СНАРЯД ДЛЯ НАРЕЗНОГО ОГНЕСТРЕЛЬНОГО ОРУЖИЯ
PROJECTILE FOR RIFLED FIRE WEAPON

Изобретение относится к боеприпасам для нарезного огнестрельного оружия, в том числе к пулям для стрелкового оружия, малокалиберным снарядам и т.п.
Пустотелые свинцовые пули широко использовались для стрельбы из гладкоствольный ружей - пули Нейслера, Минье, "бельгийская пуля" (см. Федоров В.В. Эволюция стрелкового оружия. - М., 1938, ч.1, с.40.). Аналогичные свинцовые пули используются и в настоящее время для стрельбы из охотничьих гладкоствольных ружей и из пневматического оружия.
Так, например, известна охотничья пуля, содержащая полый корпус с плоской головной частью и ведущим пояском (см. FR 2122697, опубл. 1972 г.) или пуля со сферической головной частью и корпусом в виде верхнего и нижнего усеченных конусов, причем в корпусе выполнена донная полость в виде усеченного конуса, переходящего в цилиндр (SU 1822492, опубл. 1993 г.). Формы полостей в этих пулях сочетаются со специфическими формами головных частей пуль, которые не являются универсальными (плоская и сферическая головные части соответственно).
Полости в таких известных свинцовых пулях предназначались в первую очередь для обеспечения стабилизации их полета за счет максимально возможного смещения центра масс пули в сторону головной части. Поэтому полости иногда простирались почти на всю длину пули. Низкие давления пороховых газов при использовании дымных порохов позволяли обеспечить прочность свинцовых пуль во время выстрела при большей глубине полости. Этому же способствовали и пыжи, применяемые в патронах к гладкоствольному оружию. При использовании пыжей давление пороховых газов в канале ствола воздействует главным образом на сам пыж, а не на полость в пуле.
С переходом к нарезному оружию, бездымным порохам и оболочечным пулям условия функционирования пуль при выстреле существенным образом изменились и использование подобных пустотелых пуль для нарезного оружия почти потеряло смысл.
Однако и в современных оболочечных пулях применяется полость в их хвостовой части. Например, отечественная 7,62 мм винтовочная легкая пуля имеет коническую пустоту в хвостовой части, которая обеспечивает увеличение длины ведущей части пули при сохранении массы пули (Федоров В.В. Эволюция стрелкового оружия. - М., 1939, ч.11, с.154). Назначением пустоты в легкой пуле являлось улучшение обтюрации при стрельбе из изношенных стволов и улучшение за счет этого кучности стрельбы.
Недостатком подобных пуль является относительно малая длина полости, что приводит к неравномерности распределения давления и прилегания к нарезам ствола, что не позволяет обеспечивать достаточную точность и кучность стрельбы.
Известна пистолетная пуля, содержащая металлическую оболочку и свинцовый корпус, имеющий полость в задней части, причем полость выполнена с глубиной 0,55-0,95 длины заоживальной (центральной) части (RU 2100769, опубл. 1997 г.). Полость может быть выполнена в виде усеченного конуса или нескольких усеченных конусов. Глубина полости в таких пулях ограничена требованиями прочности пуль при выстреле, так как сила давления пороховых газов может привести к раздутию пули и возможным в связи с этим нежелательным последствиям.
Существенным недостатком данной пули является то, что экспериментальный поиск наиболее эффективной полости соответствующего диаметра и длины, которые для различных пуль в зависимости от их типа и применяемых материалов могут быть различны, ограничивается всего лишь небольшим промежутком (0,55-0,95 длины заожевальной части). Учитывая относительно небольшую длину заожевальной части (в разных пулях данные разнятся - это примерно в среднем 1/5-1/3 от длины пули), можно утверждать, что диапазон экспериментального поиска наиболее эффективной полости в данном случае снижен, ограничен, что влечет за собой возможность потери наиболее эффективных параметров полости.
Анализ возможных конструктивных решений показал, что выполнение полостей относительно малых поперечных сечений, но проходящих до средней части пули и далее существенно не отражается на прочностных характеристиках пуль, однако, за счет выбора формы и размеров полости и радиальной жесткости пули в районе полости облегчается регулирование сил взаимодействия пули со стволом, то есть управление внутрибаллистическим процессом. Кроме того, форма удлиненной полости способствует более равномерному распределению давления пороховых газов при движении пули в канале ствола.
В качестве ближайшего аналога по совокупности существенных признаков и достигаемому результату выбрана пуля, содержащая корпус, в котором со стороны хвостовой части выполнена центральная полость, эта полость выполнена в форме цилиндра или усеченного конуса, у или сочетания цилиндра с усеченным конусом, или сочетания цилиндров разного диаметра и переходит в полость в форме цилиндра меньшего диаметра или конуса к головной части пули, при этом полость в виде цилиндра или усеченного конуса в хвостовой части пули проходит на расстояние 0,2…0,8 от длины пули, а полость в виде цилиндра малого диаметра или конуса проходит на расстояние 0,2…0,9 от длины пули (RU 2150667, опубл. 2000 г.).
Известная пуля характеризуется:
- созданием достаточного равномерно распределенного давления пороховых газов в полости пули, что обеспечивает повышение точности и кучности боя;
- обеспечением достаточного давления хвостовой и центральной частей пули на нарезы ствола в случае нарезного оружия, то есть управление формой кривой давления газов;
- обеспечением более высокой кучности боя благодаря увеличению длины ведущей части пули, а также за счет максимально возможного увеличения длины полости с целью создания давления пороховых газов на головную часть пули;
- созданием достаточно равномерного давления хвостовой и центральной частей пули, прилегающих к нарезам.
Недостатком ближайшего аналога являются несколько заниженные показатели по кучности стрельбы (хотя и выше, чем у аналогов), а также невысокая прочность корпуса пули, при выполнении полости с глубиной, близкой к длине пули и, особенно, с относительно большим диаметром. В этом случае кучность значительно снижается.
Технической задачей, на решение которой направлено настоящее изобретение, является повышение баллистических характеристик при сохранении высокой поражающей способности и технологичности изготовления снаряда.
Поставленная задача решается тем, что снаряд для нарезного оружия содержит корпус, в котором со стороны хвостовой части по оси корпуса выполнена глухая полость. Дно полости расположено в плоскости, проходящей через центр тяжести снаряда, или расположено на расстоянии не более 0,3 L от центра тяжести снаряда в сторону заднего торца или расположено на расстоянии не более 0,1 L от центра тяжести снаряда в сторону головной части снаряда, при этом максимальный диаметр d полости составляет 0,03-0,36 D, где D - калибр снаряда, а L - длина снаряда.
Снаряд может быть снабжен оболочкой, в которую заключен корпус, в виде сердечника.
Оболочка может быть выполнена из металла, биметалла, пластмассы и других, в том числе композитных материалов.
Оболочка может быть расположена на части или на всей боковой поверхности корпуса и одновременно может закрывать часть головной области корпуса (вариант так называемой полуоболочной пули).
Снаряд может быть выполнен в виде пули.
Полость в сердечнике может быть выполнена различной осесимметричной формы: в виде цилиндра, конуса, усеченного конуса, пулусферы, многогранника и их сочетания.
Оболочка может быть расположена по наружной поверхности сердечника, в том числе по его торцу и в полости сердечника, соприкасаясь с его поверхностью, образующей указанную полость. Таким образом, оболочка является «замкнутой» и расположена по всему периметру пули, включая полость в сердечнике, которая оказывается ограниченной не материалом сердечника, а внешней поверхностью оболочки.
В полости сердечника может быть установлена вставка из более прочного материала, чем материал сердечника, например, в виде втулки или стаканчика из стали, что позволяет исключить излишнее расширение задней части снаряда при его выходе из канала ствола оружия.
Оболочка может быть расположена по наружной боковой поверхности сердечника и по заднему его торцу, при этом в центре торцевой части в оболочке выполнено отверстие, сообщающееся с полостью в сердечнике, при этом в полости сердечника может быть установлена вставка из более прочного материала, чем материал сердечника, например, в виде втулки или стаканчика из стали.
Предпочтительно полость в корпусе может быть получена путем выдавливания пуансоном материала корпуса. Опыты показали, что такое выполнение более технологично, производительно и позволяет получить полости с минимальными отклонениями по геометрическим размерам (практически одинаковые полости) по сравнению с выполнением полостей путем сверления. При этом происходит уплотнение материала корпуса (сердечника), особенно периферийной области, примыкающей к полости, что также способствует исключению расширения задней части снаряда при его выходе из канала ствола оружия.
Техническим результатом, полученным при реализации настоящего изобретения, является повышение кучности стрельбы за счет приложения части силы, действующей на пулю в области расположения центра масс снаряда, а именно в области, где расположено дно полости при вышеуказанных диаметрах полости. Кроме того, такая полость незначительно разупрочняет корпус снаряда, в результате чего уменьшается деформация и вероятность разрыва снаряда при выходе из канала ствола оружия, что также повышает кучность стрельбы. Данный снаряд также технологичен в изготовлении.
Было обнаружено, что при максимальном диаметре полости в диапазоне 0,03-0,36 D, если ее дно расположено на расстоянии не более 0,3 L от центра тяжести снаряда в сторону заднего торца или расположено на расстоянии не более 0,1 L от центра тяжести снаряда в сторону головной части пули, т.е. тогда, когда точка приложения силы на снаряд близка к центру масс, эффект, выражающийся в повышении кучности стрельбы, проявляется наиболее значительно. Выход же за пределы указанной длины полости при данном диапазоне диаметров полости ведет к значительному ухудшению показателей по кучности. И связано это прежде всего как бы с преодолением найденного нами того предела удаления дна полости от центра тяжести снаряда, которое допустимо при данном диапазоне диаметров без ухудшения показателей по кучности. Это подтверждается экспериментально. И теоретически вполне объяснимо, поскольку сила давления пороховых газов, действующая на центр тяжести снаряда или на точку, расположенную на оси снаряда и близкую к центру тяжести, наиболее всего придает снаряду правильное направление, уменьшая любые отклонения снаряда от требуемой траектории даже при имеющихся в том числе и допустимых дефектах и несовершенствах ствола оружия. Полученные нами экспериментально пределы длины полости для данного диапазона диаметров, т.е. предельные расстояния от центра тяжести также вполне объяснимы. Например, допустимое смещение дна полости от центра тяжести снаряда в сторону его заднего торца до предела 0,3 L по сравнению с 0,1L в случае смещения в сторону головной части снаряда, объясняется тем, что смещение дна полости от центра тяжести снаряда к заднему торцу не ведет к смещению центра тяжести в переднюю или среднюю часть снаряда, в то время как смещение дна полости к головной части снаряда более указанных пределов (более 0,1 L от центра тяжести) приведет к перемещению центра тяжести снаряда в его среднюю или переднюю часть, что резко снизит показатели по кучности, поскольку для снарядов к нарезному оружию наиболее эффективным (для улучшения кучности) положением центра тяжести является область снаряда, расположенная примерно посредине между его центром и торцом. Таким образом, эффективность предложенного варианта полостей подтверждается не только экспериментально, но и вполне обосновывается теоретически.
При выходе за пределы диапазона рассматриваемых нами диаметров полости, т.е. при использовании диаметров большего размера, достичь приемлемых показателей по кучности возможно уже только выходя за пределы предложенных выше длин полостей, но сам диапазон длин полостей в этом случае для получения приемлемого результата значительно сужается. Рассмотрение такого варианта выходит за пределы настоящей заявки на изобретение.
С точки зрения значительного улучшения кучности полости необходимо обязательно учитывать соотношение длины, диаметра полости и расстояния от дна полости соответствующего диаметра до центра тяжести снаряда. Использование полостей сравнительно малого диаметра, т.е. 0,03-0,36 D, позволяет как бы более точечно (по сравнению с большими диаметрами) воздействовать на центр тяжести или на продольную ось снаряда вблизи центра тяжести снаряда, что приводит в высоким показателям по кучности и расширяет возможность эффективного применения различных длин полостей в указанном выше диапазоне.
Конкретная эффективная глубина полости l, т.е. расстояние от заднего торца снаряда до дна полости, при которой дно расположено в плоскости центра тяжести снаряда или недалеко от него, зависит от ее конкретного диаметра и материала корпуса снаряда, что определяется экспериментально-расчетным путем.
Кроме приведенных выше преимуществ, указанная полость обеспечивает расширение задней части снаряда по диаметру от давления пороховых газов, а следовательно, более плотное прилегание задней части к каналу ствола и его нарезке, что также повышает скорость вылета пули из ствола оружия, улучшает вращательный эффект и кучность боя.
Кроме того, благодаря упомянутой полости давление при выходе снаряда из ствола на его конце оказывается главным образом не на самую заднюю его часть, как обычно, а на его примерно среднюю часть, и что особенно важно - на дно полости, близкое в центру тяжести снаряда, что наиболее всего повышает устойчивость снаряда при выходе из ствола, уменьшает его отклонение от требуемой траектории и соответственно повышает кучность. В данном случае давление как бы "вытягивает" снаряд из ствола, а не толкает его, как в большинстве известных снарядов, причем как бы «вытягивает» за центр тяжести снаряда, что особенно важно при выходе снаряда из ствола оружия.
Изобретение поясняется фигурой, на которой показано поперечное сечение снаряда.
Снаряд содержит заключенный в металлическую оболочку 1 корпус 2, в котором со стороны хвостовой части по оси корпуса выполнена глухая полость 3, дно 4 которой расположено в плоскости, проходящей через центр тяжести снаряда, или расположено на расстоянии не более 0,3 L в сторону заднего торца, или расположено на расстоянии не более 0,1 L от центра тяжести снаряда в сторону головной части пули, а ее максимальный диаметр, т.е. диаметр наиболее широкой части полости, составляет 0,03-0,36 D, где D - калибр снаряда.
В качестве материала корпуса используют свинец, сталь и другой подходящий материал.
В случае наличия оболочки сердечник снаряда в целях упрощения технологического процесса может быть составным, т.е. состоять из двух, трех и более частей, выполненных из одного материала.
Иногда целесообразно выполнять составной сердечник из комбинации различных материалов. Такое устройство сердечника позволяет лучше регулировать положение центра тяжести снаряда и его вес, а также в зависимости от назначения (бронебойный, охотничий и др.), наиболее правильно и результативно подбирать материалы составного сердечника для усиления эффективности снаряда. Например, в различном сочетании можно использовать для составного сердечника такие материалы, как сталь, свинец, сплавы алюминия, титан, пластмассу, другие, в том числе полимерные и композитные материалы. Полость в таких составных сердечниках может проходить через один, два и более слоев, но главное, чтобы параметры конкретной полости и расположение дна полости относительно центра тяжести снаряда соответствовали приведенному выше диапазону.