ДУЛЬНОЕ ИЛИ СТВОЛЬНОЕ УСТРОЙСТВО
MUZZLE OR BARREL DEVICE

Изобретение относится, преимущественно, к стрелковому оружию, к конструкциям ствольных, в частности дульных устройств.
Известно надульное устройство "5,45 мм автомата Никонова АН-94" [3], содержащее расширительные и выпускную камеры, пулевое отверстие. В расширительных камерах этого устройства создается вращение газового потока, который разбивает устойчивое истечение основной струи газов, препятствуя выходу газов через пулевое отверстие.
Недостатками данного устройства являются:
- асимметричное действие газов на пулю, проходящую расширительную камеру, отклоняет ее в сторону наименьшего давления;
- отклонению пули способствуют неперпендикулярные оси пулевого отверстия стенки входных и выходных отверстий расширительных камер.
Все это неизбежно приводит к ухудшению кучности стрельбы.
Также известны образцы оружия, работающие по принципу отвода пороховых газов ([1], стр.42, 71, 115, 123, 139).
Недостатком этих образцов является то, что в газовой камере пороховые газы двигаются хаотично, а это приводит к большим потерям через зазоры между газовым поршнем и газовой камерой, что вынуждает располагать газоотвод дальше от дульного среза ствола, снижая эффективность оружия.
Наиболее близким по технической сущности и достигаемому техническому результату является дульное устройство (прототип) концерна «Ижмаш» [4], содержащее расширительные камеры и пулевой канал, образованные последовательно расположенными элементами одинаковой конфигурации. Полости расширительных камер выполнены торообразной формы с коническими отсекателями газов, образующими в поперечном сечении входные спиралевидные участки. В расширительных камерах этого устройства создается вращение газового потока, который разбивает устойчивое истечение основной струи газов, препятствуя выходу газов через пулевое отверстие.
Недостатком данного устройства является то, что пороховые газы не просто двигаются за пулей, а двигают ее, при этом молекулы газа на несколько порядков легче пули, поэтому, когда пуля достигает расширительной камеры, газы врываются в нее со скоростью, превышающей скорость пули, и получают возможность оказать воздействие на пулю, завершив оборот в расширительной камере. А вследствии неизбежных погрешностей изготовления и сборки, это воздействие будет несимметричным, вызывая ухудшение кучности стрельбы оружия. Для снижения этих вредных последствий необходимо увеличивать путь, проходимый газом (периметр расширительных камер), т.е. увеличивать габариты дульного устройства.
Задачей заявляемого изобретения является создание дульного или ствольного устройства малых габаритов с максимально возможной степенью глушения звука, с меньшим отрицательным воздействием на кучность стрельбы, обеспечивающим уменьшение отдачи оружия и почти полное устранение дульного пламени. А при применении в газовых двигателях стрелкового оружия - увеличить их эффективность.
Для выполнения поставленной задачи ствольное устройство для стрелкового оружия содержит расширительные камеры (например, в виде кругового цилиндра с торцевыми поверхностями в виде половины тороида или эллиптического тороида), соединенные с пулевым каналом газовыми каналами (щелью с коническим отсекателем газов), которые выполнены с гладкой, замкнутой в продольном сечении поверхностью с возможностью создания в них замкнутого вихря пороховых газов, при этом газовые каналы расположены по касательной к образующей расширительной камеры, площадь которых обеспечивает заполнение расширительной камеры пороховыми газами до вылета пули из ствольного устройства или достижения ею газовых каналов следующей расширительной камеры.
С целью исключения влияния на пулю газов, находящихся в газовой камере (создания в камере замкнутого вихря пороховых газов), расширительные камеры имеют гладкую замкнутую поверхность (не учитывая каналов, соединяющих газовые камеры с каналом ствола, и особенностей исполнения, не влияющих на физику процесса), а площадь поперечного сечения соединительных газовых каналов или щели с коническим отсекателем и угол входа их в газовую камеру определяются по условиям применения в конкретном образце оружия, то есть из условий обеспечения заполнения газовой камеры пороховыми газами, создания максимальной скорости газового вихря и минимальных (или требуемых) потерь газа при прохождении вихря мимо газовых каналов, то есть определяются разрабатываемой конструкцией.
Пример 1. Если требуется разработать дульное устройство, снижающее звук стрельбы автомата, имеющего темп стрельбы 600 выстрелов в минуту и скорость пули на дульном срезе 715 метров в секунду, то в проектируемом дульном устройстве газовые камеры (если их несколько) должны: а) успевать заполняться газом за время пролета пули от одной щели с коническим отсекателем до другой; б) успевать опорожняться до прилета следующей пули (то есть за 0.1 секунды).
Исходя из этих требований проводятся газодинамические расчеты и отработка дульного устройства.
Пример 2. Если требуется разработать глушитель для снайперской винтовки, имеющей боевую скорострельность 30 выстрелов в минуту и скорость пули на дульном срезе 830 метров в секунду, то в проектируемом глушителе газовые камеры (если их несколько) должны:
а) успевать заполняться газом за время пролета пули от одной щели с коническим отсекателем до другой;
б) успевать опорожняться до прилета следующей пули (то есть за 2 секунды).
Исходя из этих требований проводятся газодинамические расчеты и отработка глушителя.
Наличие признаков, отличающих заявляемое решение от прототипа, позволяет сделать вывод о соответствии заявляемого изобретения критерию « новизна ». При поиске не обнаружены технические решения, подтверждающие известность влияния отличительных признаков на указанные технические результаты. Это позволяет сделать вывод о соответствии заявляемого изобретения условию изобретательского уровня.
Сущность изобретения поясняется чертежами, на которых изображено:
на фиг.1, 2 - дульное устройство;
на фиг.3 - ствольное устройство, расположенное концентрично ствола (газовый двигатель).
Дульное устройство содержит корпус 1 (см. фиг.1), заполненный элементами 2 одинаковой конфигурации, установленными в корпус 1 последовательно друг за другом. При этом на одной торцевой поверхности элемента выполнена передняя часть газовой расширительной камеры 3 в виде кругового цилиндра с торцевой поверхностью в виде половины тороида 4 с коническим отсекателем 5 газов, а на противоположной торцевой поверхности - ее задняя часть 6. Элементы 2 ориентированы коническим отсекателем газов 5 навстречу движению пули. Каждый элемент содержит пулевой канал 7. Первый элемент 2 и кольцевое углубление в корпусе 1 образуют первую газовую камеру. Последний элемент 2 и кольцевое углубление в крышке 8 образуют последнюю газовую камеру.
Работа дульного устройства.
Во время выстрела газы, следующие вместе и за пулей по пулевому каналу 7 (см. фиг.2), отсекаются от пули коническим отсекателем газов 5 и направляются по входной конической щели 9 в газовую расширительную камеру 3, где, двигаясь вдоль ее поверхности, образуют замкнутый вихрь, практически не оказывающий влияния на пулю, так как поток газа, двигающийся с высокой скоростью мимо входной щели, будет препятствовать утечкам из газовой камеры (эффект струйного насоса-эжектора см., например, [2], стр.280), то есть создается вихревой замок. Давление газов в пулевом канале за счет отвода части газов в газовую камеру падает. И так, при прохождении каждой газовой камеры. После вылета пули из устройства давление газов в пулевом канале падает, в то же время скорость вихря в газовой камере уменьшается (за счет трения газа о стенки, потерь на внутреннее трение, охлаждения), потери газа через входную щель в пулевой канал растут. При исчезновении вихря потери газа через входную щель максимальны. Газы истекают из газовых камер в пулевой канал, а из пулевого канала наружу, в атмосферу.
Снижение уровня звука происходит за счет значительного уменьшения количества и давления газов, истекающих из дульного устройства вслед за пулей. Процесс истечения пороховых газов из газовых камер обратно в пулевой канал и из него в атмосферу занимает значительно больше времени, чем процесс выстрела, поэтому его вклад в создание звука - пренебрежимо мал.
Меньшее давление газовой струи на пулю в период последействия также положительно сказывается на кучности стрельбы оружия.
Уменьшение энергии отдачи оружия после выстрела происходит за счет уменьшения количества и давления газов, истекающих из дульного устройства вслед за пулей.
Значительное уменьшение дульного пламени происходит частично за счет сгорания частиц пороха при длительном вращении газов в газовых камерах и частично за счет охлаждения раскаленных частиц пороха при соприкосновении с холодными стенками газовых камер.
Таким образом, предлагаемое дульное устройство с вихревым замком позволяет снизить количество и скорость истечения пороховых газов из дульного устройства вслед за пулей и, соответственно, звуковое давление и уровень звука, уменьшить энергию отдачи, повысить кучность стрельбы и практически полностью устранить дульное пламя.
Ствольное устройство, например газовый двигатель с вихревым замком стрелкового оружия, состоит из ствола 10 (см. фиг.3) с надетой на него муфтой 11, газового поршня 12. На торцевой поверхности муфты 11 выполнена передняя часть газовой камеры 3 в виде половины тороида, а на газовом поршне 12 выполнена задняя часть газовой камеры в виде кругового цилиндра с торцевой поверхностью в виде половины тороида. Одним или несколькими газовыми каналами 13, входящими по касательной к образующей газовой камеры, газовая камера соединяется с каналом ствола. А так как газовая камера 3 образована несколькими деталями (стволом 10, муфтой 11, газовым поршнем 12), то неизбежны ступенчатость в стыках, зазоры (А). Эти особенности исполнения должны быть минимизированы, чтобы их влияние на физику процесса было минимальным.
Работа газового двигателя с вихревым замком.
После прохождения пулей 14 газовых каналов 13 газы по ним врываются в газовую камеру 3 газового двигателя и, двигаясь вдоль ее образующей, закручиваются в вихрь. Утечки газа через зазоры А между газовым поршнем 12 и муфтой 11, газовым поршнем 12 и стволом 10, пока вихрь существует, минимальны (работает эффект струйного насоса, см., например, [2], стр.280).
Таким образом, применение вихревого замка в газовом двигателе стрелкового оружия позволяет снизить утечки пороховых газов из газового двигателя, резко повышая его эффективность.
Использованная литература
1. К.Бишоп. Стрелковое оружие, Москва: Омега, 2002 г.
2. Г.И.Кривченко. Гидравлические машины, Москва: Энергоатомиздат, 1983 г.
3. Патент РФ 2110745, МПК 6 F41А 5/00, 7/00, 9/00, F41С 7/00 от 05.06.97 г.
4. Патент РФ 2202751, МПК 7 F41А 21/32 от 2000.06.07.