Пистолетный патрон (варианты)

 

Сущность изобретения: пистолетный патрон, преимущественно калибра 9 мм, содержит цилиндрическую гильзу с капсюлем-воспламенителем, насыпной заряд пороха, пулю различных видов и имеет габариты в зависимости от калибра патрона (d): 3,1 - 3,8d - длина патрона; 1,05 - 1,15d - диаметр фланца гильзы; 2,0 - 2,4d - длина гильзы; в качестве пороха использован пористый пироксилиновый одноканальный порох, имеющий толщину горящего свода 0,27 - 0,37 мм, диаметр канала 0,1 - 0,2 мм, пористость 25 - 65 ед., при этом коэффициент веса пули равен 6,5 - 13,7 г/см³, а плотность заряжания 0,60 - 0,84 г/см³. Пистолетный патрон с описанными выше параметрами гильзы, пули, заряда и геометрическими размерами пороха с использованием пористого пироксилинового одноканального пороха с геометрическими параметрами, указанными выше, и пористостью 35 - 80 ед. содержит флегматизатор в количестве 0,3 - 1,0% с глубиной флегматизированного слоя 0,1 - 0,6 от толщины горящего слоя, при этом коэффициент веса пули равен 6,5 - 13,7 г/см³, а плотность заряжания 0,7 - 1,15 г/см³. 2 с. п. ф-лы.

Изобретение относится к пистолетным патронам, преимущественно в калибре 9 мм и габаритах пистолетного патрона "Luger" и "Parabellum".

В связи с резким падением объемов заказов от армии и других силовых структур России на патроны для стрелкового оружия, отечественные производители выходят на международные рынки сбыта патронов, где большим спросом пользуются пистолетные патроны типа "Luger" и "Parabellum", поэтому встал вопрос о разработке документации и постановке на производство высококачественного патронов "Luger" и "Parabellum", которые бы ничем не уступали и даже превосходили по своим характеристикам патроны, выпускаемые зарубежными фирмами, а также удовлетворяли всем требованиям ПМК и американского стандарта при использовании отечественных технологий, оборудования, сырья и имеющихся наработок.

Зарубежными фирмами выпускаются патроны "Luger" и "Parabellum" с различными видами пуль: оболочечные пули со свинцовым сердечником, различной массы; свинцовые пули, различной массы; экспансивные пули, различной конструкции и массы; и другие.

Патроны "Luger" и "Parabellum" с различными конструкциями пуль (экспансивные, оболочечные, свинцовые) используются для различных целей. Кроме того, для одной и той же конструкции пули выпускаются патроны с различным весом пули для того, чтобы можно было наиболее эффективно использовать патрон с данной конструкцией пули на различных дальностях. Так, патрон с легкой пулей имеет преимущества на ближних дальностях до 25 50 м, а патрон с тяжелой пулей имеет больше преимуществ на дальностях 70 150 м.

В заданном калибре пули (например, 9 мм) при одной и той же конструкции пули, выполненной из одного и того же материала (например, свинца или биметаллической оболочки и свинцового сердечника) массу пули можно увеличить только путем увеличения ее длины, при этом происходит увеличение коэффициента веса пули, а при заданных габаритах патрона (типа "Luger" и "Parabellum"), кроме увеличения коэффициента веса пули при увеличении длины пули происходит уменьшение объема зарядной каморы патрона.

Для патронов с различным коэффициентом веса пули необходимо обеспечить одинаковый импульс отдачи патрона при стрельбе, при уровне максимального давления ниже допустимого по стандарту, при этом патрон с пулей, имеющей высокий коэффициент веса пули, будет иметь маленькую камору заряжания, а патрон с пулей, имеющей низкий коэффициент веса пули, будет иметь большую камору заряжания. При одинаковом уровне максимального давления в патроне для пули с высоким коэффициентом и маленьким объемом зарядной каморы требуется порох с высоким конечным импульсом (тупой), а для пули с низким коэффициентом веса и большим объемом зарядной каморы требуется порох с низким конечным импульсом (более "острый"). Удовлетворить эти противоречивые требования, как правило, удается только на порохах с различными характеристиками и различных марок В данной заявке авторами предлагается патрон с порохом, параметрами заряжания, удовлетворяющим этим требованиям при различных коэффициентах веса пули.

Пули различной конструкции, например оболочечные со свинцовым сердечником, чисто свинцовые пули, при одинаковой длине пули, также отличаются коэффициентом веса пули, что также делает проблематичным отработку баллистики патрона на одной и той же марке пороха.

Иностранными фирмами выпускаются патроны "Luger" и "Parabellum" с пулями, содержащими свинцовый сердечник или имеющие чисто свинцовую пулю, имеющими коэффициент веса пули 6,5 13,7 г/см³.

По баллистическим характеристикам, также как и по габаритным характеристикам, патрон типа "Luger" и "Parabellum" с различными конструкциями и массами пуль должны соответствовать требованиям стандарта ПМК при выходе на европейские рынки и Американского стандарта при выходе на американский рынок. Так, например, по американскому стандарту величины максимальных давлений должны соответствовать: P_{max ср.}≅2630 кг/см² P_{max нб.}≅3044 кг/см² при длине ствола 101 мм пуля весом 8,035 г должна иметь скорость 332 м/с, а пуля весом 5,7 г скорость 457 м/с, что обеспечивает необходимый импульс отдачи патрона, а следовательно, и работу автоматики пистолета. Для обеспечения заданной баллистики патрона иностранными фирмами используются в патронах типа "Luger" и "Parabellum" различные виды порохов: сферические, пластинчатые, цилиндрические и др.

За прототип предлагаемого изобретения принят наиболее распространенный и пользующийся наибольшим спросом на рынке патрон "Luger" и "Parabellum" (1) с оболочечной пулей со свинцовым сердечником с массой пули 7,4 8,0 г, длиной пули l_п 14,7 16,5 мм с радиусом головной части R₁ 2 3 мм и радиусом оживала R₂ 13 18 мм, длиной патрона L_п 29,4 - 30 мм, длиной гильзы L_г 19 19,6 мм, диаметром фланца D 9,5 9,9 мм.

Такие патроны выпускает Словакия, Германия, Франция, Израиль, Китай и другие страны.

Многие заводы в России, производящие патроны, пытаются разработать документацию на указанные выше патроны и начать их производство. Но при этом они сталкиваются с большими трудностями, которые связаны с отработкой баллистического решения и отработкой и выбором марки порохового заряда, обеспечивающих соответствующие требования стандартов ПМК и Америки. На заводах отрасли пытаются произвести отработку патрона типа "Luger" и "Parabellum" с оболочечной пулей со свинцовым сердечником на сферическом порохе типа ПСН. Данный порох, хотя и позволяет получить при массе пули 7,5 8,0 г необходимую скорость, обеспечивающую заданный импульс отдачи патрона, но при этом не вписывается в допустимые величины по максимальному давлению, кроме того этот порох не обеспечивает хорошей стабильности по скорости и хорошей полноты сгорания заряда. Этот порох не позволяет разработать патроны в одинаковом габарите, но с различной длиной пули и различными коэффициентами веса пули.

Задача предлагаемого изобретения создание патрона типа "Luger" и "Parabellum" со свинцовой пулей или с оболочечной пулей со свинцовым сердечником, удовлетворяющего требованиям стандарта ПМК и Америки как по габаритным, так и по баллистическим характеристикам при различных значениях коэффициента веса пули, также повышение баллистических характеристик по величине начальной скорости пули и снижение разброса по скорости в серии выстрелов по сравнению с имеющимися аналогами, при удовлетворении требованиям стандартов по величинам максимального давления и за счет этого повышение кучности стрельбы патронов и надежности работы пистолетов, а также убойного и пробивного действия пули.

Соголасно изобретению на основании анализа условий заряжания, необходимых баллистических характеристик и опыта отработки пистолетных патронов, в том числе патрона 9 · 21 мм, предлагается в пистолетном патроне с цилиндрической гильзой с капсюлем-воспламенителем с насыпным зарядом пороха и различными видами пуль, имеющем габариты 3,1 3,8d Длина патрона
1,05 1,15d Диаметр фланца гильзы
2,0 2,4d Длина гильзы
использовать флегматизированный пористый пироксилиновый одноканальный порох, имеющий
Толщину горящего свода 0,27 0,37 мм
Диаметр канала 0,1 0,2 мм
Пористость 45 80 ед.

и содержащий флегматизатор в количестве 0,3 1,0% с глубиной флегматизированного слоя 0,1 0,6 от толщины горящего слоя, при этом коэффициент веса пули равен 6,5 13,7 г/см³, а плотность заряжания 0,7 1,15 г/см³, а также в этом же патроне использовать в качестве пороха пористый пироксилиновый одноканальный порох, имеющий
Толщину горящего свода 0,27 0,37 мм
Диаметр канала 0,1 0,2 мм,
Пористость 25 65 ед.

при этом коэффициент веса пули равен 6,5 13,7 г/см³, а плотность заряжания 0,6 0,84 г/см³.

Авторами предлагается техническое решение пистолетного патрона, при выполнении которого в калибре 9 мм реализуется пистолетный патрон типа "Luger" и "Parabellum" с пулями различных видов, по габаритным и баллистическим характеристикам удовлетворяющего требованиям американского стандарта и ПМК.

В техническом решении (формуле) заявки оговорен коэффициент веса пули (C_q 6,5 13,7 г/см³). Этот параметр пули при заданном калибре (например, 9 мм) и длине головной части пули (которая определяется разностью между длиной патрона и гильзы) определяет длину пули, а следовательно, и объем пули, который она занимает в габаритах патрона, тем самым определяется объем зарядной каморы в гильзе. Объем зарядной каморы совместно с плотностью заряжания определяет массу навески порохового заряда.

Характеристики порохового зерна:
толщина горящего свода;
диаметр канала;
пористость,
а также содержание флегматизатора и глубина флегматизируемого слоя совместно с плотностью заряжания определяет закон интенсивности газообразования порохового заряда в зависимости от величины сгоревшей части зерна Ψ.

Закон интенсивности газообразования порохового заряда совместно с величиной навески заряда, плотности заряжания, коэффициента веса пули определяют баллистику патрона по величинам максимального давления и начальной скорости пули при заданной длине ствола.

Таким образом, параметры, заданные в формуле, полностью определяют техническое решение по патрону. Выбор оптимальных характеристик порохового заряда был проведен на основе опыта отработки пороховых зарядов и экспериментально-теоретического анализа.

Из всех видов порохов, применяемых в пистолетных патронах, наибольшей прогрессивностью при геометрическом законе горения обладают пороха с внутренним каналом, на базе этой формы порохового зерна и происходила отработка пороха. Для получения необходимого баллистического решения и исходя из необходимости обеспечения вместимости пороха в зарядную камору были выбраны параметры порохового зерна
0,27 0,38 мм Толщина горящего свода
0,1 0,2 мм Диаметр канала
1,3 мм Длина зерна,
при этом пористость должна находиться в пределах 25 65 ед.

Толщина горящего свода 0,27 0,38 мм выбрана исходя из того, что уменьшение толщины горящего свода менее 0,27 мм приведет к тому, что максимальное давление при выстреле превысит допустимое по требованиям ПМК и стандарту США, а увеличение толщины горящего свода свыше 0,38 мм не позволит обеспечить полноту сгорания заряда во время выстрела, даже при высокой пористости зерна, а также даже при высокой пористости зерна не позволит обеспечить необходимую плотность заряжания в патроне (потребуется высокая подпрессовка заряда). Диаметр канала 0,1 0,2 мм выбран исходя из того, что уменьшение канала менее 0,1 мм технологически трудно выполнимо, а увеличение диаметра канала свыше 0,2 мм приведет к уменьшению насыпной плотности заряжания и уменьшению вместимости заряда в зарядную камору и гильзу, а следовательно, к снижению дульной энергии пули. Длина зерна должна быть не менее 1,3 мм, также для обеспечения необходимой плотности заряжания. При указанных размерах зерна пористость его должна быть в пределах 25 65 ед. для обеспечения необходимой интенсивности газообразования. При уменьшении пористости менее 25 ед. не будет обеспечиваться полнота сгорания заряда и необходимый импульс отдачи патрона при нижнем значении коэффициента веса пули C_q 6,5 г/см³, а при пористости свыше 65 ед. для пули с максимальным коэффициентом веса C_q 13,7 г/см³ максимальное давление при выстреле будет больше допустимого. Для выбранных параметров порохового зерна для обеспечения баллистических характеристик патрона, удовлетворяющих требованиям ПМК и американского стандарта к патрону при коэффициенте веса пули 6,5 г/см³ плотность заряжания должна быть 0,84 г/см³, а при коэффициенте веса пули 13,7 г/см³ плотность заряжания должна быть 0,60 г/см³. При увеличении плотности заряжания свыше 0,84 г/см³ максимальное давление в патроне превышает допустимый уровень. При уменьшении плотности заряжания меньше 0,60 г/см³ импульс отдачи патрона будет недостаточный для работы автоматики пистолета.

Близкие к выбранным параметрам порохового зерна имеет порох марки П-45 ТУ ГАУ N 05210-59. На базе его технологии и был изготовлен порох с параметрами, находящимися в указанных выше диапазонах, который в дальнейшем использовался для экспериментальных проверок. Для снижения максимального давления в патроне или повышения начальной скорости пули на уровне максимального давления в пределах допускаемого требованиями ПМК и стандарта США за счет повышения прогрессивности горения порохового заряда было предложено авторами заявки вести специальную флегматизацию пороховых зерен. Для этого были разработаны практические рекомендации по составу и температурно-концентрационным режимам ввода флегматизаторов в "серые" пористые пороха. В результате отработки заряда было определено необходимое количество и распределение флегматизатора в пороховом зерне, а также термодинамические характеристики флегматизированного слоя и выбран ряд флегматизаторов, имеющих недефицитную отечественную сырьевую базу. В качестве флегматизаторов могут использоваться следующие вещества: дибутилфталат (ДБФ), диоктилфталат (ДОФ), МГФ9; ТГМ3. Количество данных флегматизаторов должно быть в пределах 0,3 1,0% Глубина флегматизированного слоя должна быть 0,1 0,6 от толщины горящего слоя. Данные пределы количества флегматизатора и его соотношения к толщине горящего свода зерна объясняются из необходимости обеспечения допустимого максимального давления при максимальном коэффициенте веса пули, с одной стороны, и обеспечения полноты сгорания порохового заряда при минимальном коэффициенте веса пули и при соответствующих пределах плотности заряжания в патроне, заданной в формуле изобретения. При уменьшении количества флегматизатора менее 0,3% прогрессивность горения порохового зерна почти не увеличивается и прибавка в начальной скорости пули незначительная. При увеличении количества флегматизатора более 1% не обеспечивается полнота сгорания заряда и импульс отдачи патрона, даже при максимальном коэффициенте веса пули.

При уменьшении глубины флегматизированного слоя менее 0,1 от толщины горящего свода прогрессивность горения порохового заряда изменяется мало и, следовательно, начальная скорость пули почти не возрастает, При увеличении глубины флегматизированного слоя свыше 0,6 от толщины горящего свода не обеспечивается полнота сгорания заряда во время выстрела и импульс отдачи патрона. Для пороха, флегматизированного с выше указанными параметрами, плотность заряжания для пули с коэффициентом веса 6,5 г/см³ должна быть 1,15 г/см³, для пули с коэффициентом веса 13,7 г/см³ плотность заряжания должна быть 0,7 г/см³; в этом случае получится заданная баллистика патрона с повышением скорости пули по сравнению с патронами, выпускаемыми зарубежными фирмами.

При уменьшении плотности заряжания менее 0,7 г/см³ для пули с коэффициентом веса 6,5 г/см³ на описанном выше флегматизированном порохе не будет обеспечена полнота сгорания порохового заряда и импульс отдачи патрона.

При увеличении плотности заряжания свыше 1,15 г/см³ для пули с коэффициентом веса 13,7 г/см³ на флегматизированном порохе с описанными выше параметрами максимальное давление при выстреле будет выше допустимого. Для экспериментальной проверки пористого флегматизированного пироксилинового одноканального пороха был использован порох, изготовленный на базе технологии пороха П-45 ТУ ГАУ N 05210-59 и с указанными выше параметрами зафлегматизированный флегматизатором ДБФ в количестве 0,8% Глубина флегматизированного слоя составляла 0,3 от толщины горящего свода.

Таким образом, изготовленные два образца пороха (флегматизированный и не флегматизированный) были испытаны в манометрической бомбе для снятия необходимых характеристик пороха после обработки кривой давления, полученной в манометрической бомбе. Полученные характеристики пороха были использованы для проведения баллистических расчетов патрона с пулями со свинцовым сердечником с различными коэффициентами веса пули (пули разной длины и соответственно различной массы).

Расчеты показали, что на предлагаемых порохах для коэффициентов веса пули, меняющегося в широких пределах 6,5 13,7 г/см³ и, соответственно, меняющемся объеме каморы заряжания (при заданных габаритах патрона и материала пули) при соответствующей плотности заряжания, указанной выше, обеспечивается необходимая начальная скорость пули при максимальном давлении в пределах допустимого.

Расчеты показали, что для пуль с коэффициентом веса C_q 6,5 - 13,7 г/см³ при плотности заряжания 0,7 1,15 г/см³ на описанном выше порохе с флегматизатором обеспечиваются баллистические характеристики патрона на 10 15% выше по начальной скорости пули по сравнению с патронами иностранного производства при тех же величинах максимального давления, удовлетворяющих требованиям стандартов.

Формула изобретения

1. Пистолетный патрон, содержащий цилиндрическую гильзу с капсюлем-воспламенителем, насыпной заряд пороха, пулю различных видов и имеющий габариты в зависимости от калибра патрона (d): (3,1 3,8)d длина патрона, (1,05 1,15)d диаметр фланца гильзы, (2,0 2,4)d длина гильзы, отличающийся тем, что в качестве пороха использован флегматизированный пористый пироксилиновый одноканальный порох, имеющий толщину горящего свода 0,27 0,37 мм, диаметр канала 0,1 0,2 мм, пористость 35 80 единиц и содержащий флегматизатор в количестве 0,3 1,0% с глубиной флегматизированного слоя 0,1 0,6 от толщины горящего слоя, при этом коэффициент веса пули равен 6,5 13,7 г/см³, а плотность заряжания 0,7 1,15 г/см³.

2. Пистолетный патрон, содержащий цилиндрическую гильзу с капсюлем-воспламенителем, насыпной заряд пороха, пулю различных видов и имеющий габариты в зависимости от калибра патрона (d): (3,1 3,8)d длина патрона, (1,05 1,15)d диаметр фланца гильзы, (2,0 2,4)d длина гильзы, отличающийся тем, что в качестве пороха использован пористый пироксилиновый одноканальный порох, имеющий толщину горящего свода 0,27 0,37 мм, диаметр канала 0,1 0,2 мм, пористость 25 65 единиц, при этом коэффициент веса пути равен 6,5 13,7 г/см³, а плотность заряжания 0,60 0,84 г/см³.