НАДУЛЬНОЕ УСТРОЙСТВО СТВОЛА ОГНЕСТРЕЛЬНОГО ОРУЖИЯ
GUN MUZZLE ATTACHMENT

Изобретение относится к стволам нарезного и гладкоствольного огнестрельного оружия, а точнее к надульным устройствам, предназначенным для снижения импульса отдачи, дульного пламени и звуковой ударной волны при стрельбе в воздухе, а также для снижения импульса отдачи и гидравлической ударной волны при стрельбе в воде.
7
7
Необходимость создания надульных устройств обусловлена тем, что использование мощных боеприпасов в современном оружии при стрельбе в воздухе приводит к возрастанию дульного пламени, звуковой ударной волны и импульса отдачи, действующих на оружие и на стрелка, что снижает результативность стрельбы. Кроме того, при стрельбе в воде из спортивно-охотничьего и стрелкового оружия с использованием подводных боеприпасов (см. описание патента РФ № 2268455, МПК F42B 10/38, опубл. 20.01.2006 или международную заявку PCT/RU 2007/000068 от 12.02.2007, номер публикации: WO 2007/126330 от 08.11.2007) возрастает гидравлическая ударная волна и импульс отдачи, действующие на стрелка, что снижает результативность стрельбы, например, в акватирах (см. международную заявку PCT/RU 2006/000227 от 03.05.2006, номер публикации: WO 2006/118486 от 09.11.2006 или описание патента на полезную модель РФ № 49970, МПК F41J 1/18, опубл. 10.12.2005).
В надульных устройствах, выполненных по схеме активного, реактивного или теплового дульного тормоза, используется сила реакции порохового газа, скорость свободного расширения которого равна U=1800-2400 м/с, что превышает дульную скорость пули (снаряда) V=250-1450 м/с.
Большинство надульных устройств содержат разгонную часть и наружный кожух, зазор между которыми образует один или несколько отсеков, ограниченных стенками в продольном и/или в поперечном направлении. Разгонная часть содержит внутренний канал, который является продолжением канала ствола, так как в нем пороховой газ продолжает разгонять пулю (снаряд). Кроме того, разгонная часть содержит боковые газоотводные окна, через которые пороховой газ истекает в отсеки. В кожухе могут быть выполнены газоотводные окна, через которые пороховой газ истекает из отсеков в окружающую среду. Воздействие порохового газа на стенки газоотводных окон и на поперечные стенки отсеков снижает импульс отдачи при выстреле, а частичное охлаждение порохового газа в отсеках снижает звуковую ударную волну и дульное пламя при выстреле.
7
Известно надульное устройство, выполненное по схеме активного дульного тормоза, включающее узел крепления к стволу, разгонную часть с газоотводными окнами, кожух и два продольных отсека (см. описание патента США № 7143680 В2, МПК F41A 21/00, опубл. 05.12.2006). Канал разгонной части является продолжением канала ствола, а газоотводные окна сгруппированы в поперечные ряды, содержащие по два окна, размеры и угол наклона которых могут меняться на длине разгонной части. Для свободного пролета пули (снаряда) диаметр канала разгонной части превышает калибр канала ствола. В кожухе выполнены газоотводные окна, которые частично перекрывают газоотводные окна разгонной части. Узел крепления надульного устройства к стволу включает стягиваемый винтами хомут. При пролете пули (снаряда) надульного устройства пороховой газ через газоотводные окна разгонной части истекает в отсек, а через газоотводные окна в кожухе истекает в окружающую среду. Воздействие порохового газа на передние стенки газоотводных окон снижает импульс отдачи, а частичное торможение порохового газа в отсеке за счет частичного перекрытия газоотводных окон кожухом частично снижает звуковую ударную волну и дульное пламя.
Недостатком данного надульного устройства является то, что при стрельбе в воздухе отражение порохового газа в боковом направлении от линии стрельбы значительно усиливает действие на стрелка звуковой ударной волны, которую не может существенно ослабить ни увеличение размеров газоотводных окон в сторону дульного среза разгонной части, ни частичное перекрытие газоотводных окон кожухом. При стрельбе в воде отражение порохового газа и выталкиваемой из ствола воды в боковом направлении значительно усиливает действие на стрелка гидравлической ударной волны.
Кроме того, крепление надульного устройства к стволу с помощью хомута не обеспечивает точного совмещения продольной оси канала ствола с осью канала разгонной части, что снижает меткость и кучность стрельбы.
6
Известно надульное устройство, сочетающее схему реактивного и активного дульного тормоза, включающее узел крепления к стволу, разгонную часть с газоотводными окнами и кожух с одним отсеком (см. описание патента США № 5814757, МПК F41A 21/00, опубл. 29.09.1998). Канал разгонной части является продолжением канала ствола, а газоотводные окна сгруппированы в поперечные ряды. В кожухе выполнены газоотводные окна, которые смещены относительно газоотводных окон разгонной части. Газоотводные окна разгонной части и кожуха выполнены в виде цилиндрических отверстий, угол наклона которых к продольной оси канала, измеренный со стороны дульного среза, составляет 70…85°. Крепление надульного устройства к стволу осуществляется резьбовым соединением с фиксацией поперечным винтом. При прохождении пули (снаряда) газоотводных окон разгонной части истекающий пороховой газ меняет направление, воздействует на передние стенки окон и создает реактивную тягу, которая снижает импульс отдачи. В отсеке пороховой газ частично остывает, а при истечении через газоотводные окна кожуха частично перенаправляется в сторону мишени. Этим достигается ослабление дульного пламени и звуковой ударной волны.
Недостатком данного надульного устройства является то, что при стрельбе в воздухе отражение порохового газа в боковом направлении от линии стрельбы усиливает действие на стрелка звуковой ударной волны, которую не может существенно ослабить частичное перенаправление потока порохового газа в сторону мишени. При стрельбе в воде отражение порохового газа и выталкиваемой из ствола воды в боковом направлении значительно усиливает действие на стрелка гидравлической ударной волны.
7
Известно надульное устройство, выполненное по схеме теплового дульного тормоза, включающее узел крепления к стволу, разгонную часть с газоотводными окнами и кожух с поперечными отсеками (см. описание патента РФ № 2202751 С2, МПК F41A 21/32, опубл. 20.04.2003). Крепление надульного устройства к стволу осуществляется резьбовым соединением. Для свободного пролета пули диаметр канала разгонной части превышает калибр канала ствола. Газоотводные окна канала разгонной части выполнены в виде кольцевых отверстий, переходящих в торообразные полости отсеков, в которых, согласно описанию данного патента, должен закручиваться пороховой газ, менять направление и тормозить пороховой газ, движущийся за пулей.
Однако согласно газодинамическим законам ствольной баллистики изменение направления струи газа возможно в газопроводах. Пороховой газ, расширяющийся со скоростью U=1800-2400 м/с, не может изменить направление в замкнутых торообразных отсеках. Поэтому при прохождении пули газоотводных окон разгонной части пороховой газ будет равномерно заполнять замкнутые отсеки.
Недостатком данного надульного устройства является его низкая эффективность. При стрельбе в воздухе звуковая ударная волна и дульное пламя снижаются пропорционально отношению объема отсеков и объема канала ствола. При стрельбе в воде ствол и надульное устройство будут заполнены водой, а при прохождении пули надульного устройства пороховой газ не сможет вытолкнуть воду из замкнутых отсеков.
5
Наиболее близким аналогом (прототипом) заявленного изобретения является надульное устройство, выполненное по схеме теплового дульного тормоза, включающее узел крепления к стволу, разгонную часть с газоотводными окнами, кожух и один или несколько отсеков (см. описание патента США № 5136923, МПК F41A 21/00, опубл. 11.08.1992). Канал разгонной части является продолжением канала ствола, а газоотводные окна сгруппированы в поперечные ряды и выполнены в виде цилиндрических отверстий, угол наклона которых к продольной оси канала, измеренный со стороны дульного среза, составляет 30…60°, а диаметр превышает 0,5 диаметра канала разгонной части. Поперечные стенки отсеков предназначены для фиксации пористого материала, который может устанавливаться в отсеках. Взаимное расположение газоотводных окон разгонной части и поперечных стенок отсеков не предусмотрено. Крепление надульного устройства к стволу осуществляется резьбовым соединением. При прохождении пули газоотводных окон разгонной части истекающий пороховой газ воздействует на передние стенки окон, что несколько снижает импульс отдачи, заполняет отсек, где аккумулируется и частично остывает. При наличии нескольких отсеков и пористого материала пороховой газ дополнительно воздействует на поперечные стенки отсеков и охлаждается в пористом материале. После вылета пули пороховой газ истекает из отсека через газоотводные окна в разгонную часть и с меньшей скоростью покидает надульное устройство, что снижает дульное пламя и звуковую ударную волну.
Недостатком данного надульного устройства является то, что при стрельбе в воздухе истекающий из разгонной части в отсек пороховой газ не эффективно снижает импульс отдачи. Для эффективного снижения импульса отдачи необходимо в момент выстрела интенсивное течение порохового газа в радиальном направлении от линии стрельбы или за пределы надульного устройства, или из отсека обратно в канал разгонной части, а это не предусмотрено в данном надульном устройстве. Кроме того, при интенсивной стрельбе со скорострельность 10…20 выстрелов в секунду пороховой газ будет накапливаться и перестанет охлаждаться в отсеке. При стрельбе в воде ствол и надульное устройство будут заполнены водой, а конструкция отсеков и расположение газоотводных окон не позволяет эффективно тормозить истекающий из канала ствола пороховой газ.
Задачей данного изобретения является повышение эффективности надульного устройства ствола огнестрельного оружия при стрельбе в воздухе и в воде.
Решение поставленной задачи достигается тем, что в надульном устройстве ствола огнестрельного оружия, включающем узел крепления к стволу, разгонную часть с газоотводными окнами и кожух, причем канал разгонной части является продолжением канала ствола, а между кожухом и разгонной частью образовано N≥1 отсеков, согласно изобретению каждый отсек охватывает, по меньшей мере, два газоотводных окна с обеспечением возможности истечения порохового газа из канала разгонной части в отсек через первое из указанных газоотводных окон и истечения порохового газа из отсека в канал разгонной части через второе газоотводное окно, при этом длина отсека равна 0,5-3,0 калибра канала ствола, и в каждой плоскости поперечного сечения надульного устройства, проходящей через по меньшей мере один отсек, выполнено условие
к
где S - площадь канала ствола;
i
S - наименьшая площадь i-го отсека, предназначенная для прохода газа между газоотводными окнами;
М - число отсеков, в указанной плоскости поперечного сечения, 1≤М≤N.
Как и на предшествующем уровне техники в рамках настоящего изобретения под отсеком понимается каким-либо образом обособленный участок пространства между наружной поверхностью разгонной части и внутренней поверхностью кожуха. Как будет показано далее, такое обособление может осуществляться при помощи стенок, перегородок, выступов, играющих роль перегородок или стенок, и подобных им элементов (далее для простоты изложения использованы термины стенки или перегородки). Указанные стенки или перегородки могут быть цельными, перфорированными или иметь вырезы различной формы. Отсеки могут быть обособлены при помощи поперечных стенок или перегородок, которые выполнены, по существу, перпендикулярно продольной оси ствола, а также при необходимости продольными (расположенными, по существу, вдоль оси ствола), хотя при необходимости стенки и перегородки могут располагаться и под углом к продольной оси ствола. При N=1 в качестве отсека может выступать либо все пространство между разгонной частью и кожухом, либо его часть, причем все пространство или указанная часть выполняются замкнутыми, например, при помощи двух поперечных перегородок (стенок - передней и задней). При N>1 между кожухом и разгонной частью имеется несколько отсеков, которые могут быть выполнены не обязательно одинаковыми и могут располагаться относительно друг друга, вообще говоря, произвольным образом.
Условие (1) по существу означает, что в любой плоскости поперечного сечения надульного устройства, которая проходит (воображаемо проходит) через один или несколько отсеков, наименьшая площадь сечения отсека (суммарная площадь сечения всех отсеков), расположенного (расположенных) в этом сечении, предназначенная для прохождения газа, находится в пределах 0,4-4,5 площади канала ствола. По существу, под наименьшей площадью в данном случае понимается площадь сечения отсека (отсеков) без учета площади сечения охватываемых этим отсеком (этими отсеками) газоотводных окон.
Указанная выше совокупность признаков изобретения, отраженная также в независимом пункте формулы, позволяет при стрельбе в воздухе повысить эффективность надульного устройства, а именно устранить дульное пламя, снизить звуковую ударную волну и импульс отдачи за счет газодинамического торможения истекающего из ствола порохового газа, которое происходит следующим образом:
- при прохождении донного среза пули (снаряда) газоотводного окна, расположенного в начале отсека, пороховой газ устремляется в отсек, где при свободном расширении разгоняется до скорости U=1800-2400 м/с;
- при прохождении донного среза пули (снаряда) газоотводного окна, расположенного в конце отсека, пороховой газ со скоростью U=1800-2400 м/с устремляется из отсека через это газоотводное окно в канал разгонной части, где пересекается с движущимся за пулей (снарядом) со скоростью V=250-1450 м/с пороховым газом и тормозит его;
- в зоне торможения газа возрастает давление и быстрее догорает порох, а истекающий из канала ствола пороховой газ сталкивается с зоной повышенного давления и через газоотводное окно, расположенное в начале отсека, устремляется в отсек;
- за счет движения пули (снаряда) снижается давление в канале разгонной части, тогда пороховой газ через оба газоотводных окна устремляется из отсека в канал, где повторно пересекается с истекающим из канала ствола пороховым газом и тормозит его.
Снижение импульса отдачи достигается воздействием порохового газа на передние стенки газоотводных окон, интенсивным течением газа в радиальном направлении от линии стрельбы и за счет инерционного торможения истекающего из ствола порохового газа. Устранение дульного пламени и уменьшение звуковой ударной волны достигается за счет более полного сгорания пороха и снижения скорости истечения порохового газа из надульного устройства. Причем при интенсивной стрельбе из скорострельного оружия эффективность надульного устройства возрастает, так как при расширении в разогретом отсеке пороховой газ с большей энергией тормозит истекающий из ствола пороховой газ.
Указанная совокупность признаков изобретения, отраженная в независимом пункте формулы, позволяет при стрельбе в воде повысить эффективность надульного устройства а именно снизить гидравлическую ударную волну и импульс отдачи за счет газодинамического и гидродинамического торможения истекающего из ствола порохового газа, которое происходит следующим образом:
- при прохождении донного среза пули газоотводного окна, расположенного в начале отсека, пороховой газ устремляется в заполненный водой отсек, из которого успевает вытолкнуть часть воды до перекрытия пулей второго газоотводного окна;
- при прохождении донного среза пули газоотводного окна, расположенного в конце отсека, пороховой газ выталкивает оставшуюся в отсеке воду через это окно, при этом струя воды тормозит пороховой газ, движущийся за пулей;
- в зоне торможения газа возрастает давление и быстрее догорает порох, а истекающий из канала ствола пороховой газ сталкивается с зоной повышенного давления и через газоотводное окно, расположенное в начале отсека, устремляется в отсек;
- за счет движения пули снижается давление в канале разгонной части, тогда пороховой газ через оба газоотводных окна устремляется из отсека в канал, где повторно пересекается с истекающим из канала ствола пороховым газом и тормозит его.
Снижение импульса отдачи достигается воздействием воды и порохового газа на передние стенки газоотводных окон, течением газа и воды в радиальном направлении от линии стрельбы и за счет инерционного торможения истекающего из ствола порохового газа. Снижение скорости истечения порохового газа из надульного устройства уменьшает действие гидравлической ударной волны на стрелка.
Отсек может охватывать более двух газоотводных окон, однако в данном случае эффективность надульного устройства возрастает незначительно, хотя промежуточные окна увеличивают количество порохового газа, истекающего в отсек, они при этом тормозят пороховой газ, истекающий из газоотводного окна, расположенного в начале отсека. Эффективность надульного устройства возрастает пропорционально количеству отсеков с двумя газоотводными окнами за счет многократного гидродинамического и/или газодинамического торможения истекающего из канала ствола порохового газа. Ориентация течения порохового газа в каждом отсеке (предпочтительно, по существу, вдоль оси ствола в направлении его дульного среза) повышает эффективность надульного устройства за счет увеличения скорости струй порохового газа, препятствующих истечению порохового газа из канала ствола. Продольное смещение относительно других отсеков, расположенных в одной плоскости поперечного сечения надульного устройства, позволяет дополнительно увеличить эффективность надульного устройства за счет удлинения зоны гидродинамического и/или газодинамического торможения.
Длина и количество отсеков, а также наименьшая площадь поперечного сечения отсека (отсеков), предназначенная для прохода порохового газа (воды) между газоотводными окнами, устанавливается с учетом требований к эффективности надульного устройства, при этом учитывается дульная скорость пули (снаряда), масса порохового заряда, калибр и длина ствола, а также среда использования оружия.
Для эффективного газодинамического и гидродинамического торможения порохового газа предпочтительно выполнение следующих размеров:
- в гладкоствольном спортивном, охотничьем и боевом оружии, которое используется для стрельбы в воздухе, длина каждого отсека равна 0,5-1,6 калибра канала ствола, а в каждой плоскости поперечного сечения отсека надульного устройства наименьшая площадь отсека (отсеков) равна от 0,5-0,8 площади поперечного сечения канала ствола. Данное соотношение размеров позволяет уменьшить габариты надульного устройства, при этом обеспечить его необходимую эффективность при дульной скорости пули (дроби, картечи) V=400-500 м/с;
- в короткоствольном оружии (пистолетах и револьверах), которое используется для стрельбы в воздухе и в воде, длина каждого отсека равна 1,8-2,5 калибра канала ствола, а в каждой плоскости поперечного сечения отсека надульного устройства наименьшая площадь отсека (отсеков) равна 0,4-1,5 площади поперечного сечения канала ствола. При данном соотношении размеров обеспечивается необходимая эффективность надульного устройства при дульной скорости пули V=250-400 м/с;
- в крупнокалиберном оружии, которое используется для стрельбы в воздухе, длина каждого отсека равна 1,0-1,5 калибра канала ствола, а в каждой плоскости поперечного сечения отсека надульного устройства наименьшая площадь отсека (отсеков) равна 1,5-4,5 площади поперечного сечения канала ствола. Данное соотношение размеров обеспечивает необходимую эффективность надульного устройства за счет увеличения скорости течения порохового газа в отсеках. При этом учитывается, что длина ведущего пояска снаряда составляет 0,3-0,4 калибра ствола, поэтому второй ряд газоотводных окон не перекрывается ведущим пояском при начале истечения порохового газа из первого ряда газоотводных окон, а незамкнутый отсек пороховой газ заполняет с большей скоростью;
- в длинноствольном оружии, которое используется для стрельбы в воздухе и в воде, длина каждого отсека равна 1,5-3,0 калибра канала ствола, а в каждой плоскости поперечного сечения отсека надульного устройства наименьшая площадь отсека (отсеков) равна 1,5-4,5 площади поперечного сечения канала ствола. Данное соотношение размеров при стрельбе в воздухе увеличивает скорость течения порохового газа в отсеках, а при стрельбе в воде позволяет вытеснить часть воды из отсеков. Это обеспечивается тем, что длина обжимающейся в нарезах поверхности пули составляет 0,9-1,7 калибра ствола, поэтому второй ряд газоотводных окон не перекрывается боковой поверхностью пули при начале истечения порохового газа из первого ряда газоотводных окон, а незамкнутый отсек пороховой газ заполняет с большей скоростью.
В одном из наиболее предпочтительных частных случаев осуществления изобретения в разгонной части газоотводные окна сгруппированы в поперечные ряды, каждый из которых содержит не менее двух окон, при этом суммарная площадь газоотводных окон в каждом ряду, измеренная со стороны канала разгонной части, равна 0,3-1,5 площади поперечного сечения канала ствола.
Такой вариант позволяет повысить эффективность изобретения за счет увеличения количества отсеков на ограниченной длине надульного устройства, а также за счет более интенсивного симметричного гидродинамического и/или газодинамического торможения.
2
Площадь газоотводных окон устанавливается с учетом требований к эффективности надульного устройства, при этом учитывается дульная скорость пули (снаряда), калибр канала ствола, масса порохового заряда и среда использования оружия. Кроме того, учитывается радиальная и продольная жесткость разгонной части и кожуха, которые должны изготавливаться из прочной стали или титановых сплавов, имеющих при растяжении предел текучести (σ) не менее 700 N/mm. Допустимые толщины стенок надульного устройства определяются по известным формулам, учитывающим давление порохового газа в надульном устройстве.
Для эффективного газодинамического и гидродинамического торможения порохового газа предпочтительно выполнение следующих размеров:
- в гладкоствольном спортивном, охотничьем и боевом оружии, которое используется для стрельбы в воздухе, суммарная площадь газоотводных окон в каждом ряду, измеренная со стороны канала разгонной части, равна 0,3-0,7 площади поперечного сечения канала ствола;
- в короткоствольном оружии (пистолетах и револьверах), которое используется для стрельбы в воздухе и в воде, суммарная площадь газоотводных окон в каждом ряду, измеренная со стороны канала разгонной части, равна 0,4-1,2 площади поперечного сечения канала ствола;
- в крупнокалиберном оружии, которое используется для стрельбы в воздухе, суммарная площадь газоотводных окон в каждом ряду, измеренная со стороны канала разгонной части, равна 0,5-0,9 площади поперечного сечения канала ствола;
- в длинноствольном оружии, которое используется для стрельбы в воздухе и в воде, суммарная площадь газоотводных окон в каждом ряду, измеренная со стороны канала разгонной части, равна 0,8-1,5 площади поперечного сечения канала ствола.
В одном из частных случаев осуществления изобретения надульное устройство дополнительно содержит дульный отсек с передней стенкой, выступающей за дульный срез разгонной части и снабженной дульным отверстием, диаметр которого равен 1,05-1,2 калибра канала ствола, а продольная ось совпадает с продольной осью канала разгонной части, при этом дульный отсек охватывает, по меньшей мере, одно газоотводное окно, соединяя его с дульным отверстием, зазор между дульным срезом разгонной части и передней стенкой с дульным отверстием не превышает калибр канала ствола, при этом в плоскости поперечного сечения надульного устройства наименьшая площадь дульного отсека, предназначенная для прохода газа от газоотводного окна или окон к дульному срезу разгонной части, равна 0,4-4,5 площади канала ствола.
Такой вариант позволяет повысить эффективность изобретения за счет дополнительного газодинамического и/или гидродинамического торможения порохового газа за дульным срезом разгонной части. В плоскости поперечного сечения надульного устройства наименьшая площадь, предназначенная для прохода газа от газоотводных окон к дульному срезу разгонной части, может соответствовать площади прохода газа между газоотводными окнами в предыдущих отсеках. Для исключения пересечения с передней стенкой отсека отделяющихся поддонов снарядов и пуль, а также отделяющихся частей дробового (картечного) снаряда диаметр дульного отверстия в отсеке должен быть 1,05-1,2 калибра канала ствола, а зазор между стенкой с дульным отверстием и дульным срезом разгонной части не должен превышать калибр канала ствола.
В варианте осуществления изобретения в плоскости осевого продольного сечения надульного устройства угол между стенками газоотводных окон и продольной осью канала разгонной части, измеренный со стороны дульного среза разгонной части, равен 30-150°, а в плоскости поперечного сечения надульного устройства угол между боковыми стенками газоотводных окон равен 30-120°.
Такой вариант позволяет повысить эффективность изобретения за счет обеспечения требуемой ориентации движения порохового газа при истечении из разгонной части в отсеки и за счет увеличения скорости струй порохового газа, препятствующих истечению порохового газа из канала ствола.
Углы наклона стенок газоотводных окон выбираются с учетом дульной скорости пули (снаряда), массы порохового заряда, калибра канала ствола, а для эффективного газодинамического и гидродинамического торможения порохового газа могут соответствовать следующим размерам:
- в газоотводных окнах, предназначенных для истечения порохового газа из канала разгонной части в отсек, угол между стенками окон и продольной осью канала разгонной части, измеренный со стороны дульного среза разгонной части, равен 30-90°;
- в газоотводных окнах, предназначенных для истечения порохового газа из отсека в канал разгонной части, угол между стенками окон и продольной осью канала разгонной части, измеренный со стороны дульного среза разгонной части, равен 90-150°;
- в плоскости поперечного сечения надульного устройства угол между боковыми стенками газоотводных окон может соответствовать формуле α=360°/Т, где Т=3…9 - количество газоотводных окон в каждом ряду.
В варианте осуществления изобретения, каждый из указанных N≥1 отсеков имеет две, по меньшей мере, поперечные стенки, причем одно из охватываемых отсеком, по меньшей мере, двух газоотводных окон расположено вблизи первой из указанных стенок, а второе газоотводное окно расположено вблизи второй из указанных стенок.
Такой вариант позволяет повысить эффективность изобретения за счет строгого ограничения течения порохового газа между газоотводными окнами в отсеке, а за счет воздействия воды и порохового газа не только на передние стенки газоотводных окон, но и на передние стенки отсеков дополнительно снижается импульс отдачи.
В варианте осуществления изобретения, по меньшей мере, один из отсеков имеет две продольные стенки, ограничивающие отсек в продольном направлении.
Такой вариант позволяет повысить эффективность изобретения за счет продольной ориентации течения порохового газа между газоотводными окнами в отсеке.
В варианте осуществления изобретения, по меньшей мере, один отсек снабжен перфорированной перегородкой, установленной между боковой поверхностью разгонной части и внутренней боковой поверхностью кожуха, причем в плоскости поперечного сечения надульного устройства наименьшая площадь, предназначенная для прохода газа между наружной боковой поверхностью перфорированной перегородки и внутренней боковой поверхностью кожуха, равна 2,5-4,0 площади канала ствола.
Такой вариант позволяет повысить эффективность изобретения при стрельбе мощными боеприпасами за счет использования части порохового газа для активного гидродинамического и/или газодинамического торможения, а части порохового газа для пассивного адиабатического расширения при отводе через перфорированную перегородку. В результате часть газа после адиабатического расширения с меньшей скоростью покидает надульное устройство, при этом дополнительно снижается звуковая ударная волна в воздухе или гидравлическая ударная волна в воде.
В варианте осуществления изобретения, каждый из указанных N≥1 отсеков имеет две, по меньшей мере, выполненные с перфорацией поперечные стенки, при этом надульное устройство выполнено с возможностью перекрытия перфорации в поперечных стенках смежных отсеков.
Такой вариант позволяет повысить эффективность изобретения в надульных устройствах с перфорированной перегородкой, которая установлена между боковой поверхностью разгонной части и внутренней боковой поверхностью кожуха, так как через перфорацию стенок отсеков обеспечивается частичное перетекание и дополнительное охлаждение порохового газа в смежных отсеках.
Перфорация в дульной стенке дульного отсека снижает интенсивность струи порохового газа, истекающего из канала дульного отверстия отсека.
Такой вариант позволяет повысить эффективность изобретения в надульных устройствах с малой длиной отсеков для стрельбы в воде, в которых через перфорацию поперечных стенок отсеков обеспечивается частичное выталкивание воды в смежные отсеки. Причем при стрельбе в воздухе перфорация в поперечных стенках отсеков может перекрываться.
В варианте осуществления изобретения надульное устройство дополнительно содержит внешний корпус с образованием между кожухом и внешним корпусом R≥1 дополнительных отсеков, ограниченных в поперечном направлении стенками, при этом боковая поверхность кожуха выполнена с перфорацией, а в плоскости поперечного сечения надульного устройства площадь, предназначенная для прохода газа между наружной боковой поверхностью кожуха и внутренней боковой поверхностью корпуса, равна 4,0-8,0 площади канала ствола.
Такой вариант позволяет повысить эффективность изобретения при стрельбе в воздухе за счет дополнительного адиабатического расширения части порохового газа, который через перфорированный кожух заполняет отсек увеличенного объема и с меньшей скоростью покидает надульное устройство, что позволяет существенно снизить звуковую ударную волну. При дульной скорости пули менее 330 м/с (меньше скорости звука в воздухе) такой вариант позволяет обеспечить бесшумную стрельбу в воздухе. При стрельбе в воде пороховой газ вытесняет из отсека увеличенного объема в разгонную часть большее количество воды, что увеличивает эффективность гидродинамического торможения истекающего из канала ствола порохового газа и существенно снижает гидравлическую ударную волну.
В варианте осуществления изобретения в стенках смежных отсеков дополнительного внешнего корпуса выполнена перфорация. Под смежными понимаются любые два отсека, имеющие общую стенку (или общий участок одной из своих стенок).
Такой вариант позволяет повысить эффективность изобретения за счет частичного перетекания и дополнительного охлаждения порохового газа в смежных отсеках дополнительного корпуса. При стрельбе в воде через перфорацию стенок отсеков обеспечивается частичное выталкивание воды в смежные отсеки.
В варианте осуществления изобретения продольная ось дополнительного внешнего корпуса смещена относительно продольной оси разгонной части.
Такой вариант позволяет использовать изобретение в оружии с низко расположенной прицельной планкой, например в пистолетах, револьверах и гладкоствольных ружьях, так как при смещении дополнительного внешнего корпуса вниз относительно продольной оси разгонной части не перекрывается прицельное приспособление.
В варианте осуществления изобретения канал разгонной части, являющийся продолжением нарезного канала ствола, выполнен гладким, при этом его диаметр равен 1,01-1,06 диаметра нарезного канала ствола, измеренного по полям нарезов.
Такой вариант позволяет использовать изобретение в сменных надульных устройствах нарезного оружия. При диаметре гладкого канала разгонной части 1,01-1,03 диаметра канала ствола, измеренного по полям нарезов, обеспечивается устойчивое ведение пули в канале разгонной части за счет обжима ее наружной поверхности, при этом сохраняется угловая скорость вращения пули, полученная в нарезном канале ствола. При диаметре гладкого канала разгонной части 1,03-1.06 диаметра канала ствола, измеренного по полям нарезов, обеспечивается свободный пролет снаряда в надульном устройстве, так как ведущий поясок снаряда не касается внутренней поверхности канала разгонной части.
В варианте осуществления изобретения в канале разгонной части выполнены нарезы, являющиеся продолжением нарезов канала ствола, при этом газоотводные окна ориентированы вдоль дна нарезов, причем в канале, имеющем более пяти нарезов, число газоотводных окон в каждом ряду не превышает половину числа нарезов, при этом не менее половины числа нарезов расположено между газоотводными окнами.
Такой вариант позволяет использовать изобретение в сменных надульных устройствах нарезного оружия. Совпадение профиля нарезов канала ствола с профилем нарезов канала разгонной части обеспечивается точной подгонкой при сборке каждого надульного устройства с каждым стволом.
Для исключения срыва пули (снаряда) с нарезов канала разгонной части стенки газоотводных окон должны быть согласованы с профилем нарезов. В канале, имеющем не более пяти нарезов, газоотводные окна выполнены вдоль дна одного, двух или пяти нарезов. В канале, имеющем более пяти нарезов, число газоотводных окон в каждом ряду не превышает половину числа нарезов, причем газоотводные окна выполнены вдоль смежных нарезов, а расположенные между газоотводными окнами нарезы имеют полный профиль. Эти условия обеспечивают устойчивое ведение пули (снаряда) в канале разгонной части.
В более простом варианте осуществления изобретения разгонная часть выполнена в дульной части нарезного ствола, при этом дульный срез разгонной части совпадает с дульным срезом ствола.
Такой вариант позволяет использовать изобретение в постоянных надульных устройствах нарезного оружия, в которых разгонная часть выполнена в дульной части ствола. Это позволяет без трудоемкой подгонки соблюсти точное совпадение профиля нарезов канала ствола с профилем нарезов канала разгонной части и обеспечить повышенную точность и кучность стрельбы, при этом не увеличиваются габариты оружия, что особенно важно в авиационном вооружении.
В варианте осуществления изобретения канал разгонной части выполнен гладким, а его диаметр равен 0,99-1,03 диаметра гладкого канала ствола. При этом разгонная часть может быть выполнена в дульной части гладкого ствола, а дульный срез разгонной части совпадать с дульным срезом ствола.
Такой вариант позволяет использовать изобретение в гладкоствольном оружии. Разгонная часть надульного устройства может быть выполнена в дульной части ствола или в сменном надульном устройстве. В ружьях высокого качества и их дульных насадках диаметр канала разгонной части равен 0,99-1,0 диаметра канала ствола. В ружьях невысокого качества продольная ось наружной поверхности ствола, к которой крепится надульное устройство, может не совпадать с осью канала ствола, поэтому для компенсации несимметричности диаметр канала разгонной части равен 1,01-1,03 диаметра канала ствола.
В варианте осуществления изобретения канал разгонной части снабжен дульным сужением, наименьший диаметр которого равен 0,95-0,98 диаметра канала разгонной части. При этом разгонная часть может быть выполнена в дульной части гладкого ствола, а дульный срез разгонной части совпадать с дульным срезом ствола.
Такой вариант позволяет использовать изобретение в гладкоствольном оружии с постоянным сужением, расположенным после газоотводных окон в дульной части разгонной части. Для эффективной стрельбы пулей диаметр дульного сужения должен быть не менее 0,95 диаметра канала разгонной части, а для эффективной стрельбы дробью и картечью диаметр дульного сужения должен быть не более 0,98 диаметра канала разгонной части.
В варианте осуществления изобретения кожух выполнен составным из не менее двух элементов, причем между каждым из элементов кожуха и разгонной частью образован не менее один отсек, охватывающий не менее двух газоотводных окон.
Такой вариант позволяет использовать изобретение с модульной конструкцией кожуха, например, в надульных устройствах с перфорированными поперечными стенками и обеспечивать при этом возможность перекрытия перфорации в стенках смежных отсеков за счет поворота составных элементов кожуха вокруг разгонной части.
В варианте осуществления изобретения разгонная часть выполнена составной и содержит, по меньшей мере, два элемента, являющихся продолжением канала ствола.
Такой вариант позволяет использовать изобретение в модульной конструкции разгонной части, например, в гладкоствольном оружии со сменным дульным насадком.
В варианте осуществления изобретения узел крепления надульного устройства содержит цангу с наружной конической поверхностью и наружной резьбой и снабжен гайкой с внутренней конической поверхностью, при этом гайка установлена с возможностью продольного перемещения, воздействия на коническую поверхность цанги и сжатия цанги.
Такой вариант в сочетании со стандартным резьбовым соединением позволяет использовать изобретение для надежного и быстросъемного крепления разгонной части и/или внешнего корпуса к стволу, что особенно необходимо в стрелковом оружии. При отсутствии резьбы в дульной части ствола такой вариант позволяет использовать изобретение для крепления надульного устройства в спортивном и охотничьем оружии. Кроме того, такой вариант позволяет использовать изобретение для крепления внешнего корпуса к разгонной части надульного устройства.
Изобретение более подробно поясняется на конкретных примерах его осуществления, ни в коей мере не ограничивающих объем притязаний, а предназначенных лишь для лучшего понимания его сущности специалистом.
При описании примеров конкретной реализации изобретения даны ссылки на прилагаемые чертежи, на которых изображено:
- на фиг.1 и фиг.2 - первый пример выполнения изобретения в сменном надульном устройстве нарезного оружия;
- на фиг.3 и фиг.4 - второй пример выполнения изобретения в надульном устройстве гладкоствольного оружия со сменным дульным сужением;
- на фиг.5 и фиг.6 - третий пример выполнения изобретения в надульном устройстве нарезного оружия;
- на фиг.7 и фиг.8 - четвертый пример выполнения изобретения в надульном устройстве нарезного оружия.
На фиг.1 и фиг.2 изображено надульное устройство, установленное на нарезном стволе калибра 7,62 мм, причем на фиг.2 изображено осевое продольное сечение устройства, а на фиг.1 изображено поперечное сечение устройства в плоскости А-А с движущейся в нем пулей.
1
1
1
1
1
1
2
3
1
2
3
3
3
Надульное устройство включает разгонную часть 1 с двадцатью газоотводными окнами, сгруппированными в поперечные ряды 2, 2, 3, 3, 4, и кожух 5, разделенный стенками газоотводных окон 6, 6 и продольными гранями 7 разгонной части 1 на восемь отсеков 8, 8, 8, 8 и 9, 9, 9, 9, и дульный отсек 10. Передняя стенка 11 дульного отсека 10 выступает за дульный срез 12 разгонной части 1 и снабжена дульным отверстием 13 и перфорацией 14. Отсеки 8-8 и 9-9 охватывают ряды газоотводных окон 2 и 3, 2 и 3, расположенные с противоположных сторон отсеков, а дульный отсек 10 охватывает один ряд газоотводных окон 4 и дульное отверстие 13. Гладкий канал 15 разгонной части 1 является продолжением нарезного канала ствола 16 и снабжен переходным конусом 17. Узел крепления разгонной части 1 к стволу 18 содержит резьбовое соединение 19 и цангу 20 с наружной конической поверхностью 21 и установленную на резьбовом соединении 22 гайку 23 с внутренней конической поверхностью 24. При завинчивании гайки 23 происходит сопряжение конических поверхностей 21 и 24, при этом цанга 20 сжимается и прочно скрепляется со стволом 18. Кожух 5 крепится к разгонной части 1 на резьбовом соединении 25 с фиксацией упругой разрезной шайбой 26.
В стволе 18 калибра D=7,62 диаметр канала ствола 16, измеренный по полям нарезов, равен D=7,62 мм, диаметр канала ствола, измеренный по дну нарезов, равен
1
0
2
D=7,92 мм. Канал имеет четыре нареза шириной по 3,8 мм, а площадь поперечного сечения канала ствола составляет S=47,6 мм.
2
1
2
1
0
1
2
1
2
3
1
2
3
2
0
2
0
3
0
3
2
1
1
1
В разгонной части 1 диаметр гладкого канала 15 равен D=1,02D, а площадь поперечного сечения канала разгонной части составляет S=47,4 мм. Такое соотношение размеров обеспечивает устойчивое ведение пули в канале 15 за счет обжима наружной поверхности пули 27 с диаметра D до диаметра D, при этом сохраняется угловая скорость вращения пули, полученная в нарезном канале ствола 16. Суммарная площадь четырех газоотводных окон в каждом ряду 2 или 3, или 4, измеренная со стороны канала 15, равна S=1,35 S. Угол между стенками газоотводных окон и продольной осью канала 15 равен β=γ=90°. Угол между боковыми стенками газоотводных окон равен α=90°. Длина каждого отсека 8 и 9 равна L=1,85 D, а длина отсека 10 равна L=1,95 D. Расстояние от дульного среза 12 разгонной части 1 до передней стенки 11 равно L=0,55D. В плоскости поперечного сечения надульного устройства наименьшая суммарная площадь отсеков 8, 8, 8, 8 или отсеков 9, 9, 9, 9, предназначенная для прохода газа между рядами газоотводных окон 2 и 3 или 2 и 3, равна S=2,1 S. Дульный отсек 10 от стенки 6 ряда газоотводных окон 4 до дульного среза 12 разгонной части 1, разделен продольными гранями 7 на четыре сегмента. При этом в плоскости поперечного сечения надульного устройства наименьшая площадь отсека 10, предназначенная для прохода газа от ряда газоотводных окон 4 к дульному срезу 12 разгонной части 1, равна S=2,1 S, a общая площадь перфорации 14 в передней стенке 11 равна S=0,3 S. Диаметр дульного отверстия 13 в передней стенке 11 равен D=1,15 D.
При стрельбе в воздухе надульное устройство работает следующим образом:
3
- при прохождении донного среза пули 27 ряда газоотводных окон 2 пороховой газ устремляется в отсеки 8-8, где при свободном расширении разгоняется до скорости U=1800-2400 м/с;
3
- при прохождении донного среза пули ряда газоотводных окон 3 пороховой газ из отсеков 8-8 перенаправляется стенкой 6 газоотводных окон и устремляется через ряд газоотводных окон 3 в канал 15, где пересекается с движущимся за пулей 27 со скоростью V=650-800 м/с пороховым газом и тормозит его;
- в канале 15 в зоне ряда газоотводных окон 3 происходит торможение газа, при этом возрастает давление и быстрее догорает порох;
3
- истекающий из канала ствола 16 пороховой газ сталкивается перед окнами 3 с зоной повышенного давления и через ряд газоотводных окон 2 устремляется в отсеки 8-8;
3
- за счет движения пули 27 снижается давление в канале 15, тогда пороховой газ из отсеков 8-8 устремляется через ряды газоотводных окон 2 и 3 в канал 15, где повторно пересекается с истекающим из канала ствола 16 пороховым газом и тормозит его.
3
Повторное торможение истекающего порохового газа происходит при прохождении пули 27 отсеков 9-9 и между дульным срезом 12 разгонной части 1 и дульным отверстием 13, где происходит более интенсивное круговое торможение порохового газа.
1
2
3
1
2
3
Снижение импульса отдачи достигается воздействием порохового газа на передние стенки газоотводных окон, интенсивным течением газа в радиальном направлении от линии стрельбы, а также за счет инерционного торможения истекающего из ствола порохового газа. Ориентация течения порохового газа в каждом радиально разделенном отсеке 8, 8, 8, 8, 9, 9, 9, 9 повышает эффективность надульного устройства за счет увеличения скорости струй порохового газа, препятствующих истечению порохового газа из канала ствола 16. Устранение дульного пламени и уменьшение звуковой ударной волны достигается за счет более полного сгорания пороха и снижения скорости истечения порохового газа из надульного устройства. Причем перфорация 14 в передней стенке 11 снижает интенсивность струи порохового газа, истекающего из дульного отверстия 13.
3
3
Авторами данного изобретения определено, что при стрельбе боеприпасами 7,62×39 и 7,62×51 (.308 Winchester) из оружия, закрепленного в стенде с амортизаторами, данное надульное устройство снижает длину отката на 12-18%, а при стрельбе в темноте практически исключает дульную вспышку. При стрельбе из ствола длиной 415 мм боеприпасами 7,62×39 определено, что надульное устройство снижает уровень звука на расстоянии 1 м сзади дульного среза на 9,5-11 дБ. При стрельбе из ствола длиной 450 мм боеприпасами 7,62×51 (.308 Winchester) определено, что надульное устройство снижает уровень звука на расстоянии 1 м сзади дульного среза на 12,6-14 дБ. Разница в относительном снижении звука при стрельбе различными боеприпасами обусловлена различной массой порохового заряда, например, при испытаниях в боеприпасах 7,62×39 вес пороха ω=1,58 г, а в боеприпасах 7,62×51 (.308 Winchester) вес пороха ω=2,76 г. Поэтому с увеличением количества истекающего из канала ствола порохового газа возрастает эффективность надульного устройства. Причем указанные характеристики получены при диаметре надульного устройства 19,6 мм, его рабочей длине (без учета узла крепления к стволу, т.е. от переходного конуса 17 до дульного отверстия 13), равной 54 мм, и объеме W=16,2 см. В прототипе данного изобретения (см. описание патента США №5136923) снижение уровня звука при стрельбе боеприпасами 5,56×45 составляет 25-38 дБ при диаметре надульного устройства 1,75 дюйма (44,4 мм), его длине 8 дюймов (203 мм) и объеме W=308,6 см. Сравнивая данное изобретение и прототип по показателю снижения уровня звука (ΔР) к объему надульного устройства (W) видно, что в данном изобретении показатель (ΔP/W) в 3-4 раза выше, чем в прототипе.
При стрельбе в воде боеприпасами с подводной пулей надульное устройство работает следующим образом:
3
- при прохождении донного среза подводной пули 27 ряда газоотводных окон 2 пороховой газ устремляется в заполненные водой отсеки 8-8, из которых успевает вытолкнуть часть воды до перекрытия боковой поверхностью пули 27 ряда газоотводных окон 3;
3
- при прохождении донного среза пули ряда газоотводных окон 3 пороховой газ выталкивает оставшуюся в отсеках 8-8 воду через газоотводные окна 3 в канал 15, при этом струи воды тормозят пороховой газ, движущийся за пулей;
- в канале 15 в зоне ряда газоотводных окон 3 происходит торможение газа, при этом возрастает давление и быстрее догорает порох;
3
- истекающий из канала ствола 16 пороховой газ сталкивается перед окнами 3 с зоной повышенного давления и через ряд газоотводных окон 2 устремляется в отсеки 8-8;
3
- за счет движения пули 27 снижается давление в канале 15, тогда пороховой газ из отсеков 8-8 устремляется через ряды газоотводных окон 2 и 3 в канал 15, где повторно пересекается с истекающим из канала ствола 16 пороховым газом и тормозит его.
3
Повторное торможение истекающего порохового газа происходит при прохождении пули 27 отсеков 9-9 и между дульным срезом 12 разгонной части 1 и дульным отверстием 13, где происходит более интенсивное круговое торможение порохового газа круговым потоком воды.
Снижение импульса отдачи достигается воздействием порохового газа и воды на передние стенки газоотводных окон, интенсивным течением газа и воды в радиальном направлении от линии стрельбы, а также за счет инерционного торможения истекающего из ствола порохового газа. Перфорация 14 в передней стенке 11 снижает интенсивность струи порохового газа, истекающего из дульного отверстия 13.
При стрельбе боеприпасами 7,62×39 и 7,62×51 с подводной пулей массой 14-15 г в воздухе и в воде из закрепленного в стенде с амортизаторами оружия определено, что в воде данное надульное устройство снижает длину отката на 10-15% больше, чем в воздухе. Разница в длине отката обусловлена тем, что, несмотря на дополнительную массу выталкиваемой из ствола воды, эффективность надульного устройства повышается за счет гидродинамического торможения порохового газа. Визуально определено, что использование надульного устройства существенно снижает гидравлическую ударную волну при подводном выстреле, а с помощью видеосъемки определено, что уменьшение гидравлической ударной волны происходит следующим образом:
- при вылете подводной пули (кавитирующего сердечника) из надульного устройства часть порохового газа временно заторможена надульным устройством и находится в стволе, при этом кавитирующий сердечник движется в воде с образованием каверны (вакуумного тоннеля);
- при удалении сердечника на расстояние 2-3 м от ствола пороховой газ покидает ствол и заполняет каверну, при этом на расстоянии 1-1,5 м от ствола образуется газовый пузырь, который из-за своего удаления оказывает слабое гидравлическое воздействие на стрелка.
2
2
1
3
1
3
Парное продольное смещение отсеков 8, и 8, а также 9 и 9 относительно отсеков 8и 8, а также 9 и 9, и газоотводных окон этих отсеков на длину 0,2-0,3 L позволяет дополнительно увеличить эффективность надульного устройства за счет удлинения зоны гидродинамического и/или газодинамического торможения. Однако данное улучшение увеличивает длину и массу надульного устройства.
Представленная на фиг.1 и фиг.2 конструкция надульного устройства может применяться в нарезном спортивно-охотничьем и стрелковом оружии для стрельбы в воздухе боеприпасами с калиберными и подкалиберными пулями с отделяющимся поддоном, а для стрельбы в воде - боеприпасами с подводной пулей.
2
Кроме того, при D=1,03-1,06 D конструкция данного надульного устройства может применяться в артиллерийском вооружении, так как при таком соотношении размеров обеспечивается свободный пролет снаряда в разгонной части.
Следует отметить, что при сильном нагреве во время интенсивной стрельбы из зенитного и авиационного пулеметно-пушечного вооружения в воздухе эффективность надульного устройства возрастает за счет повышения скорости течения порохового газа в отсеках. При этом следует учесть, что надульное устройство снижает импульс отдачи при выстреле, поэтому возможность использования надульного устройства в системах оружия, автоматика которых работает за счет отдачи ствола, требует проверки.
C
2
Аналогичная конструкция сменного надульного устройства может использоваться в гладкоствольном спортивно-охотничьем и боевом оружии для стрельбы в воде и из воздуха в воду подводными пулями, а также для стрельбы в воздухе пулей, дробью и картечью. При стрельбе в воздухе круговое обжимающее воздействие порохового газа на дробовой (картечный) снаряд в зазоре между дульным срезом 12 разгонной части 1 и дульным отверстием 13 снижает рассеивание и повышает равномерность расположения пробоин от дроби и картечи в зачетной мишени. Для повышения эффективной дальности стрельбы дробью в канале 15 между газоотводными окнами 4 и дульным срезом 12 может быть выполнено типовое дульное сужение с наименьшим диаметром D=0,95-0,98 D.
2
C
C
2
Авторами данного изобретения определено, что в ружьях 12-го калибра с диаметром канала разгонной части D=18,2-18,5 мм при использовании надульного устройства аналогичной конструкции, представленной на фиг.1 и фиг.2, но с дульным сужением канала 15, равным D=0,97 D2, обеспечивается кучность стрельбы дробью К=60-70%, что соответствует кучности стрельбы дробью из стандартных ружей без данного надульного устройства, но с дульным сужением D=0,945 D.
На фиг.3 и фиг.4 изображено надульное устройство гладкоствольного оружия 12-го калибра с дульным сужением, причем на фиг.4 изображено осевое продольное сечение устройства, а на фиг.3 изображено поперечное сечение устройства в плоскости Б-Б.
1
11
1
Надульное устройство включает разгонную часть 28 с двадцатью четырьмя газоотводными окнами, сгруппированными в поперечные ряды 29, 29, 29, 30, 30,
11
1
1
11
11
1
30, и кожух, состоящий из трех корпусов 31, 32 и 33. Каждый корпус содержит по одному отсеку 34, 35 и 36, а каждый отсек охватывает по два ряда газоотводных окон 29 и 30, 29и 30, 29 и 30, расположенных с противоположных сторон отсеков. Разгонная часть 28 выполнена в дульной части ствола 37 гладкоствольного оружия, а гладкий канал 38 разгонной части 28 снабжен дульным сужением 39, выполненным в сменном дульном насадке 40. Для возможности прохода части порохового газа или воды в смежные отсеки стенки 41 и 41 отсеков снабжены перфорацией 42. Причем корпуса 31, 32 и 33 установлены с возможностью поворота вокруг продольной оси разгонной части 28 и перекрытия перфорации 42. Узел крепления надульного устройства включает резьбовое соединение 43 дульного насадка 40 с разгонной частью 28, упорную поверхность 44 и упругую разрезную шайбу 45.
4
4
5
4
1
1
3
4
6
4
7
4
c
4
2
1
1
11
11
1
1
11
11
Диаметр канала 38 разгонной части 28 соответствует диаметру канала ствола охотничьего 12-го калибра и равен D=18,2-18,6 мм, а площадь его поперечного сечения равна S=260-270 мм. Суммарная площадь четырех газоотводных окон в каждом ряду, измеренная со стороны канала 38, равна S=0,35 S. Угол между стенками газоотводных окон и продольной осью канала равен β=γ=90°. Длина каждого отсека равна L=0,8D. Причем в плоскости поперечного сечения надульного устройства оси газоотводных окон в рядах 29 и 30 смещены на 45° относительно осей газоотводных окон в рядах 29 и 30, 29 и 30, что улучшает газодинамическое торможение порохового газа. В плоскости поперечного сечения надульного устройства наименьшая площадь каждого отсека, предназначенная для прохода газа между рядами газоотводных окон 29 и 30, или 29 и 30, или 29 и 30, равна S=0,65 S, а общая площадь перфорации в каждой стенке 41 равна S=0,25 S. Наименьший диаметр дульного сужения 39 канала 38 разгонной части 28 равен D=0,97 D.
При стрельбе в воздухе целесообразно поворотом корпуса 32 вокруг разгонной части 28 перекрыть перфорацию 42, тогда надульное устройство работает следующим образом:
- при прохождении донного среза пули (дробового снаряда) ряда газоотводных окон 29 пороховой газ устремляется в отсек 34, где при свободном расширении разгоняется до скорости U=1800-2400 м/с;
- при прохождении донного среза пули (дробового снаряда) ряда газоотводных окон 30 пороховой газ из отсека 34 перенаправляется стенкой 41 и устремляется через ряд газоотводных окон 30 в канал 38, где пересекается с движущимся за пулей (дробовым снарядом) со скоростью V=400-500 м/с пороховым газом и тормозит его;
- в канале 38 в зоне ряда газоотводных окон 30 происходит торможение газа, при этом возрастает давление и быстрее догорает порох;
- истекающий из канала ствола 37 пороховой газ сталкивается перед окнами 30 с зоной повышенного давления и через ряд газоотводных окон 29 устремляется в отсек 34;
- за счет движения пули (дробового снаряда) снижается давление в канале 38, тогда пороховой газ из отсека 34 устремляется через ряды газоотводных окон 29 и 30 в канал 38, где пересекается с истекающим из канала ствола 37 пороховым газом и тормозит его.
Повторное торможение порохового газа происходит при прохождении пули (дробового снаряда) отсеков 35 и 36.
Снижение импульса отдачи достигается воздействием порохового газа на передние стенки газоотводных окон и на стенки отсеков, интенсивным течением газа в радиальном направлении от линии стрельбы, а также за счет инерционного торможения истекающего из ствола порохового газа. Устранение дульного пламени и уменьшение звуковой ударной волны достигается за счет более полного сгорания пороха и снижения скорости истечения порохового газа из надульного устройства.
1
Кроме того, при стрельбе в воздухе характеристики рассеивания дроби и картечи зависят от конструкции дульного сужения, которое в гладкоствольном оружии обычно образовано сопряжением двух конусных поверхностей с углом φ=4-5° и углом φ=0°15′-0°30′, а иногда может иметь параболическую поверхность. Авторами данного изобретения определено, что в случае применения данного надульного устройства в стандартных ружьях со стандартным дульным сужением 39 кучность стрельбы дробью и картечью повышается на 15-25%.
4
4
Представленная на фиг.3 и фиг.4 конструкция надульного устройства может использоваться в гладкоствольном спортивно-охотничьем и боевом оружии для стрельбы в воздухе боеприпасами с пулей, дробью и картечью, а также для стрельбы в воде и из воздуха в воду боеприпасами с подводной пулей. Возможность стрельбы в воде определяется для каждой системы оружия отдельно и предпочтительно ружьями 32-го калибра (D=12,7-13,1 мм) и калибра .410 (D=10,2-10,4 мм).
При стрельбе в воде целесообразно поворотом корпуса 32 вокруг разгонной части 28 открыть перфорацию 42, тогда надульное устройство работает следующим образом:
- при прохождении донного среза подводной пули ряда газоотводных окон 29 пороховой газ устремляется в заполненный водой отсек 34, но так как боковой поверхностью подводной пули уже перекрыт ряд газоотводных окон 30, то часть воды выталкивается в следующий отсек через перфорацию 42;
- при прохождении донного среза пули ряда газоотводных окон 30 пороховой газ выталкивает оставшуюся в отсеке воду через ряд газоотводных окон 30 в канал 38, при этом струи воды тормозят пороховой газ, движущийся за пулей;
- в канале 38 в зоне ряда газоотводных окон 30 происходит торможение газа, при этом возрастает давление и быстрее догорает порох;
- истекающий из канала ствола 37 пороховой газ сталкивается перед окнами 30 с зоной повышенного давления и через ряд газоотводных окон 29 устремляется в отсек 34;
- за счет движения пули снижается давление в канале 38, тогда пороховой газ из отсека 34 устремляется через ряды газоотводных окон 29 и 30 в канал 38, где пересекается с истекающим из канала ствола 37 пороховым газом и тормозит его.
1
11
Повторное торможение порохового газа струями воды происходит при прохождении пули отсеков 35 и 36. Причем при прохождении подводной пули ряда газоотводных окон 29 пороховой газ выталкивает воду из отсека 35 через перфорацию 42 в смежные отсеки 34 и 36. При прохождении подводной пули ряда газоотводных окон 29 пороховой газ выталкивает воду из отсека 36 через перфорацию 42 в смежный отсек 35.
Авторами данного изобретения определено, что при стрельбе в воде из гладкоствольного оружия калибра .410 данное надульное устройство работает и снижает гидравлическую ударную волну аналогично надульному устройству, представленному на фиг.1 и фиг.2.
C
2
Данная конструкция надульного устройства требует доработки дульной части ствола существующего оружия, которая может быть произведена в мастерских. Новое оружие целесообразно изготавливать с надульным устройством. Преимущество данной конструкции в простоте ее изготовления, так как в разгонной части используется дульная часть ствола, при этом масса, габариты и балансировка оружия практически не меняются, а обеспечиваются все положительные качества надульного устройства. Кроме того, данную конструкцию надульного устройства с дульным сужением 39, предпочтительно D=0,97-0,98 D, можно изготавливать отдельно и крепить к стволу 37 на резьбовом соединении 38 взамен дульного насадка 40.
На фиг.5 и фиг.6 изображено надульное устройство нарезного ствола калибра 12,7 мм, причем на фиг.6 изображено осевое продольное сечение устройства, а на фиг.5 изображено поперечное сечение устройства в плоскости В-В.
1
1
11
Надульное устройство включает разгонную часть 46 с двадцатью четырьмя газоотводными окнами, сгруппированными в поперечные ряды 47, 48, 47, 48, 47
11
1
1
1
1
11
11
48, перфорированный кожух 49 и внешний корпус 50. Разгонная часть выполнена в дульной части нарезного ствола 51, а канал 52 разгонной части 46 имеет нарезы 53, с профилем которых согласована геометрия рядов газоотводных окон. Между кожухом 49 и разгонной частью образовано три отсека 54 с поперечными стенками 55 и 55. Между кожухом и корпусом 50 образовано три отсека 56, 57 и 57 с перфорированными смежными стенками 58. Каждый отсек 54 охватывает по два ряда газоотводных окон 47 и 48, 47 и 48, 47 и 48. Корпус 50 с перфорированным кожухом 49 крепится к разгонной части 46 на резьбовом соединении 59.
5
6
8
9
8
2
2
1
4
5
5
5
10
8
11
8
12
8
13
8
2
1
11
1
11
1
1
1
11
11
Канал ствола 51, а также канал 52 разгонной части 46 имеют калибр D=12,7 мм, который соответствует диаметру канала ствола, измеренному по полям нарезов, а диаметр канала ствола, измеренный по дну нарезов, равен D=13,0 мм. Канал имеет восемь нарезов шириной по 2,8 мм, а площадь поперечного сечения нарезного канала ствола равна S=132 мм. Суммарная площадь четырех газоотводных окон в каждом ряду, измеренная со стороны канала 52, равна S=1,4 S. В рядах газоотводных окон 47, 47 и 47 угол между стенками окон и продольной осью канала разгонной части равен β=60°, а в рядах газоотводных окон 48, 48 и 48 угол между стенками окон и продольной осью канала разгонной части равен γ=120°. Угол между боковыми стенками газоотводных окон равен α=90°. Газоотводные окна ориентированы вдоль нарезов 53, шаг которых в стволе калибра 12,7 мм равен H=381 мм (угол подъема нарезов равен 6°), поэтому боковые стенки газоотводных окон в каждом ряду смещены на угол ψ=6° относительно боковых стенок газоотводных окон предыдущего ряда. Этим обеспечивается в зоне газоотводных окон сохранность профиля четырех нарезов из восьми и устойчивое движение пули в канале 52 разгонной части 46. Длина отсеков 54 и 56 равна L=2,1D, а длина отсеков 57 и 57 равна L=2,3D. В плоскости поперечного сечения надульного устройства площадь отсеков 54, предназначенная для прохода порохового газа между рядами газоотводных окон 47 и 48, или 47 и 48, или 47 и 48, равна S=0,8 S, а площадь отсеков 56 и 57, предназначенная для прохода газа между наружной боковой поверхностью кожуха 49 и внутренней боковой поверхностью корпуса 50, равна S=4,3 S. В каждом отсеке 54 общая площадь перфорации 60 в кожухе 49 равна S=0,5 S, а общая площадь перфорации 61 в каждой смежной стенке 58 равна S=0,35 S.
При стрельбе в воздухе надульное устройство работает следующим образом:
- при прохождении донного среза пули ряда газоотводных окон 47 пороховой газ устремляется в отсек 54, при этом часть порохового газа через перфорацию 60 кожуха 49 отводится в отсек 56. В отсеках 54 и 56 расширяющийся пороховой газ разгоняется до скорости U=1800-2400 м/с;
1
- при прохождении донного среза пули ряда газоотводных окон 48 пороховой газ из отсека 54 перенаправляется стенкой 55 и устремляется через ряд газоотводных окон 48 в канал 52, где пересекается с движущимся за пулей со скоростью V=800-950 м/с пороховым газом и тормозит его. При этом часть порохового газа через перфорацию 61 стенки 58 проникает в следующий отсек 57, а через перфорацию 60 кожуха 49 проникает в следующий отсек 54 и охлаждается в этих отсеках;
- в канале 52 в зоне ряда газоотводных окон 48 происходит торможение газа, при этом возрастает давление и быстрее догорает порох.
- истекающий из канала ствола 51 пороховой газ сталкивается перед окнами 48 с зоной повышенного давления и через ряд газоотводных окон 47 устремляется в отсеки 54 и 56;
- за счет движения пули снижается давление в канале 52, тогда пороховой газ из отсеков 54 и 56 устремляется через ряды газоотводных окон 47 и 48 в канал 52, где повторно пересекается с истекающим из канала ствола 51 пороховым газом и тормозит его.
Повторное торможение истекающего из канала ствола порохового газа происходит при прохождении пули следующих отсеков, при этом часть порохового газа охлаждается в отсеках 56 и 57.
1
Снижение импульса отдачи достигается воздействием порохового газа на передние стенки газоотводных окон и на стенки отсеков, интенсивным течением газа в радиальном направлении от линии стрельбы, а также за счет инерционного торможения истекающего из ствола порохового газа. Устранение дульного пламени и уменьшение звуковой ударной волны достигается за счет полного сгорания пороха, охлаждения части порохового газа в отсеках 56-57 и снижения скорости истечения порохового газа из надульного устройства.
При стрельбе в воде надульное устройство работает следующим образом:
- при прохождении донного среза подводной пули ряда газоотводных окон 47 пороховой газ устремляется в заполненный водой отсек 54, из которого успевает вытолкнуть часть воды до перекрытия боковой поверхностью пули ряда газоотводных окон 48. При этом часть порохового газа отводится через перфорацию 60 кожуха 49 в заполненный водой отсек 56, из которого через перфорацию 61 стенки 58 вода вытесняется в отсек 57. Далее вода через перфорацию 60 кожуха 49 и перфорацию 61 стенки 58 вытесняется в следующие отсеки 54 и 57, выходит через газоотводные окна в канал 52;
- при прохождении донного среза пули ряда газоотводных окон 48 пороховой газ выталкивает оставшуюся в отсеках 54 и 56 воду через перфорацию 60 и ряд газоотводных окон 48 в канал 52, при этом струи воды тормозят пороховой газ, движущийся за пулей;
- в канале 53 в зоне ряда газоотводных окон 48 происходит торможение газа, при этом возрастает давление и быстрее догорает порох.
- истекающий из канала ствола 51 пороховой газ сталкивается перед окнами 48 с зоной повышенного давления и через ряд газоотводных окон 47 устремляется в отсеки 54 и 56;
- за счет движения пули снижается давление в канале 52, тогда пороховой газ из отсеков 54 и 56 устремляется через ряды газоотводных окон 47 и 48 в канал 52, где повторно пересекается с истекающим из канала ствола 51 пороховым газом и тормозит его.
Повторное торможение струями воды движущегося из канала ствола порохового газа происходит при прохождении пули следующих отсеков.
1
Снижение импульса отдачи достигается воздействием порохового газа и воды на передние стенки газоотводных окон и на передние стенки отсеков, интенсивным течением газа и воды в радиальном направлении от линии стрельбы, а также за счет инерционного торможения струями воды истекающего из ствола порохового газа. Уменьшение гидравлической ударной волны достигается за счет охлаждения части порохового газа в отсеках 56-57 и снижения скорости истечения порохового газа из надульного устройства.
Представленная на фиг.5 и фиг.6 конструкция надульного устройства может применяться в нарезном спортивно-охотничьем и стрелковом оружии для стрельбы в воздухе боеприпасами с калиберными и подкалиберными пулями с отделяющимся поддоном, а для стрельбы в воде боеприпасами с подводной пулей. При этом данная конструкция надульного устройства может применяться в артиллерийском вооружении, для стрельбы в воздухе калиберными и подкалиберными снарядами с отделяющимся поддоном.
Данная конструкция надульного устройства требует доработки дульной части ствола существующего оружия, которая может быть произведена в оружейных мастерских. Новое оружие целесообразно изготавливать с надульным устройством. Главное преимущество данной конструкции в том, что в разгонной части используется дульная часть нарезного или гладкого ствола, поэтому вес, габариты и балансировка оружия практически не меняются, ухудшение меткости и кучности стрельбы невозможно, при этом обеспечиваются все положительные качества надульного устройства.
11
Аналогичная конструкция надульного устройства может использоваться в гладкоствольном оружии, при этом не требуется совмещения газоотводных окон с нарезами канала разгонной части, у дульного среза которого после ряда газоотводных окон 48 может быть дополнительно выполнено дульное сужение. Авторами данного изобретения определено, что использование конструкции перфорированного кожуха 49 с дополнительным корпусом 50, представленной на фиг.5 и фиг.6, в конструкции кожуха гладкоствольного оружия 12-го калибра, представленной на фиг.3 и фиг.4, снижает уровень звука при выстреле охотничьим боеприпасом с дробью или пулей на 28-33 дБ. Кроме того, использование конструкции надульного устройства, представленной на фиг.5 и фиг.6, в гладкоствольном оружии калибра .410 обеспечивает при стрельбе в воде существенное снижение гидравлической ударной волны относительно надульного устройства, представленного на фиг.1 и фиг.2.
На фиг.7 и фиг.8 изображено надульное устройство нарезного ствола револьвера калибра .357 (0,357 дюйма = 9,06 мм), причем на фиг.8 изображено осевое продольное сечение, а на фиг.7 изображено поперечное сечение в плоскости Г-Г.
1
1
1
1
1
1
Надульное устройство включает разгонную часть 62 с четырьмя газоотводными окнами 63, 64, 63, 64 и кожух 65 с двумя отсеками 66, 66 со стенками 67, 67 и технологическими прорезями 68. Каждый отсек охватывает по два газоотводных окна 63 и 64, 63 и 64, расположенных с противоположных сторон отсека. Разгонная часть 62 выполнена в дульной части нарезного ствола 69, а канал 70 разгонной части 62 имеет пять нарезов 71, с профилем которых согласована геометрия газоотводных окон. Узел крепления надульного устройства включает резьбовое соединение 72 гайки ствола 73 с разгонной частью 62, корпус мушки 74 и упорную поверхность 75 кожуха ствола 76, причем вертикальная ориентация мушки 77 обеспечивается винтом 78.
7
8
14
6
7
15
14
16
14
2
3
3
4
1
1
2
1
1
1
1
1
1
1
Канал ствола 69, а также канал 70 разгонной части 62 имеют калибр .357, который равен D=9,06 мм и соответствует диаметру канала ствола, измеренному по дну нарезов, а диаметр канала ствола, измеренный по полям нарезов, равен D=8,79 мм. Канал имеет пять нарезов шириной по 2,8 мм, площадь поперечного сечения нарезного канала ствола равна S=62,5 мм. Длина отсеков 66 и 66 равна L=2,3D. Площадь каждого газоотводного окна, измеренная со стороны канала 70, равна S=0,4S. В плоскости перечного сечения надульного устройства площадь каждого отсека 66 и 66, предназначенная для прохода порохового газа между газоотводными окнами 63 и 64 или 63 и 64, равна S=0,5 S. Угол между боковыми стенками газоотводных окон равен α=30°. Угол между стенками газоотводных окон и продольной осью канала разгонной части равен β=γ=90°, причем в газоотводных окнах 63 и 63 угол β=45°. Газоотводные окна ориентированы вдоль нарезов 71, шаг которых в стволе калибра .357 равен H=18 дюймов=457 мм (угол подъема нарезов равен 3,5°), поэтому боковые стенки газоотводных окон 63, 64, 63 и 64 смещены на угол ψ=3,5° относительно боковых стенок предыдущих газоотводных окон. Этим обеспечивается в зоне газоотводных окон сохранность профиля четырех нарезов из пяти и устойчивое движение пули в канале 70 разгонной части 62.
При стрельбе в воздухе надульное устройство работает следующим образом:
- при прохождении донного среза пули газоотводного окна 63 пороховой газ устремляется в отсек 66, где при свободном расширении разгоняется до скорости U=1800-2400 м/с;
- при прохождении донного среза пули газоотводного окна 64 пороховой газ из отсека 66 перенаправляется стенкой 67 и устремляется через газоотводное окно 64 в канал 70, где пересекается с движущимся за пулей со скоростью V=280-450 м/с пороховым газом и тормозит его;
- в канале 70 в зоне газоотводного окна 64 происходит торможение газа, при этом возрастает давление и быстрее догорает порох;
- истекающий из канала ствола 69 пороховой газ сталкивается перед окнами 64 с зоной повышенного давления и через газоотводное окно 63 устремляется в отсек 66;
- за счет движения пули снижается давление в канале 70, тогда пороховой газ из отсека 66 устремляется через газоотводные окна 63 и 64 в канал 70, где повторно пересекается с истекающим из канала ствола 9 пороховым газом и тормозит его.
1
Повторное торможение истекающего порохового газа происходит при прохождении пули отсека 66.
Снижение импульса отдачи достигается воздействием порохового газа на передние стенки газоотводных окон и на стенки отсеков, интенсивным течением газа в радиальном направлении от линии стрельбы, а также за счет инерционного торможения истекающего из ствола порохового газа. Ориентация течения порохового газа в каждом отсеке повышает эффективность надульного устройства за счет увеличения скорости струй порохового газа, препятствующих истечению порохового газа из канала ствола 69. Устранение дульного пламени и уменьшение звуковой ударной волны достигается за счет более полного сгорания пороха и снижения скорости истечения порохового газа из надульного устройства.
При стрельбе в воде боеприпасами с подводной пулей надульное устройство работает следующим образом:
- при прохождении донного среза подводной пули газоотводного окна 63 пороховой газ устремляется в заполненный водой отсек 66, из которого успевает вытолкнуть часть воды до перекрытия боковой поверхностью пули газоотводного окна 64;
- при прохождении донного среза пули газоотводного окна 64 пороховой газ выталкивает оставшуюся в отсеке 66 воду через газоотводные окна 64 в канал 70, при этом струи воды тормозят пороховой газ, движущийся за пулей;
- в канале 70 в зоне газоотводного окна 64 происходит торможение газа, при этом возрастает давление и быстрее догорает порох;
- истекающий из канала ствола 69 пороховой газ сталкивается перед окном 64 с зоной повышенного давления и через газоотводное окно 63 устремляется в отсек 66;
- за счет движения пули снижается давление в канале 70, тогда пороховой газ из отсека 66 устремляется через газоотводные окна 63 и 64 в канал 70, где повторно пересекается с истекающим из канала ствола 69 пороховым газом и тормозит его.
1
Повторное торможение истекающего порохового газа происходит при прохождении пули отсека 66.
Снижение импульса отдачи достигается воздействием порохового газа и воды на передние стенки газоотводных окон и на стенки отсеков, интенсивным течением газа и воды в радиальном направлении от линии стрельбы, а также за счет инерционного торможения истекающего из ствола порохового газа.
Данная конструкция надульного устройства требует доработки дульной части ствола существующих револьверов, которая может быть произведена в оружейных мастерских. Новое оружие целесообразно изготавливать с надульным устройством. Главное преимущество данной конструкции в том, что в разгонной части используется дульная часть нарезного ствола, при этом внешний вид, вес, габариты и балансировка револьвера не меняются, ухудшение меткости и кучности стрельбы невозможно, при этом обеспечиваются все положительные качества надульного устройства. Кроме того, данную конструкцию надульного устройства целесообразно использовать в двуствольных охотничьих ружьях, в которых отсеки надульного устройства размещены между стволами, при этом не будут нарушены внешний вид, вес и балансировка оружия.
При стрельбе боеприпасами .357 Magnum из закрепленного в стенде с амортизаторами револьвера со стволом длиной 175 мм определено, что данное надульное устройство снижает длину отката на 10-12%. При стрельбе в темноте практически исключается дульная вспышка. Снижение уровня звука зависит от мощности используемых боеприпасов и на дистанции 1 м сзади дульного среза составляет 3,5-4,2 дБ. Для повышения эффективности от использования надульного устройства в револьверах целесообразно дополнительно использовать конструкцию надульного устройства, представленную на фиг.1 и фиг.2, которую крепят к стволу на резьбовом соединении 72 вместо гайки ствола 73.