ПАТРОН ДЛЯ БЕСШУМНОЙ СТРЕЛЬБЫ В ВОДНОЙ И ВОЗДУШНОЙ СРЕДЕ
CARTRIDGE FOR NOISELESS FIRING IN WATER AND AIR ENVIRONMENT

Изобретение относится к боеприпасам стрелкового вооружения для беспламенной, бездымной и бесшумной стрельбы в водной и воздушной среде.
Для подводной и воздушной стрельбы решающую роль играет возможность преодолеть водную или воздушную среду с минимальными потерями начальной скорости метаемого элемента, причем сопротивление водной среды намного больше сопротивления воздуха из-за многократной разницы их плотности. Поэтому, в патроне для бесшумной стрельбы в водной и воздушной среде основными требованиями к его конструктивным элементам являются обеспечение минимального гидравлического (или аэродинамического) сопротивления, которое позволяет сохранить достаточную скорость метаемого элемента в конечной фазе полета, обеспечивая повышение дальности и результативности стрельбы с увеличением поражающего эффекта; возможности вести бесшумную стрельбу из гладкоствольного оружия и придания метаемому элементу не только поступательного, но и вращательного движения с эффективным запиранием пороховых газов в гильзе.
Известен патрон для подводной стрельбы по патенту RU 2122176 С1. Данный патрон, содержащий гильзу, капсюль-воспламенитель, метательный пороховой заряд и пулю, имеющую корпус и головную часть с кавитатором, корпус пули выполнен калиберным и центрирующийся по каналу ствола. Как недостаток следует отметить выброс пузырьков газа при выстреле, большая длина патрона (более 25 калибров пули) и традиционные недостатки боевых параметров данного боеприпаса в воздушной среде - шум, пламя, дым, неустойчивый полет пули с малой эффективной дальностью стрельбы и большим рассеиванием на траектории.
Известен патрон для бесшумной и подводной стрельбы по патенту RU 2489673. В этом патенте, который выбран в качестве прототипа, в патроне, содержащем гильзу со скатом, метательный заряд, капсюль-воспламенитель, метаемый элемент и поршень, поршень установлен в донной части гильзы с выступающими двумя кольцевыми коническими выступами, в сторону ската гильзы, один по внешней цилиндрической поверхности, другой по внутренней, соприкасающейся с метательным элементом. В центральной части торца поршня выполнено цилиндрическое углубление, на дне которого имеется выступ (или выступы) с наклонной боковой поверхностью. Также в поршне выполнены сквозные отверстия под углом наклона к горизонтальной плоскости поршня для прохода газов от метаемого заряда, размещенного по всему свободному объему гильзы. Метаемый элемент входит в цилиндрическое углубление на поршне и в своей донной части имеет паз (или пазы) с наклонной боковой поверхностью, в который разъемно входит аналогичный выступ (или выступы), расположенный на поршне. В конической части ската гильзы установлен кольцевой конический обтюратор с конической фаской по внутреннему диаметру в сторону поршня и, по крайне мере, с одним кольцевым ребром и кольцевой проточкой, а его конусная поверхность, обращенная в сторону поршня, сопрягается по поверхности с двумя кольцевыми коническими выступами на поршне.
Однако такая конструкция патрона, при которой пороховой метательный заряд размещается перед поршнем, приведет к тому, что в начальный момент при разбитии капсюля-воспламенителя и воспламенении порохового заряда, газы смещают поршень, который начинает толкать впереди себя без вращения метаемый элемент, но когда воспламенение метательного заряда произойдет по всему объему, давление пороховых газов изменяет свое направление и начинает воздействовать на поршень в обратном направлении и, проходя через угловые отверстия в поршне, начинает вращать и перемещать его по направлению к донной части гильзы, уменьшая давление поршня на метаемый элемент, выводя его из зацепления. В дельнейшем, под давлением пороховых газов, поршень прижимается к донной части гильзы, а метаемый элемент продолжает свое поступательное (а по инерции - и вращательное) движение до полного своего выхода из гильзы без отсечения пороховых газов. Кроме того, такой патрон не может обеспечить достаточную дальность стрельбы из-за значительных потерь в скорости метаемого элемента, особенно в водной среде, обусловленных своей достаточно большой площадью лобового сопротивления и повышенной турбулентности в водной или воздушной среде за своей хвостовой частью. К недостаткам данного патрона так же следует отнести не большой поражающий эффект, сложность изготовления угловых впадин и выступов на дне цилиндрического углубления в верхней части поршня, а передача вращения по оси симметрии патрона обуславливает большие механические нагрузки на наклонные выступы метаемого элемента и наклонные выступы на верхней части поршня, что приведет, при ослаблении осевого давления, к выходу их из зацепления.
Предлагаемым изобретением решается задача повышения эксплуатационных характеристик патрона для бесшумной стрельбы в водной и воздушной среде за счет придания метаемому элементу высокой угловой линейной скорости с эффективной отсечкой пороховых газов и запиранием их в гильзе, упрощение конструкции патрона, повышение надежности передачи вращения от поршня к метаемому элементу, увеличение поражающего эффекта с возможностью не только пробивать, но и разрезать цель, уменьшение длины патрона с одновременным увеличением калибра метаемого элемента без дополнительного увеличения порохового заряда.
Поставленная задача решается тем, что в патроне, содержащем гильзу со скатом, метательный заряд, капсюль-воспламенитель, метаемый элемент, поршень, кольцевой конический обтюратор и защитную пробку, в метаемом элементе по его оси симметрии выполнено сквозное коническое или сферическое отверстие с постепенным увеличением внутреннего диаметра от головной к своей хвостовой части, образуя в торце головной части кольцевую режущую кромку; на торцовой поверхности хвостовой части пустотелого метаемого элемента выполнены наклонные выступы и впадины; весь метательный заряд размещен между дном гильзы и поршнем, вращение которого обеспечивается выполнением лопастей на нижней (ближней ко дну гильзы) части поршня, наклоненных к его горизонтальной плоскости в виде лопастей вентилятора или лопаток турбины; на верхней (дальней от дна гильзы) части поршня выполнены наклонные выступы и впадины, равноудаленные от оси симметрии патрона на расстояние, равное внешнему и внутреннему диаметру хвостовой части метаемого элемента, и цилиндрическая выточка с внутренним диаметром, равным его внешнему диаметру, которая удерживает и центрирует в гильзе его хвостовую часть; боковая внешняя поверхность верхней части поршня выполнена в виде усеченного конуса, основание которого упирается во внутреннюю поверхность гильзы, а усеченная вершина - во внешнюю поверхность хвостовой части метаемого элемента, причем высота усеченного конуса должна быть больше суммарной высоты цилиндрической выточки и глубины наклонных впадин (высоты выступов) поршня; в конической части ската гильзы установлен кольцевой конический обтюратор с конической фаской по внутреннему диаметру в сторону поршня с кольцевым ребром и кольцевой проточкой, а его конусная поверхность, обращенная в сторону поршня, сопрягается по поверхности с кольцевым коническим выступом на поршне; для предотвращения преждевременного попадания воды во внутреннюю полость метаемого элемента, во внутреннее отверстие его головной части установлена защитная пробка из эластичного материала не пропускающего воду, легко выпадающая при выстреле. Кроме того, пустотелость метаемого элемента дает возможность значительно увеличить его калибр и уменьшить длину патрона до (3-4)d без дополнительного увеличения метательного заряда.
Из уровня техники не известен патрон для бесшумной стрельбы в водной и воздушной среде с предложенным выполнением его составных частей.
Предлагаемое изобретение иллюстрируется чертежами. На фиг. 1 показан патрон для бесшумной стрельбы в водной и воздушной среде в разрезе, на фиг. 2 показан поршень - вид сбоку, на фиг. 3 показан разрез по А-А верхней части поршня, на фиг. 4 показан вид В на нижнюю часть поршня, на фиг. 5 показан метаемый элемент с частичным разрезом, на фиг. 6 показан разрез по С-С хвостовой части метаемого элемента.
Патрон для бесшумной стрельбы в водной и воздушной среде состоит из метаемого элемента 1, который установлен своей хвостовой частью через поршень 2 и метательный заряд 3 в гильзе со скатом 4, в донной части которого установлен капсюль-воспламенитель 5. Метаемый элемент 1 расположен по оси симметрии гильзы со скатом 4 и в передней части центрируется кольцевым коническим обтюратором 6, фиксируемым в конической части ската гильзы 4. На внутренней цилиндрической поверхности кольцевого конического обтюратора 6 выполнена коническая фаска, обращенная в сторону поршня 2, и кольцевое ребро с кольцевой проточкой в месте контакта с цилиндрической поверхностью метаемого элемента 1. Во внутреннее отверстие метаемого элемента 1 установлена защитная пробка 7 из эластичного материала, не пропускающего воду.
Работа патрона для бесшумной стрельбы в водной и воздушной среде заключается в следующем. При разбитии капсюля-воспламенителя 5 и воспламенении порохового метательного заряда 3, газы смещают поршень 2, придавая ему поступательное и вращательное движение, которое передается через разъемное соединение выступов-впадин на метаемый элемент 1, разгоняя и вращая его, причем передача поступательного движения передается плоскими частями впадин верхней части поршня 2 на плоские торцовые выступы хвостовой части пустотелого метаемого элемента 1 с соблюдением необходимого бокового зазора между своими наклонными плоскостями - для предотвращения заклинивания выступов во впадинах, а передача вращательного движения передается наклонными частями впадин верхней части поршня 2 на наклонных части торцовых выступов пустотелого метаемого элемента 1. Таким образом метаемый элемент 1 получает необходимую поступательную скорость и угловое вращение для стабилизации полета. При достижении поршнем 2 кольцевого конического обтюратора 6, он тормозится, ударяя своим коническим выступом в коническую фаску обтюратора 6, что приводит к его радиальной деформации, а поршень 2 теряет свою кинетическую энергию и останавливается, отсекая пороховые газы и запирая их в гильзе 4. В момент начала торможения поршня 2, метаемый элемент 1 отделяется от поршня 2 и по инерции продолжает свое поступательно-вращательное движение в канале ствола, а затем - на траектории, причем в начальной стадии выхода метаемого элемента 1 из гильзы 4 в водную среду, защитная пробка 7 также начинает смещаться в сторону хвостовой части метаемого элемента 1 под избыточным давлением воды и постепенного увеличения внутреннего диаметра метаемого элемента 1. После полного выхода метаемого элемента 1 из гильзы 4, защитная пробка 7 также полностью выйдет из внутренней полости метаемого элемента 1. При дальнейшем движении метаемого элемента 1, вода, свободно проходя через его внутреннюю поверхность, образующую дополнительную сферическую площадь опоры, увеличивает способность метаемого элемента 1 к планированию, повышая дальность стрельбы и образуя более прямую траекторию его полета. Кроме того, вода, попадающая во внутреннюю полость метаемого элемента 1, находится в разряженном состоянии (из-за увеличения внутреннего диаметра от головной части метаемого элемента 1 до внутреннего диаметра его хвостовой части) и не может оказать существенного торможения метаемому элементу 1 при его полете и образовать высокую турбулентность воды за хвостовой частью метаемого элемента 1 (из-за небольшой разницы между внутренним и внешним диаметрами его хвостовой части). В конечной стадии полета, метаемый элемент 1, поражая цель, не только пробивает, но и разрезает ее - учитывая вращение метаемого элемента 1, увеличивая поражающий эффект.