стрельбы патроном с пулей, полностью или частично изготовленной из резины (патроном травматического действия).
Известен ствол стрелкового оружия под патрон с травматической пулей, включающий деталь или детали, формирующие патронник с каналом и центральный канал ствола, имеющий дульный выходной участок, проходной участок с газодинамической полостью, расположенной между дульным выходным участком и патронником, отличающийся тем, что газодинамическая полость проходного участка выполнена ограничивающим диаметром, определяемым соотношением: Дву/Дгдп=0,75÷0,8, где Дву - ограничивающий диаметр в поперечном сечении дульного выходного участка центрального канала; Дгдп - ограничивающий диаметр в поперечном сечении газодинамической полости проходного участка центрального канала (см. патент на полезную модель РФ №87509, опубл. 10.10.2009 [1]).
Задача, на решение которой направлен известный ствол [1], - это расширение номенклатуры образцов, преимущественно гражданского травматического оружия самообороны, позволяющего применять патроны с пулями травматического действия при гарантированной работе автоматики оружия.
Исходя из описания полезной модели [1], в канале ствола расположен участок, названный авторами газодинамической полостью, отличающейся тем, что она выполнена диаметром, большим, чем диаметр дульного выходного участка ствола. Недостатком такой конструкции является то, что сила трения между пулей и стволом на участке ствола с газодинамической полостью падает, что способствует прорыву пороховых газов и может плохо сказываться на применении патронов с малой навеской пороха.
Известен ствол в изделии ИЖ-17 [2], изображенный в каталоге "Спортивно-охотничье оружие" V/O RAZNOEXPORT SSSR, MOSKVA, 1972 г. С. 14. Ствол содержит канал, выполненный цилиндрическим. Данный ствол можно применять при стрельбе как металлическими пулями, так и резиновыми пулями, при стрельбе которыми данное изделие становится оружием травматического действия.
По совокупности существенных признаков к настоящему изобретению наиболее близким аналогом является ствол [2]. Он взят за прототип.
В Российской Федерации существуют ограничения к травматическому оружию в части максимальной дульной энергии при применении патрона с резиновой пулей. Дульная энергия для травматического оружия самообороны, предназначенного для стрельбы резиновыми пулями, ограничена на уровне 91 Дж., а для служебного травматического оружия, также предназначенного для стрельбы резиновыми пулями - на уровне 150 Дж.
В связи с тем, что изменения в Федеральный Закон РФ «Об оружии» в части ограничения дульной энергии травматического оружия введены не так давно, в обороте все еще существуют патроны с увеличенной насыпкой пороха в патроне по сравнению с теми патронами, которые сертифицированы в качестве патронов травматического действия уже после введения изменений в Закон, касающиеся ограничения дульной энергии. К тому же не исключено попадание в оборот криминальных патронов, т.е. патронов с увеличенной навеской пороха, превышающей таковую в сертифицированных патронах травматического действия.
Основная задача, которую ставили перед собой авторы настоящего изобретения, состояла в том, чтобы конструкция ствола, предназначенного для стрельбы патроном с резиновой пулей, обеспечивала снижение травмирующего воздействия на человека в результате пониженного прироста дульной энергии при преднамеренном или непреднамеренном использовании нерегламентированного к применению производителем оружия патрона с увеличенной или максимально возможной навеской порохового заряда. Одновременно эффективность применения в целях самообороны патронов с уменьшенной навеской должна сохраняться или даже увеличиваться.
Одновременное решение указанных задач дает еще один технический результат в виде повышения надежности в работе как деталей ударно-спускового механизма по отдельности, так и оружия в целом.
Способность резины, из которой преимущественно состоит пуля патрона травматического действия, восстанавливать свою форму в полости ствола дало возможность авторам экспериментально уменьшить сечение полости, расположенной на некотором удалении от патронника в направлении дульного среза, до значимо меньших величин, чем площадь поперечного сечения нарезной или гладкой части, в которой расположено сужение, и сравнить экспериментальные данные по начальному полету резиновой пули с данными скорости пули без указанного сужения. Место значительного сужения располагалось авторами не сразу за патронником, а на некотором удалении от него. Степень сужения канала ствола, как и степень удаления участка сужения от патронника менялась.
Участок канала ствола определенной конфигурации, содержащий сужение канала ствола и расположенный на некотором удалении от патронника, назван авторами изобретения дозатором давления пороховых газов по выполняемой функции, заключающейся в ограничении зависимости силы давления пороховых газов на пулю в направлении выстрела от степени навески порохового заряда при использовании патрона с резиновой пулей.
Как выяснилось, важна не только существенность сужения дозатора, но и место его расположения в канале ствола. Авторы настоящего изобретения провели ряд экспериментов, в результате которых были найдены как геометрические параметры полости дозатора, так и оптимальный объем полости ствола, заключенной между патронником и дозатором, при которых одновременно:
а) средняя начальная скорость полета резиновой пули при выстреле патроном с навеской пороха большей, чем у любого сертифицированного патрона травматического действия, ниже по сравнению со скоростью полета резиновой пули при выстреле таким же патроном на стволе, не имеющим дозатора;
б) начальная скорость полета резиновой пули при выстреле патроном с уменьшенной навеской пороха выше по сравнению со скоростью полета резиновой пули при выстреле таким же патроном на стволе, не имеющим дозатора.
Указанный технический результат наступает при соблюдении установленной авторами зависимости между площадью поперечного сечения полости дозатора в месте максимального сужения и площадью окружности максимально возможного диаметра, вписанной в полость патронника, а также соблюдении определенного авторами объема внутренней полости ствола, расположенной между патронником и местом максимального сужения дозатора, ближайшего к патроннику. Этот объем выражен в экспериментально установленном авторами диапазоне долей объема шара, диаметр которого выбран диаметром окружности максимально возможной величины, вписанной в патронник. Такой выбор обусловлен тем, что на практике объем шара с таким диаметром либо совпадает, либо близок к объему резиновой пули.
3
Экспериментально выявлено, что для решения основной задачи изобретения сужение полости дозатора должно быть существенным, а объем полости ствола, заключенный между патронником и местом максимального сужения дозатора достаточным, но не слишком большим. Известно, что объем резиновой пули, имеющей форму шара, составляет величину , где D - диаметр пули, который в значительной степени соответствующий диаметру патронника. Экспериментами установлено, что оптимальный диапазон объема, заключенного между патронником и местом максимального сужения дозатора, составляет величину, равную от половины до полутора объемов резиновой пули, соответственно от  до 2π(D/2). При значении объема полости между патронником и наиболее узким местом дозатора менее половины объема резиновой пули значительная часть пороховых газов стравливается (уходит) в обратном выстрелу направлении уже при малой навеске в патроне. При значении объема полости между патронником и наиболее узким местом дозатора более полутора объемов пули технический результат от изобретения уже начинает сходить на нет. Поэтому дозатор преимущественно расположен в первой половине ствола, но не сразу после патронника, а чуть далее.
Что касается степени сужения, то значимый результат экспериментально достигнут при нахождении площади поперечного сечения полости дозатора в месте максимального сужения в границах от 0,42 до 0,5 от площади окружности максимально возможного диаметра, вписанной в полость патронника.
Настоящее изобретение содержит следующую совокупность существенных признаков.
Стрелковое ручное огнестрельное ствольное оружие, предназначенное для стрельбы патроном с пулей, полностью или частично изготовленной из резины, в котором канал ствола последовательно в направлении дульного среза содержит патронник и гладкий и(или) нарезной участок, отличающееся тем, что в гладком или нарезном участке расположен дозатор давления пороховых газов, представляющий из себя локальное сужение канала ствола, полностью или частично выполненное в виде соосного или несоосного гладкой или нарезной части ствола цилиндрического отверстия, при котором площадь поперечного сечения полости дозатора давления пороховых газов в месте максимального сужения составляет от 0,42 до 0,50 площади окружности максимально возможного диаметра, вписанной в полость патронника в поперечном сечении, а объем внутренней полости ствола, расположенной между патронником и местом максимального сужения дозатора, ближайшего к патроннику, находится в пределах
где: Dmax - максимальный диаметр поперечного сечения окружности, вписанной в полость патронника в поперечном разрезе.
Частными признаками являются следующие признаки:
полость дозатора частично или полностью выполнена в одной детали совместно с плечом патронника и фрагментом гладкой или нарезной части ствола, расположенной между патронником и дозатором;
цилиндрический участок полости дозатора полностью или частично расточен под усеченный конус.
Общим с ближайшим аналогом [2] существенным признаком является: стрелковое ручное огнестрельное ствольное оружие, предназначенное для стрельбы патроном с пулей, полностью или частично изготовленной из резины, в котором канал ствола последовательно в направлении дульного среза содержит патронник и гладкий или нарезной участок.
Основными отличительными с ближайшим аналогом [2] существенными признаками являются:
наличие в гладкой или нарезной части ствола дозатора давления пороховых газов, представляющего из себя локальное сужение канала ствола, полностью или частично выполненное в виде соосного или несоосного гладкой или нарезной части ствола цилиндрического отверстия;
сужение канала ствола задано авторами в границах, обеспечивающих технический результат, таким образом, что площадь поперечного сечения в месте наибольшего сужения дозатора находится в пределах от 0,42 до 0,5 площади окружности максимально возможного диаметра, вписанной в полость патронника в поперечном разрезе, а объем внутренней полости ствола, расположенной между патронником и местом максимального сужения дозатора, ближайшего к патроннику, находится в пределах
от  до ,
где: Dmax - максимальный диаметр поперечного сечения окружности, вписанной в полость патронника.
Изобретение может охватывать несколько видов гражданского оружия.
Изобретение может применятся в оружии травматического действия как предназначенного для использования в служебных целях узким кругом лиц, так и для использования гражданами в целях самообороны.
Это означает, что изобретение может применяться не только самостоятельно, но и вместе с другими техническими решениями, обеспечивающими соблюдение также и криминалистических требований МВД РФ в части необеспечения опасного для жизни травмирующего действия при нештатном использовании оружия, т.е. при применении патрона со свинцовой пулей.
На фиг. 1 представлен в разрезе ствол стрелкового ручного огнестрельного оружия с гладким каналом ствола с расположенным в нем дозатором давления пороховых газов, представляющим из себя локальное сужение канала ствола, частично выполненное в виде соосного гладкой части ствола цилиндрического отверстия.
На фиг. 2 представлен поперечный разрез дозатора в месте максимального сужения, ближайшего к патроннику - поперечный разрез А-А на фиг. 1.
На фиг. 3 представлен в разрезе ствол стрелкового ручного огнестрельного оружия с гладким каналом ствола и расположенным в нем дозатором давления пороховых газов, цилиндрический участок которого расположен несоосно гладкой части ствола, а полость дозатора выполнена в одной детали совместно с плечом патронника и фрагментом гладкой части ствола, расположенной между патронником и дозатором.
Ствол стрелкового огнестрельного оружия 1 содержит патронник 2 и гладкую часть 3, в которой расположен дозатор давления пороховых газов 4, который представляет из себя локальное сужение канала ствола на протяжении участка а, частично выполненное в виде цилиндрического отверстия на протяжении участка а. Поперечный разрез полости дозатора в месте максимального сужения, ближайшего к патроннику, представлен на фиг. 2. с площадью поперечного сечения полости дозатора S. Объем полости ствола, заключенный между патронником 2 и поперечным срезом ствола в месте максимально сужения дозатора, ближайшего к патроннику (разрез А-А на фиг. 1), определяется объемом части полости ствола на протяжении участка b на фиг. 1.
Осуществление изобретения в одном из частных исполнений показано на фиг. 3, где дозатор 4 выполнен в одной детали 5 совместно с плечом патронника 6 и фрагментом гладкой части ствола 3. Деталь 5 закреплена неподвижно в стволе 1. При этом плечо патронника 6 является упором для фиксации патрона травматического действия 7 в патроннике. Пуля 8 изготовлена из резины и не находится в контакте с плечом патронника 6. Цилиндрический участок дозатора 4 расположен несоосно гладкой части ствола 1.
Изобретение работает следующим образом. При малых насыпках пороха дозатор-сужение позволяет поднять давление сгорания пороховых газов в стадии интенсивного горения пороховых газов на начальном участке канала ствола и, как следствие, увеличить конечную скорость вылета резиновой пули из ствола. Давление в запульном пространстве поднимается за счет дополнительной обтюрации (условий для непрорыва) пороховых газов, вызванных существенным сужением в полости дозатора. Оптимальный объем полости между патронником и местом максимального сужения дозатора обеспечивает превышение эффекта увеличения скорости пули от дополнительной обтюрации над эффектом ее временного замедления, вызванного увеличившейся силой трения между резиновой пулей и стволом.
Принимая во внимание то обстоятельство, что дозатор расположен недалеко от патронника, излишняя энергия при чрезмерном увеличении навески пороха в патроне переходит не в кинетическую энергию пули, а в кинетическую энергию затвора.
Покинув дозатор и следуя далее по гладкому или нарезному участку ствола, резиновая пуля не теряет в приросте скорости, когда порох уже почти не горит, но расширение пороховых газов все еще происходит. Это связано с физическими свойствами материала ее изготовления. Резиновая пуля после выхода из дозатора имеет на гладком или нарезном участке канала ствола вытянутую эллипсоидную форму в передней ее части и поджатую к стенкам канала ствола пороховыми газами со стороны запульного пространства. Такая пуля идеально заполняет собой полость ствола, препятствуя прорыву пороховых газов на участке ствола после дозатора. Таким образом, снижение давления горения пороховых газов на гладком или нарезном участке компенсировано снижением силы трения межу пулей и стенками ствола, а прорыв газов минимален.
В процессе испытаний оружия с различными геометрическими параметрами дозатора получены границы, в пределах которых подтверждается технический результат изобретения. Испытания проводились на производственной базе ЗАО «ТЕХНОАРМС», г. Москва, имеющего лицензию на разработку и производство гражданского и служебного оружия, а также аккредитованную лабораторию по испытаниям указанных видов оружия.
На базе ствола [2] авторами был изготовлен ствол под калибр 9 мм Р.А. со следующими техническими параметрами: диаметр патронника 9,55 мм; гладкий ствол (фиг. 1, поз. 3) с постоянным, начиная от патронника до дульного среза, диаметром внутренней полости 8 мм. Длина ствола от патронника до дульного среза - 54 мм. Данный ствол не имел дозатора давления пороховых газов и применялся для сравнения полученных результатов от применения изобретения. В сводной сравнительной таблице 1 данные по полученным характеристикам выстрелов из данного ствола различными патронами представлены в столбце 2.
Также были изготовлены дозаторы 4 (фиг. 3), выполненные в одной детали 5 (фиг. 3), совместно с плечом патронника 6 (фиг. 3) и фрагментом гладкой части ствола 3 (фиг. 3). Дозаторы для испытательных стрельб полностью состояли из цилиндрического участка, соосного гладкой части ствола. Детали 5 с дозаторами поочередно вставлялись в заранее изготовленную заготовку ствола с высверленным отверстием под деталь 5 (фиг. 3). С полученных изделий снимались экспериментальные данные при стрельбе различными патронами.
В целях подтверждения технического результата в качестве нерегламентированного к применению в целях самообороны в травматическом оружии патрона с увеличенной или максимальной навеской были взяты следующие патроны:
- патроны с резиновой пулей на базе компонентов патронов производства ООО ПКП "АКБС" (г. Нижний Новгород) с увеличенной до 0,21 навеской пороха и массой резиновой пули - 1 г, в качестве патрона травматического действия для применения гражданами в травматическом оружии огнестрельном ограниченного поражения не сертифицировались;
- патроны испытательные производства ЗАО "ТЕХКРИМ" (г. Ижевск), 2014 года выпуска, навеска пороха - 0,2 г, масса резиновой пули - 0,7 г, в соответствии с системой ГОСТ РФ предназначены только для испытания оружия на прочность, гражданам не продаются.
В качестве патрона травматического действия с малой навеской были взяты патроны травматического действия "Спортивные", производитель ООО ПКП "АКБС" (г. Нижний Новгород), 2012 года выпуска, навеска пороха - 0,15 г, масса резиновой пули - 1 г, сертифицировались в качестве патронов травматического действия, находятся в свободном обороте на рынке.
Из каждого изделия было произведено по 10 выстрелов при температуре окружающей среды 22 градуса Цельсия. В процессе испытания контролировались следующие параметры: работа затвора, скорость полета пули на расстоянии 1 метр от дульного среза. На основании средней скорости полета пули определялась дульная энергия изделий с различными значениями:
S - площади поперечного сечения полости дозатора давления пороховых газов в месте максимального сужения;
V - объема внутренней полости ствола, расположенной между патронником и ближайшим к патроннику местом максимального сужения дозатора давления пороховых газов.
В результате испытаний выяснилось, что изделия с пограничными значениями S и V, за пределами которых технический результат начинает сходить на нет, имеют следующие характеристики:
- для Vmin и Smin: ствол под калибр 9 мм Р.А., диаметр патронника (Dmax) - 9,55 мм, диаметр гладкой части ствола (фиг. 1, поз. 3) - 8 мм, длина ствола от патронника до дульного среза - 54 мм, гладкая часть содержит дозатор, полностью выполненный в виде цилиндрического отверстия, соосному гладкой части ствола с параметрами площади S дозатора в месте максимального сужения, равной 30,1 кв.мм (округлено до десятых долей миллиметра) при диаметре дозатора 6,2 мм (округлен до десятых долей миллиметра) и объемом V между патронником и местом максимального сужения дозатора, равном 228,0 кв.мм, длина дозатора - 8 мм. В сводной сравнительной таблице 1 данные по полученным характеристикам выстрелов из данного ствола различными патронами представлены в столбце 3;
- для Vmin и Smax: ствол под калибр 9 мм Р.А., диаметр патронника (Dmax) - 9,55 мм, диаметр гладкой части ствола (фиг. 1, поз. 3) - 8 мм, длина ствола от патронника до дульного среза - 54 мм, гладкая часть содержит дозатор, полностью выполненный в виде цилиндрического отверстия, соосному гладкой части ствола с параметрами площади S дозатора в месте максимального сужения, равной 35,8 кв.мм (округлено до десятых долей миллиметра) при диаметре дозатора 6,8 мм (округлен до десятых долей миллиметра) и объемом V между патронником и местом максимального сужения дозатора, равном 228,0 кв.мм, длина дозатора - 8 мм. В сводной сравнительной таблице 1 данные по полученным характеристикам выстрелов из данного ствола различными патронами представлены в столбце 4;
- для Vmax и Smin: ствол под калибр 9 мм Р.А., диаметр патронника (Dmax) - 9,55 мм, диаметр гладкой части ствола (фиг. 1, поз. 3) - 8 мм, длина ствола от патронника до дульного среза - 54 мм, гладкая часть содержит дозатор, полностью выполненный в виде цилиндрического отверстия, соосному гладкой части ствола с параметрами площади S дозатора в месте максимального сужения, равной 30,1 кв.мм (округлено до десятых долей миллиметра) при диаметре дозатора 6,2 мм (округлен до десятых долей миллиметра) и объемом V между патронником и местом максимального сужения дозатора, равном 684,1 кв.мм, длина дозатора - 8 мм. В сводной сравнительной таблице 1 данные по полученным характеристикам выстрелов из данного ствола различными патронами представлены в столбце 5;
- для Vmax и Smax: ствол под калибр 9 мм Р.А., диаметр патронника (Dmax) - 9,55 мм, диаметр гладкой части ствола (фиг. 1, поз. 3) - 8 мм, длина ствола от патронника до дульного среза - 54 мм, гладкая часть содержит дозатор, полностью выполненный в виде цилиндрического отверстия, соосному гладкой части ствола с параметрами площади S дозатора в месте максимального сужения, равной 35,8 кв.мм (округлено до десятых долей миллиметра) при диаметре дозатора 6,8 мм (округлен до десятых долей миллиметра) и объемом V между патронником и местом максимального сужения дозатора, равном 684,1 кв.мм, длина дозатора - 8 мм. В сводной сравнительной таблице 1 данные по полученным характеристикам выстрелов из данного ствола различными патронами представлены в столбце 6.
Из приведенных в таблице 1 сравнительных данных видно, что крайние значения диапазонов S и V обеспечивают подтверждение технического результата, а именно понижение дульной энергии ствола, содержащего дозатор давления пороховых газов (колонки 3, 4, 5, 6 таблицы 1) при применении в качестве нерегламентированных к применению гражданами в целях самообороны в травматическом оружии патронов с увеличенной или максимальной навеской, а именно патронов на базе компонентов патронов производства ООО ПКП "АКБС" с увеличенной до 0,21 г навеской пороха и испытательных патронов производства ЗАО "ТЕХКРИМ" по сравнению со стволом без дозатора (колонка 2 таблицы 1).
Одновременно дульная энергия, а значит и эффективность применения патронов с малой навеской пороха (патроны травматического действия "Спортивные" производства ООО ПКП "АКБС"), сохраняется и даже повышается на стволах с дозаторами давления пороховых газов (колонки 3, 4, 5, 6 таблицы 1) по сравнению со стволом без дозатора (колонка 2 таблицы 1).