ПАТРОН ПОДВОДНЫЙ
UNDERWATER CARTRIDGE

Предлагаемый объект изобретения относится к области патронов стрелкового оружия, применяемых для стрельбы под водой.
Известен 5,66-мм патрон МПС по патенту RU 2122176 С1, который содержит гильзу с капсюлем-воспламенителем, пороховой заряд и пулю, имеющую корпус и головную часть с кавитатором.
Характерной особенностью пули данного патрона, выбранного в качестве прототипа, является большая относительная длина (отношение длины пули к калибру оружия составляет 21,2d, где d - калибр канала ствола) и наличие в головной части (вершина пули) плоского среза (кавитатора), диаметр которого равен 0,34d. Корпус пули выполнен калиберным, центрирующимся по каналу ствола. Пуля является одноэлементной и изготовлена из стали. Патрон предназначен для стрельбы под водой из специального подводного автомата АПС, имеющего гладкий ствол, то есть без нарезов, калибром 5,66 мм, то есть больше калибра 5,45-мм ствола штатных боевых образцов оружия (типа автомата Калашникова) на величину глубины нарезов.
Анализ конструкции известного патрона и пули в частности, с учетом результатов их практического применения, показывает, что необоснованно завышенные величины диапазонов изменения конструктивных размеров элементов пули, то есть их неконкретность, привели к наличию у патрона следующих недостатков:
100
- большое рассеивание пуль - например, при стрельбе 5,66-мм патронами МПС из автомата АПС эффективная прицельная дальность стрельбы под водой не превышает 12…15 м, в то время как убойное действие пули сохраняется на дальности до 25 м (R=0,2 м - на расстоянии 13 м);
- низкое пробивное и проникающее действие пули - на дальности 5 м защитные элементы бронежилетов 6Б19 и 6Б20 не пробиваются.
В тоже время невозможно использование данных патронов для стрельбы из штатных боевых образцов оружия с нарезными стволами уже существующих калибров, например 5,45 мм автоматы серии АК.
Задачей настоящего изобретения является разработка конструкции патрона, позволяющего использование для стрельбы под водой штатных стволов обычных сухопутных образцов стрелкового оружия уже существующих калибров без доработок (без изменения конструктивных размеров) как направляющей части канала ствола (глубины нарезов и их шага), так и патронника и обеспечивающего при этом большую дальность прицельной стрельбы, высокую кучностью стрельбы и большое проникающее действие пули, с учетом возможности погружения до 60 м.
Поставленная задача достигается за счет того, что в подводном патроне, содержащем гильзу бутылочного типа с капсюлем, аналогичную гильзе с капсюлем штатного сухопутного патрона, например 5,45×39 мм 7Н6, пороховой заряд и пулю с полимерным покрытием, имеющую головную часть в виде сочетания цилиндра и двух усеченных конусов, ведущую часть, не взаимодействующую с нарезами (не врезающуюся в нарезы), и хвостовую часть в виде усеченного конуса с глухим продольным отверстием со стороны донного среза, патрон выполнен со следующим соотношением его параметров:
п
- диаметр ведущей части пули (наружный диаметр) d=(0,98…0,99)d;
п
п
- длина пули l=(19…25)d;
п
- длина головной части пули h=(5,2…6,4)d;
п
п
- диаметр переднего плоского среза (кавитатора) пули d=(0,27…0,35)d;
ц
n
п
- диаметр цилиндрического участка вершины головной части пули d=d=(0,27…0,35)d;
ц
п
- длина цилиндрического участка вершины головной части пули 1=(0,1…0,2)d;
- величина углов переднего и заднего усеченных конусов в головной части пули соответственно 7…10° и 6…8°;
c
п
- диаметр сечения сопряженных конусов головной части пули d=(0,4…0,6)d;
x
п
- длина хвостовой части пули (заднего усеченного конуса) h=(0,6…1,1)d;
- величина угла усеченного конуса в хвостовой части пули 10°±30';
x
п
- диаметр отверстия со стороны донного среза пули d=(0,5…0,6)d;
х
п
- глубина отверстия со стороны донного среза пули l=(0,3…0,5)d.
x
Сущность изобретения поясняется чертежами. На фиг.1 показан патрон в сборе, содержащий пулю 1, гильзу 2 бутылочной формы, пороховой заряд 3 и капсюль-воспламенитель 4. На фиг.2 показана отдельно пуля, имеющая головную часть величиной h, ведущую часть величиной Н и хвостовую часть величиной h. На фиг.3 демонстрируется положение пули в каверне на траектории, где R - сила рикошетирования.
Результаты исследований движения удлиненных тел (в данном случае пуль) в воде в режиме развитой кавитации и взаимодействия их с преградой позволяют констатировать, что если брать во внимание только геометрические размеры пули (без учета ее массовых характеристик), то:
- дальность полета пули, кучность стрельбы наиболее чувствительны к вариации длины пули и диаметра плоского среза (кавитатора) ее головной части;
- величина кинетической энергии пули, ее скорость при встрече с преградой также в наибольшей степени определяются диаметром плоского среза головной части пули;
- проникающее действие пули наиболее чувствительно к форме образующей головной части пули, оптимизация которой заключается в минимизации силы лобового сопротивления при проникании;
- поперечные и продольные размеры кавитационной полости (каверны) наряду с величиной поступательной скорости пули и величиной гидростатического давления (глубиной погружения) определяются, прежде всего, величиной кавитатора.
п
п
Установлено, что увеличение диаметра кавитатора более 0,35d приводит к значительному росту лобового сопротивления набегающего потока воды, в то время как уменьшение диаметра кавитатора менее 0,27d приводит к более быстрому замыванию головной части пули водой. Соответственно, имея в виду большую значимость этого параметра, диапазон его изменения не должен быть значительным, а наоборот должен быть более конкретизирован.
П
П
Это в полной мере касается и общей длины пули. При малой длине пули (менее 19d) она имеет большие угловые перемещения в полости каверны, кучность стрельбы резко ухудшается. При увеличении длины пули более 25d имеет место преждевременное замывание ее хвостовой части водой - уменьшается дальность стрельбы, увеличивается общая длина патрона, увеличиваются продольные размеры узла питания и самого образца оружия в целом.
Согласно изобретению (фиг.2) головная части пули при определенной длине выполнена в виде цилиндра, соединяющегося с последующими двумя усеченными конусами. При заданных выше размерах этих элементов, во-первых, цилиндрический участок предотвращает преждевременное замывание головной части пули и способствует увеличению дальности стрельбы, во-вторых, сформированный профиль головной части является оптимальным с точки зрения проникания пули в преграду и предотвращения преждевременного ее откольного разрушения в момент взаимодействия с ней, и, в-третьих, обеспечивается условие вписываемости головной части пули во внутреннюю полость каверны.
п
Установление длины головной части пули, равной величине (5,2…6,4)d, предотвращает преждевременное зацепление передней частью корпуса пули (на фиг.2 - точка А) за боковую поверхность каверны, а соответственно дальность полета пули увеличивается. Последнее особенно важно, когда хвостовая часть пули касается границ (боковой поверхности) каверны.
Хвостовая часть также выполнена в виде усеченного конуса и дополнительно имеет глухое отверстие.
Наличие глухого отверстия со стороны донного среза пули способствует:
- снижению донного сопротивления ее движению на траектории, а соответственно и снижению падения скорости на траектории;
- переносу центра тяжести вперед, а следовательно, и увеличению частоты колебаний пули в каверне относительно ее продольной оси. В результате траектория полета пули становится более прямолинейной и как конечный результат кучность стрельбы повышается.
Хвостовое сужение (усеченный конус) при заданных параметрах также обеспечивает снижение донного сопротивления и в тоже время приводит к увеличению площади его взаимодействия с боковой поверхностью каверны в момент их контакта на траектории. В итоге увеличивается сила рикошетирования R, увеличивается частота колебаний пули в каверне и соответственно повышается кучности стрельбы.
Величина наружного диаметра ведущей части пули определена соблюдением требований по обеспечению предотвращения прорыва пороховых газов через нарезы и по периметру через боковые зазоры, образующиеся наружной поверхностью тела пули и внутренней поверхностью канала ствола (вместе с нарезами), а также минимального износа полей нарезов канала ствола при стрельбе под водой.
При этом вся наружная поверхность пули имеет полимерное покрытие вместо лака.
Данное покрытие помимо своего непосредственного предназначения - избежание коррозии способствует уменьшению сил трения между наружной поверхностью пули и внутренней поверхностью канала ствола, образованной полями нарезов, в момент выстрела, а соответственно уменьшению потерь начальной скорости пули и износа ствола.
Кроме того, в силу вышеуказанного свойства полимерное покрытие способствует и увеличению пробивного действия пули, особенно при стрельбе по толстостенным преградам, выполненным из вязких материалов. То есть полимерное покрытие дополнительно выполняет роль смазки.
При выстреле в водной среде пороховые газы, воздействуя на пулю, обеспечивают ей поступательное движение по каналу ствола. Но так как наружный диаметр пули меньше диаметра канала ствола (по полям), то пуля с нарезами не взаимодействует (не врезается) и движется по полям. В свою очередь наличие большой относительной длины пули, незначительного по величине зазора между пулей и полями канала ствола (0,02…0,03 мм на сторону), а также незначительной по величине глубины нарезов, с учетом выполнения их по спирали, приводит к «торможению» прорывающихся газов, преждевременного прорыва пороховых газов за время движения пули по каналу ствола не происходит.
В момент выхода пули из канала ствола плоский срез (кавитатор) в головной части пули взаимодействует с набегающим потоком жидкости, способствуя изменению формы линий данного потока и последующему их отрыву от направляющей поверхности кавитатора и образованию зоны (каверны), не содержащей жидкости. Размеры кавитационной полости на начальном участке траектории таковы, что она полностью охватывает всю пулю.
При движении пули на траектории, под воздействием начальных возмущений и момента силы тяжести, она совершает колебательные движения внутри полости каверны, фиг.3. При этом по мере достижения хвостовой частью границы каверны происходит ее рикошет, и она начинает движение к противоположной границе каверны. Цикл повторяется. В результате суммирования поступательного и колебательного движений пули траектория ее полета представляется в виде синусоиды. Чем меньше амплитуда и больше частота колебаний пули в полости каверны, тем лучше характеристики рассеивания выстрелов.
Наличие хвостового сужения приводит к увеличению площади взаимодействия пули с боковой поверхностью каверны, к увеличению силы рикошетирования, к увеличению частоты колебаний пули в полости каверны, а соответственно и к «выпрямлению» траектории ее полета, то есть к повышению кучности стрельбы.
В свою очередь использование в специальном подводном патроне одной и той же гильзы, что и в обычном сухопутном патроне, а также наличие в канале ствола нарезов позволяет расширить диапазон использования оружия и стрелять из него на суше и под водой патронами, соответствующими среде.
Результаты испытаний показали, что при использовании для стрельбы под водой из 5,45-мм автомата АДС (автомат двухсредный специальный) патронов с пулями предлагаемой конструкции кучность стрельбы повысилась более чем на 35% (по сравнению с результатами стрельбы из 5,66-мм автомата АПС штатными патронами МГТС), а дальность эффективной стрельбы (на которой сохранилась необходимая величина убойного действия) доведена до 32 м. Оптимизация формы головной части пули способствовала возможности пробития алюминиевых пластин толщиной более 50 мм (МПС - 30 мм).
Из данного автомата возможна также и стрельба на суше 5,45-мм автоматными патронами типа 7Н6.