ПАТРОН С РЕАКТИВНОЙ ПУЛЕЙ
CARTRIDGE WITH JET BULLET

Изобретение относится к области боеприпасов, предназначенных для применения из гладкоствольного или нарезного оружия, где в качестве поражающего элемента используется реактивная пуля.
Анализ развития современной военной техники и ее практическое использование в военных конфликтах за последние годы свидетельствует о высокой эффективности применения стрелкового оружия против живой силы противника. Однако, с изменением тактики действия войсковых подразделений, выдвигаются и новые требования к его техническим характеристикам. Одним из таких требований является эффективное поражение живой силы противника в индивидуальных средствах защиты, а также поражение некоторых легкобронированных объектов, что, в свою очередь, требует значительного повышения огневой мощи оружия. Наиболее рациональный способ решения этой задачи, который не влечет за собой значительных материальных затрат, есть путь модернизации стрелковых систем за счет увеличения коэффициента полезного действия (КПД) выстрела при применении боеприпасов новой конструкции, адаптированных к существующим видам вооружения.
Известно, что принцип действия современных патронов, несмотря на их многообразие, остается единым - это передача энергии сжатого газа, возникающей в результате химического превращения топлива (пороха) в газообразное состояние, массе метаемого тела, которое, благодаря этому фактору, разгоняется в стволе и приобретает начальную скорость полета. Чем выше начальная скорость, тем сильнее поражающее действие пули, тем мощнее оружие.
Однако из опытов известно, что коэффициент полезного действия в оружии при использовании вышесказанного принципа разгона пули очень низкий и не превышает 30% от всей затрачиваемой энергии. Иными словами, на сегодняшний день даже в самом современном образце стрелковой системы энергия, освобождаемая в результате применяемого топлива, используется нерационально.
Широко известен обычный патрон, который обладает боевыми характеристиками (калибром, массогабаритными параметрами, начальной скоростью полета пули, коэффициентом использования полезной массы патрона, действием пули по цели и т.д.) и состоит из гильзы, капсюля-воспламенителя, метательного заряда и пули. Такой патрон заряжают с казенной части ствола, а после выстрела оставшийся элемент патрона - гильзу - удаляют. Недостатками классического патрона являются: во-первых - как уже отмечалось при его использовании, низкий коэффициент полезного действия выстрела; во-вторых - невозможность существенного повышения его боевых характеристик без кардинального изменения в целом всего боеприпаса; в-третьих - невозможность его модернизации без изменения внешней геометрии и характеристик применяемого топлива, что влечет за собой изменение массогабаритных характеристик вооружения.
Известен снаряд, в котором в качестве гильзы используется зарядная камера снаряда, а на его корпусе предусмотрены калиброванные точечные насечки для отделения головной и донной частей снаряда [патент Франции №2611888, F42B 5/02, F41F 17/12, 19/00. 09.09.1988 г.].
Однако предлагаемая конструкция снаряда очень громоздка и предусматривает для запуска снаряда некое гипотетическое топливо с квазивзрывным разложением, а для применения его в безоткатном варианте требуется устройство с массивным стволом, дульным тормозом и амортизатором, которое рассчитать, не зная характеристик применяемого топлива, невозможно.
Известен снаряд для гладкоствольного и нарезного оружия и способ его использования [декларационный патент Литвы №4048, F42B 5/02, 13.02.1995 г.].
Снаряд имеет цельностальной корпус, где размещена зарядная камера и капсюль-воспламенитель. Другой вариант компоновки снаряда отличается от первого тем, что снаряд запрессован в гильзу, где располагается второй пороховой заряд и второй капсюль-воспламенитель. Сила запрессовки, глубина закатки фланца гильзы и массовые характеристики обоих зарядов подобраны так, что в момент запуска в первую очередь срабатывает заряд, находящийся в гильзе, выталкивая снаряд в ствол, а после этого загорается заряд, находящийся в самом снаряде. В результате снаряд разрывается на две части, не успев покинуть ствол, что повышает начальную скорость полета снаряда.
Основным недостатком описываемой конструкции является опасность его применения во время стрельбы, поскольку осколки, которые образовываются при разрыве тела снаряда под действием пороховых газов, воздействуют на внутреннюю часть ствола и разрушают его. В результате чего в зоне воздействия осколков будет происходить разрыв ствола, а это ставит под сомнение многократное, безопасное использование таких снарядов в оружии. Второй вариант описанной компоновки снаряда также опасен в обращении: во-первых - невозможно рассчитать соотношение усилия запрессовки снаряда в гильзу с усилием разрыва снаряда после выхода его из гильзы; во-вторых - невозможно синхронизировать во времени срабатывание каждого метательного заряда. Это может привести к разрыву снаряда за пределами ствола на неизвестном расстоянии от дульного среза, что неизбежно приведет к осколочному поражению самого стрелка.
Известен также патрон для гладкоствольного или нарезного оружия, состоящий из гильзы, капсюля-воспламенителя, метательного заряда и поражающего элемента (пули), при этом зарядная камера размещена в корпусе поражающего элемента. Наружная поверхность поражающего элемента содержит концентратор напряжения в виде кольцевой проточки, размещенной ближе к кормовой его части, куда надевается защитный экран, выполненный в виде патронной гильзы, с возможностью перекрытия этой проточки. Защитный экран может иметь разное конструктивное решение [патент Украины №45270, F42B 5/02, С2, 15.03.2002 г.].
Основным недостатком описываемой конструкции является нерациональное использование массы поражающего элемента (донная часть элемента всегда остается после выстрела и не применяется для поражения цели).
Недостатком других вариантов конструкции является невозможность подобрать материал по своим прочностным характеристикам для надежной работы защитного экрана, а также сложность изготовления и контроля формы зарядной камеры поражающего элемента при массовом производстве.
Наиболее близким к заявляемому изобретению является патрон с реактивной пулей [RU №2150074, F42B 5/10, C1, 25.03.1999 г.] - прототип, который по варианту 1 представляет собой патрон с реактивной пулей, содержащий гильзу, с установленным в ней капсюлем и пулей, в полости которой расположена основная часть метательного заряда. Особенность патрона состоит в том, что гильза выполнена с длиной меньше, а пуля, соответственно, с длиной больше стандартных величин гильзы и пули классического патрона, что позволяет поместить требуемое количество метательного заряда. При этом общая длина патрона остается без увеличения его габаритов по отношению к классическим образцам того же типа. Патрон работает следующим образом. После воспламенения метательного заряда на пулю начинает действовать давление продуктов горения, в результате чего она получает ускорение и движется по стволу. При выходе пули из канала ствола несгоревшая часть метательного заряда под действием пороховых газов сосредотачивается в полости пули, продолжая гореть, создавая тем самым реактивную тягу, которая действует на пулю.
По первому варианту основная часть метательного заряда размещена в полости пули, длина которой выбрана из условия обеспечения размещения в указанной полости требуемого количества метательного заряда. По второму варианту в полости пули размещен реактивный заряд в головной ее части. Гильза патрона выполнена с длиной меньше, а пуля, соответственно, с длиной больше стандартной на ту же величину без изменения общей длины патрона. Большая часть метательного заряда размещена в полости пули. Реактивный и метательный заряды разделены втулкой с центральным отверстием, в котором размещен замедлитель. Отверстие втулки является также соплом пули. В стенке втулки под углом к ее продольной оси выполнены дополнительные сопла для создания вращения пули. Кроме того, на внутренней поверхности полости пули выполнена идентичная резьбовая нарезка. Изобретение позволяет повысить энергию пули без увеличения массы и габаритов патрона, снизить отдачу оружия при выстреле.
Второй вариант исполнения указанного патрона отличается от первого тем, что в полости пули дополнительно расположен реактивный заряд и втулка, в центральном отверстии которой находится пороховой замедлитель. Для удобства монтажа втулки в полости пули может быть предусмотрен технологический уступ, а на втулке может быть выполнено коническое заострение. Во время выстрела под действием давления пороховых газов пуля разгоняется в стволе, а несгоревшая часть метательного заряда прижимается к поверхности втулки, оставаясь внутри полости пули. После вылета пули из канала ствола метательный заряд продолжает горение, обеспечивая ей дополнительную реактивную тягу. Когда метательный заряд отработает полностью, то во втулке срабатывает замедлитель, зажигая реактивный заряд, который дополнительно разгоняет пулю. Во время работы реактивного заряда втулка может отстреливаться продуктами горения из головной полости пули, увеличивая последней начальную скорость полета. При этом втулка, двигаясь по резьбовой нарезке, сообщает пуле дополнительное вращение.
Основным недостатком описанной конструкции по варианту 1 является низкий КПД выстрела. Поскольку способ разгона пули в стволе в этом варианте предусматривается классический, то, как уже отмечалось, рационально энергия метательного заряда расходоваться не будет. Следующее: поскольку во время выстрела порох в процессе горения неравномерно распределяется по объему запульного пространства, находясь там во взвешенно-подвижном состоянии, то неизвестно, какая массовая доля метательного заряда будет располагаться в полости пули на момент ее вылета из канала ствола, что неизбежно приведет к нестабильному реактивному воздействию на пулю. В связи с этим возникнет большой диапазон разброса начальных скоростей ее полета, что обязательно, в худшую сторону, отразится на меткости и кучности боя оружия. Следующий недостаток, который ставит под сомнение возможность применения такого патрона в оружейных системах, - это отсутствие обтюрации в районе гильзы во время выстрела. Как известно, прорыв пороховых газов - явление крайне опасное, а это будет иметь место в данной конструкции, потому что после отделения пули от гильзы образуется зазор между стенками гильзы и патронником, причем как раз в тот момент, когда давление пороховых газов достигает своего максимума.
Второй вариант предлагаемого патрона наряду с низким КПД выстрела имеет и другие существенные недостатки. Во-первых - при работе реактивного заряда для увеличения начальной скорости полета пули может произойти отстрел втулки. Но, как показывает практика, любое отделение части пули во время полета отклоняет ее от заданной траектории, что делает прицельную стрельбу практически невозможной. Во-вторых - применение патрона не гарантирует безопасность стрелку во время стрельб. Поскольку в данной конструкции пули предложена двухкамерная компоновка метательного и реактивного зарядов, то они между собой сообщаются через замедлитель. Замедлитель, основой которого является порох, не обладает высокими прочностными характеристиками. В связи с чем в процессе выстрела он внедрится «проломится» в полость реактивного заряда, где давление в этот момент будет меньше, чем в запульном пространстве канала ствола. Это приведет к преждевременному воспламенению реактивного заряда. В результате чего произойдет несанкционированный отстрел втулки из полости пули в сторону стреляющего либо за пределами ствола на неизвестном расстоянии от дульного среза, либо в самом стволе, вызвав разрыв последнего, а это может привести к серьезным травмам самого стрелка.
В основу предлагаемого изобретения поставлена задача создания безопасного в эксплуатации патрона, увеличивающего коэффициент полезного действия выстрела, а также повышающего меткость и кучность боя оружия.
Поставленная задача достигается тем, что патрон с реактивной пулей содержит гильзу с капсюлем и расположенную с зазором к внутренней поверхности ее дна пулю с внутренней полостью, в которой размещен метательный заряд и с отверстием в виде сопла. Пуля выполнена длиной 0,6-0,8 длины патрона, а метательный заряд состоит, по крайней мере, из двух частей, выполненных из компонентов с различной скоростью горения и полностью размещенных в полости пули с возможностью их последовательного воспламенения и горения от медленно горящих компонентов до быстро горящих компонентов, при этом пуля смонтирована в гильзе с натягом 0,003-0,01 калибра пули.
Зазор между внутренней поверхностью дна гильзы и торцом пули выполнен равным 0,05-0,4 калибра.
Полость в корпусе пули выполнена параболической или коноидальной формы, или в форме усеченного конуса.
Сопло в торце пули выполнено в виде калиброванного отверстия с диаметром 0,5-0,8 калибра пули по оси симметрии пули.
Передняя стенка внутренней полости пули выполнена плоской, или с углублением, или с выступом.
Каждая часть метательного заряда выполнена из разных компонентов с различной фракционностью и скоростью горения, с возможностью последовательного воспламенения и горения от медленного до быстрого.
Части метательного заряда при горизонтальном расположении патрона между собой разделены по вертикальной плоскости легкосгораемыми перегородками.
Новизной предлагаемого технического решения является выполнение корпуса пули удлиненным, метательный заряд выполнен из одной или более частей, полностью размещенных в полости корпуса пули, в торце пули стенками корпуса образовано отверстие-сопло, при этом пуля смонтирована в гильзе с натягом, равным 0,003-0,01 калибра пули, величина которого подобрана опытным путем и позволяет достичь указанный технический результат.
Указанные отличительные признаки являются новыми, неочевидными, промышленно выполнимыми и направлены на достижение поставленной изобретением технической задачи. Так, внутренняя полость пули позволяет полностью разместить в ее полости метательный заряд, который после возгорания двигается вместе с пулей. Выполнение метательного заряда из нескольких частей с различной скоростью горения обеспечивает более плавное нарастание давления пороховых газов при увеличении объема запульного пространства.
Признаки выполнения длины корпуса пули, равной 0,6-0,8 длины патрона, технологического зазора между торцевой внутренней поверхностью дна гильзы и тыльной частью корпуса пули, равного 0,05-0,4 калибра, установки пули в гильзе с натягом, равным 0,003-0,01 калибра пули, выполнения полости в корпусе пули параболической или коноидальной формы, или в форме усеченного конуса, выполнения сопла в торце пули в виде калиброванного отверстия по оси симметрии с диаметром 0,5-0,8 калибра пули, выполнения передней стенки полости пули плоской, или с углублением, или с выступом - являются признаками, дополнительно раскрывающими конкретное выполнение основных признаков, и направлены на достижение поставленной изобретением технической задачи.
Выполнение каждой части метательного заряда из разных компонентов с различной фракционностью и скоростью горения, с возможностью последовательного воспламенения и горения от медленного до быстрого и разделение частей метательного заряда при горизонтальном расположении патрона между собой по вертикальной плоскости легкосгораемыми перегородками обеспечивает необходимый, оптимальный режим сгорания метательного заряда, что также способствует достижению поставленной технической задачи.
Предлагаемое изобретение поясняется чертежами.
На Фиг.1 изображен патрон с реактивной пулей в разрезе в изометрии.
На Фиг.2 показан продольный разрез реактивной пули с метательным зарядом, выполненным из нескольких частей, состоящих из разных компонентов и фракций.
Патрон (Фиг.1) состоит из капсюля 1, гильзы 2 и реактивной пули 3.
Реактивная пуля 3 (Фиг.1, Фиг.2) состоит из цельнометаллического корпуса 4 и метательного заряда 5, который весь располагается в полости 6 пули 3. Пуля 3 смонтирована в гильзу 2 с необходимым технологическим зазором L и натягом. Метательный заряд 5 и полость 6 в предлагаемой реактивной пуле 3 могут иметь различные варианты исполнения. Например: метательный заряд 5 может быть выполнен из трех частей. Части метательного заряда 5 «А», «Б», «В» могут иметь идентичный химический состав компонентов, но отличаться между собой по размеру зерна. Компонент части «А» крупнозернистый, компонент части «Б» средней зернистости, компонент части «В» мелкозернистый. То есть компонент «А» с малой площадью горения, компонент «Б» со средней площадью горения, компонент «В» с максимальной площадью горения порохового зерна (подбирается опытным путем). От пересыпания и смешивания части метательного заряда 5 «А», «Б», «В» предохраняют легкосгораемые перегородки, а полость 6 реактивной пули 3 имеет форму усеченного конуса с запальным отверстием-соплом 7 для воспламенения метательного заряда 5, которое дополнительно играет роль соплового аппарата.
Предлагаемый патрон работает следующим образом.
В процессе выстрела луч огня от капсюля 1 через запальное отверстие гильзы 2 и сопло 7 в корпусе реактивной пули 4 попадает в ее полость 6, содержащую метательный заряд 5. Компоненты и фракции частей метательного заряда 5 поочередно воспламеняются и создают давление форсирования, благодаря чему реактивная пуля 3 начинает свое движение в канале ствола, частично расходуя энергию сжатых продуктов горения.
В результате продолжающегося прогрессивного процесса разложения метательного заряда 5 энергия газообразных сжатых продуктов горения возрастает, что приводит к ускоряющемуся движению реактивной пули 3. Благодаря движению реактивной пули 3 растет ее запульное пространство в канале ствола. В это пространство из полости 6 реактивной пули 3 через запальное отверстие-сопло 7 с нарастающей скоростью начинают перетекать разогретые продукты горения метательного заряда 5, что приводит к увеличению их кинетической энергии. В результате чего, в соответствии с законом сохранения количества движения, в районе запального отверстия-сопла 7 реактивной пули 3 возникает реактивная тяга, дополнительно действующая на реактивную пулю 3 вдоль ее продольной оси. Благодаря совместному действию энергии сжатого газа, образовавшегося в результате горения метательного заряда 5, и энергии его движения начальная скорость реактивной пули 3 значительно возрастает, что, как следствие, приводит к увеличению КПД выстрела. В связи с разницей давлений в полости 6 реактивной пули 3 и запульном пространстве канала ствола (в полости 6 реактивной пули 3 давление выше) стенки корпуса 4 в кормовой части реактивной пули 3 расширяются и плотно прижимаются к внутренней поверхности канала ствола, копируя его конфигурацию, а благодаря наличию давления продуктов горения внутри гильзы 2 стенки последней надежно прижимаются к поверхности патронника, что обеспечивает надежную обтюрацию во время выстрела и безопасность применения патрона во всех условиях эксплуатации стрелкового оружия. Если ствол гладкий - реактивная пуля 3 во время полета стабилизируется только хвостовым оперением, роль которого, после выгорания метательного заряда 5, играет хвостовая часть ее корпуса 4, а если ствол нарезной - дополнительную стабилизацию реактивная пуля 3 получает благодаря вращению вокруг своей продольной оси, что значительно повышает меткость и кучность боя оружия.
Поскольку, как известно, в боеприпасах в процессе выстрела порох воспламеняется не весь сразу и горит неравномерно, что приводит к разным негативным явлениям, то в предлагаемом патроне этот недостаток учтен. Поэтому метательный заряд 5 построен и расположен так, что его части «А», «Б», «В» воспламеняются и горят последовательно от медленно до быстро горящих компонентов и фракций. Это обеспечивает плавный стартовый режим реактивной пуле 3 в первый период выстрела и необходимый приток продуктов горения в постоянно увеличивающееся запульное пространство в последующем периоде выстрела, создавая тем самым прогрессивный эффект горения пороха.
Выполнение длины корпуса пули, равной 0,6-0,8 длины патрона, как и зазор между внутренней поверхностью дна гильзы и торцом пули, выполненный равным 0,05-0,4 калибра, позволяют разместить в полости пули весь метательный заряд и максимально эффективно использовать его энергию.
Признаками выполнения полости в корпусе пули параболической или коноидальной формы, или в форме усеченного конуса, выполнение сопла в торце пули в виде калиброванного отверстия с диаметром 0,5-0,8 калибра пули по оси симметрии пули, выполнение передней стенки внутренней полости пули плоской или с углублением, или с выступом, а также выполнение каждой части метательного заряда из разных компонентов с различной фракционностью и скоростью горения, расположенных относительно точки воспламенения, с возможностью последовательного воспламенения и горения от медленного до быстрого и разделение частей метательного заряда при горизонтальном расположении патрона между собой легкосгораемыми перегородками по вертикальной плоскости способствуют целенаправленному полету пули, обеспечивая требуемые баллистические характеристики полета.
Таким образом, повышение эффективности действия в целом всей стрелковой системы достигается совокупностью факторов, влияющих на увеличение КПД выстрела и гарантированного поражения цели.
В настоящее время на предприятии проведены экспериментальные работы, изготовлена партия патронов, проведены стрельбы, которые показали положительные результаты.