Устройство запирания затвора стрелкового оружия (варианты), способ запирания затвора и двухступенчатый газовый двигатель
Группа изобретений относится к системам автоматики стрелкового оружия и оружейной технике. Устройство запирания затвора содержит газовый двигатель с поршневым толкателем, соединенным со штоковым толкателем, который соединен с подвижными панелями. Панели имеют наклонные пазы для взаимодействия с выступами запирающих кулис и промежуточные упоры, соединенные с запирающими кулисами. Промежуточные упоры выполнены с возможностью размещения их в переднем крайнем положении затвора до выстрела между боевыми выступами затвора и упорами ствольной коробки. Синхронное устройство запирания затвора содержит газовый двигатель, соединенный с подвижными панелями, имеющими наклонные пазы и промежуточные упоры, соединенные с запирающими кулисами. Промежуточные упоры выполнены с возможностью их размещения между боевыми выступами затвора и упорами ствольной коробки и их выведения из зацепления посредством компенсационного механизма. Двухступенчатый газовый двигатель содержит цилиндры первой и второй ступеней. Цилиндры связаны перепускными каналами и выполнены с возможностью перепуска пороховых газов в цилиндр второй ступени. Способ запирания затвора заключается в том, что запирание затвора производят синхронно. Промежуточные упоры перемещают от привода первой ступени двигателя, вторая ступень которого используется для сжатия пружины при возрастании давления газов в канале ствола, с последующим ее разжатием при спаде давления для отпирания затвора путем выведения промежуточных упоров из зацепления с боевыми выступами и упорами ствольной коробки. Изобретение обеспечивает упрощение конструкции и технологии производства оружия, снижение веса и уменьшение габаритов оружия, уменьшение силы ударных импульсов и повышение устойчивости оружия, уменьшение габаритов газового двигателя, улучшение балансировки оружия, повышение боевых и тактико-технических ресурсов оружия. 4 н. и 3 з.п. ф-лы, 6 ил.
Изобретение относится к системам автоматики стрелкового оружия и оружейной технике.
Аналогов заявляемому изобретению не найдено.
Техническим результатом заявляемого изобретения является реализация следующих возможностей:
1. отказ от применения тяжелой затворной рамы и упрощение конструкции и технологии производства оружия;
2. снижение веса и уменьшение габаритов оружия;
3. уменьшение силы ударных импульсов подвижных частей и повышение устойчивости оружия за счет снижения их массы;
4. уменьшение мощности и габаритов газового двигателя и газового привода в целом и улучшение балансировки оружия;
5. за счет реализации указанных возможностей повышение боевых и тактико-технических ресурсов оружия.
Указанный технический результат достигается тем, что устройство запирания содержит подвижные промежуточные упоры, расположенные, например, на кулисах с возможностью обеспечения при выстреле контактной кинематической связи между боевыми выступами затвора и упора ствольной коробки, и газовый привод с механизмом управления подвижного упора с возможностью обеспечить запирание затвора как в начальный момент выстрела, так и после него, т.е. в процессе заряжания.
Устройство запирания затвора с промежуточными упорами выполнено в трех вариантах: один - с синхронным с начальным моментом выстрела запиранием затвора, когда давление пороховых газов еще недостаточно для преодоления его инерционной массы покоя и сопротивления возвратной пружины, два круга - с запиранием затвора до выстрела, т.е. в процессе заряжания: один - с фиксирующей положение затвора пружиной, другой - с запиранием затворным толкателем. Все варианты практически в одинаковой степени обеспечивают снижение веса оружия.
При выстреле силовая нагрузка от затвора на ствольную коробку передается непосредственно через контактную цепочку "боевые выступы затвора - промежуточные упоры - упоры ствольной коробки". Сила взаимного зацепления элементов цепочки при запертом затворе определяется всей совокупной площадью контакта взаимодействующих поверхностей, при отпирании же затвора, т.е. при повороте кулис, площадь зацепления резко уменьшается и определяется площадью контакта ребер боевых выступов и упоров ствольной коробки с задней и передней поверхностями промежуточных упоров. Если же выполнить контактные поверхности по клиновой схеме, то при определенном наклоне контактных граней промежуточные упоры будут даже выталкиваться из зоны контакта, т.е. из зоны запирания затвора.
Сущность заявляемого изобретения поясняется чертежами, на которых показаны как принципиальные особенности технических решений, так и примеры применения их в стрелковом оружии:
Фиг.1 - синхронное устройство запирания затвора /общие виды/:
а - в положении до выстрела,
б - в положении в момент выстрела.
Фиг.2 - манипулятор положения:
а - корпус с элементами управления,
б - отпирающий зацеп.
Фиг.3 - устройство запирания затвора с фиксирующей пружиной:
а - вид сбоку,
б - вид без боковой подвижной панели.
Фиг.4 - устройство запирания затвора с затворным толкателем.
Фиг.5 - стрелковое оружие с синхронным устройством запирания затвора:
а - штурмовой автомат,
б - полевой автомат.
Фиг.6 - пулемет с устройством запирания затвора с затворным толкателем.
Синхронное устройство запирания затвора с промежуточными упорами содержит двухступенчатый газовый двигатель, расположенный в казенной части ствола, связанные с ним подвижные панели и промежуточные упоры, расположенные на кулисах. Газовый двухступенчатый двигатель 1 /фиг.1/ содержит два аксиально расположенных цилиндра с соосными поршневыми штоками первой 2 и второй 3 ступеней. Цилиндр 4 первой ступени связан с каналом ствола через газовое отверстие 5. Поршень 2 первой ступени в верхней своей части содержит продольные угловые вырезы 6, сопряженные с перепускными каналами 7 в боковой задней части цилиндра 4, проходящими через разделяющую цилиндры первой и второй ступеней стенку 8. Исходный объем цилиндра второй ступени при верхнем положении поршня 3 ограничивается кольцевым пазом 9, в который входят перепускные каналы 7. Поршни 2 и 3 снабжены поршневыми штоками 10 и 11. Поршневой шток 11 выполнен трубчатым, через его внутреннюю часть проходит стержневой шток 10, а на внешней части между поршнем 3 и задней стенкой корпуса газового двигателя расположена компенсационная пружина 12.
Поршневой шток 10 жестко связан с поперечной штангой /не показана/, которая соединяет левую и правую подвижные панели 13, перемещающиеся по продольным направляющим 14 ствольной коробки. С внутренней стороны подвижные панели 13 снабжены наклонными пазами 15, в которые входят выступы 16 запирающих кулис 17, совершающих маятникообразные движения на осях, закрепленных на ствольной коробке. На концевых частях запирающих кулис 17 расположены промежуточные упоры, образуемые выступами 18 и торцевыми срезами кулис 17, через которые при запертом затворе осуществляется кинематическая связь между боевыми выступами 19 затвора 20 и упорами 21 ствольной коробки.
Кинематическое взаимодействие поршневых штоков 10 и 11 осуществляется через отпирающий зацеп 22, шарнирно связанный с поршневым штоком 11, и боковые выступы 23 поршневого штока 10. Управление отпирающим зацепом 22 производится через манипулятор положения, показанный на фиг.2. Манипулятор содержит две боковые стенки, на которых расположены по две переместительные пружины 24 /верхние и нижние/, и между ними стабилизирующие продольные гребни 25. Взаимодействие опирающего зацепа 22 с переместительными пружинами 24 и стабилизирующими гребнями 25 осуществляется через боковые выступы 26.
Функционирует синхронное устройство запирания затвора с промежуточными упорами следующим образом. В начале горения порохового заряда в предварительный период выстрела, когда давление пороховых газов в канале ствола еще недостаточно для преодоления инерции покоя затвора и сопротивления возвратной пружины, но хватает для срабатывания механизма запирания затвора, пороховые газы отбрасывают поршень 2 в заднее крайнее положение, поршневой шток 10 через поперечную штангу перемещает подвижные панели 13 назад и они, действуя через наклонные пазы 15 на боковые выступы 16 запирающих кулис 17, поворачивают их против часовой /по чертежу/ стрелки и вводят промежуточные упоры 18 между боевыми выступами 19 затвора и упорами 21 ствольной коробки, в результате затвор запирается. Последующее нарастание давления в канале ствола приводит к тому, что пороховые газы, проходя через продольные угловые вырезы 6 поршня 2 и перепускные газовые каналы 7, перемещают в заднее крайнее положение поршень 3 и поршневой шток 11, в результате чего компенсационная пружина 12 сжимается, отпирающий зацеп 22 перемещается назад /по чертежу влево/ и под действием нижних переместительных пружин 24 на его боковые выступы 26 поворачивается и входит в зацепление с боковыми выступами 23 поршневого штока 10. Это положение приведено на фиг.1б.
При спаде давления пороховых газов в канале ствола до заданного значения компенсационная пружина 12 разжимается, перемещает поршень 3 и поршневой шток 11 вперед /по чертежу вправо/ и одновременно через отпирающий зацеп 22 и боковые выступы 23 переводит в переднее положение шток 10, а вместе в ним и подвижные панели 13, вследствие чего под действием наклонных пазов 15 на выступы 16 запирающие кулисы поворачиваются и выводят промежуточные упоры 18 из зацепления с боевыми выступами 19 и с упорами 21 ствольной коробки. Затвор освобождается от блокировки и отбрасывается в заднее крайнее положение. Отпирающий зацеп 22 при перемещении назад под действием верхних переместительных пружин 24 на боковые выступы 26 выходит из зацепления с боковыми выступами 23, поворачивается против часовой стрелки и переходит в нижнее исходное положение. Под действием возвратной пружины /расположенной, например, в затворе/ затвор возвращается в переднее крайнее положение, досылая при этом в патронник очередной патрон. Цикл выстрела завершен. Это положение приведено на фиг.1а.
Устройство запирания затвора с фиксирующей пружиной показано на фиг.3. Устройство содержит газовый двигатель 27, расположенный в средней части ствола, штоковый толкатель 28, конструктивно выполненный как удлинитель поршневого штока 10, подвижные панели 13, перемещающиеся в продольных направляющих 29 затвора с выполненными заедино с ними передней и верхней частями, причем передняя часть связана с штоковым толкателем 28. Задняя часть коробчатой конструкции подвижных панелей 13 выполнена открытой и при их перемещении назад в нее свободно входит неподвижная стойка 30 затвора, на которой закреплен направляющий стержень 31 фиксирующей пружины 32, расположенной между стойкой 30 и пояском-упором передней части /поперечной/ подвижных панелей 13. При перемещениях штокового толкателя 28 направляющий стержень 31 входит в глухое отверстие 33, для чего концевая часть штокового толкателя выполнена утолщенной. Подвижные панели 13 с внешней относительно затвора стороны снабжены наклонными пазами 15, в которые входят боковые выступы 16 запирающих кулис 17.
Функционирует рассмотренное запирающее устройство следующим образом. При выстреле, после того как пуля пройдет газовое отверстие 5, пороховые газы отбрасывают поршень газового двигателя вместе с поршневым штоком 10, штоковым толкателем 28 и подвижными панелями 13 назад, при этом наклонные пазы 15, взаимодействуя с боковыми выступами 16 запирающих кулис 17, поворачивают их по часовой /по чертежу/ стрелке и выводят промежуточные упоры 18 из зацепления с боевыми выступами 19 затвора и упорами 21 ствольной коробки, т.е. отпирают затвор. Затвор под действием штокового толкателя 28 и пороховых газов на донную часть гильзы отбрасывается в заднее крайнее положение, а запирающие кулисы 17 с помощью выдвижных или пружинных фиксаторов фиксируются в этом положении.
Достигнув заднего крайнего положения, затвор под действием возвратной пружины возвращается в переднее крайнее положение. При этом выступы 16 запирающих кулис 17 входят в наклонные пазы 15 подвижных панелей 13. В начальный момент достижения затвором переднего крайнего положения запирающая пружина 32 сжимается, но затем, разжимаясь, переводит в крайнее переднее положение подвижные панели 13, штоковый толкатель 28 вместе с поршневым штоком и поршнем газового двигателя; под действием наклонных пазов 15 на боковые выступы 16 запирающие кулисы 17 поворачиваются против часовой стрелки, промежуточные упоры 18 входят в зацепление с боевыми выступами 19 и упорами 21 ствольной коробки и затвор запирается. Цикл выстрела завершен.
Устройство запирания затвора с затворным толкателем приведено на фиг.4. Оно содержит газовый двигатель, расположенный в средней части ствола /не показан/, штоковый толкатель 28 затвора, связанный с поршневым штоком газового двигателя, подвижные панели 13, связанные с штоковым толкателем 28 через поперечные перекладины 34, затворный толкатель 35, закрепленный на оси, расположенный в проушинах с нижней стороны штокового толкателя 28. На переднее плечо затворного толкателя 35 действует пружина 36, на заднее плечо - стержневой толкатель 37, расположенный в сквозном отверстии на концевой части штокового толкателя 28 и взаимодействующий в переднем положении затвора с гребнем 38 ствольной коробки. При перемещении затвора в переднее положение затворный толкатель 35 взаимодействует с выступами 39, расположенными в передней верхней части затвора. Подвижные панели 13 на внешней своей части имеют наклонные пазы 15, взаимодействующие с боковыми выступами запирающих кулис 17, а на внутренней своей стороне выступы 40, взаимодействующие в переднем крайнем положении затвора с его выступами 39. Промежуточные упоры 18 в переднем крайнем положении затвора находятся в зацеплении с одной стороны с боевыми выступами 19, с другой стороны с упорами 21 ствольной коробки.
Функционирует рассмотренное запирающее устройство следующим образом. Исходное положение показано на фиг.4. При выстреле под действием штокового толкателя 28 подвижные панели 13 смещаются по направляющим 29 назад и, достигнув их задних кромок, действуют через них на затвор. При смещении подвижных панелей назад они через наклонные пазы 15 действуют на боковые выступы кулис, поворачивают их и выводят промежуточные упоры 18 из зацепления с боевыми выступами 19. Стержневой толкатель 37 выходит из-под гребня 38 ствольной коробки, затворный толкатель 35 под действием пружины 36 поворачивается по часовой стрелке и входит в зацепление с выступом 39 затвора. Затвор под действием штокового толкателя 28 и пороховых газов на донную часть гильзы отбрасывается в заднее крайнее положение, а запирающие кулисы 17 с помощью выдвижных или пружинных фиксаторов фиксируются в повернутом положении.
Достигнув заднего крайнего положения, затвор под действием возвратной пружины возвращается в переднее крайнее положение. Возвратная пружина может быть расположены как на штоковом толкателе, так и внутри затвора. Если возвратная пружина расположена внутри затвора, она взаимодействует с подвижными панелями через подвижный упор. Затвор перемещается в переднее крайнее положение под действием затворного толкателя 35, находящегося в зацеплении с выступом 39 затвора. При подходе в переднему крайнему положению затвора боковые выступы кулис 17 входят в наклонные пазы 15 подвижных панелей 13, поворачивают кулисы 17 против часовой стрелки и через промежуточные упоры 18 запирают затвор. Одновременно с достижением боковыми выступами кулис наклонной части пазов гребень 38, действуя на стержневой толкатель 37, выводит затворный толкатель 35 из зацепления с выступами затвора 39 и переднее крайнее положение затвора фиксируется в том числе внутренними боковыми выступами 40 подвижных панелей 13.
Примеры применения заявляемого устройства запирания затвора приведены на фиг.5 и 6. На фиг.5 показано применение синхронного устройства запирания затвора: а - в штурмовом и б - в полевом автоматах, а на фиг.6 - устройства запирания с затворным толкателем в пулемете с ленточным питанием. Стрелковое оружие, приведенное на фиг.5 и 6, рассмотрено в заявке №2003130104 от 13.10.2003 г. Из приведенных примеров видно, что масса подвижных частей в заявленном устройстве существенно меньше, чем, например, в оружии системы Калашникова. В штурмовом и полевом автоматах подвижной массой по существу является только затвор, в пулемете /фиг.6/ масса затвора незначительно увеличена за счет подвижных панелей 13, элементов управления затворным толкателем 35 и стержневого толкателя 37. Снижение массы подвижных частей позволяет существенно уменьшить величину ударных импульсов заряжающего механизма в крайних положениях, а в случае применения балансира, как это показано в двух последних примерах, влияние ударных импульсов полностью нейтрализовано, что обеспечивает высокую устойчивость при стрельбе в непрерывном режиме и, как следствие, высокую точность стрельбы.
К уменьшению массы подвижных частей заявляемого устройства приводит также и снижение силовых нагрузок на его элементы. Силовую функцию удержания затвора в запертом положении при выстреле выполняют, вообще говоря, только промежуточные упоры 18. Все остальные элементы предназначены только для ввода промежуточных упоров в зону запирания затвора между боевыми выступами 19 и упорами 21 ствольной коробки и вывода их из нее. Если придать соприкасающимися поверхностям промежуточных упоров, боевых выступов и упоров ствольной коробки соответствующий наклон, то промежуточные упоры при отпирающем перемещении будут даже выталкиваться из зоны запирания. Следовательно, масса элементов управления промежуточными упорами может быть уменьшена без ущерба для надежности работы устройства. Это свойство в рассматриваемом изобретении относится также и к газовым двигателям 1 и 27, расположенным в казенной и в средней частях ствола.
1. Устройство запирания затвора, содержащее газовый двигатель с поршневым толкателем, связанным через штоковый толкатель с подвижными панелями, снабженными наклонными пазами для взаимодействия с боковыми выступами запирающих кулис, и промежуточные упоры, выполненные совместно с запирающими кулисами, с возможностью их размещения в переднем крайнем положении затвора до выстрела между боевыми выступами затвора и упорами ствольной коробки, фиксации в этом положении и их выведения из зацепления с боевыми выступами затвора и упорами ствольной коробки при отпирании затвора.
2. Устройство запирания затвора, содержащее двухступенчатый газовый двигатель, связанный с подвижными панелями, снабженными наклонными пазами для взаимодействия с боковыми выступами запирающих кулис, и промежуточные упоры, выполненные совместно с запирающими кулисами, с возможностью их размещения в начальный момент выстрела между боевыми выступами затвора и упорами ствольной коробки и их выведения из зацепления с боевыми выступами затвора и упорами ствольной коробки посредством компенсационного механизма при спаде давления пороховых газов в канале ствола до установленного уровня.
3. Устройство по п.2, отличающееся тем, что двухступенчатый газовый двигатель содержит аксиально расположенные цилиндры первой и второй ступеней с соосными штоками с поршнями, связанные перепускными каналами, выполненными в боковых стенках цилиндров, с возможностью перепуска пороховых газов в цилиндр второй ступени при достижении поршнем первой ступени заднего крайнего положения.
4. Устройство по п.3, отличающееся тем, что содержит манипулятор положения поршней, при этом шток поршня первой ступени связан с промежуточными упорами с возможностью их перемещения в зацепление с боевыми выступами затвора и упорами ствольной коробки в начале горения порохового заряда, а шток поршня второй ступени выполнен с возможностью сжатия пружины компенсационного механизма при возрастании давления пороховых газов в канале ствола и его зацепления через манипулятор положения со штоком первой ступени, а при спаде давления до заданного уровня разжатия пружины компенсационного механизма - перемещения вместе со штоком поршня первой ступени в исходное положение и выведения промежуточных упоров из зацепления с боевыми выступами и упорами ствольной коробки.
5. Устройство по п.4, отличающееся тем, что манипулятор положения поршней содержит шарнирно связанный с поршневым штоком второй ступени отпирающий зацеп и взаимодействующие с отпирающим зацепом наклонные переместительные пружины с возможностью его поворота в положение зацепления с боковыми выступами штока поршня первой ступени при сжатии пружины компенсационного механизма и выхода отпирающего зацепа из зацепления с боковыми выступами штока поршня первой ступени при разжатии пружины компенсационного механизма.
6. Двухступенчатый газовый двигатель стрелкового оружия, содержащий аксиально расположенные цилиндры первой и второй ступеней с соосными штоками с поршнями, связанные перепускными каналами, выполненными в боковых стенках цилиндров, с возможностью перепуска пороховых газов в цилиндр второй ступени при достижении поршнем первой ступени заднего крайнего положения.
7. Способ запирания затвора стрелкового оружия, заключающийся в том, что запирание затвора производят синхронно с начальным периодом горения порохового заряда, когда давление пороховых газов недостаточно для преодоления инерционной массы покоя затвора и сопротивления возвратной пружины, путем помещения между боевыми выступами затвора и упорами ствольной коробки промежуточных упоров, перемещаемых от привода первой ступени двухступенчатого газового двигателя, вторая ступень которого используется для сжатия компенсационной пружины при возрастании давления пороховых газов в канале ствола с последующим ее разжатием при спаде давления до определенного уровня для отпирания затвора путем выведения промежуточных упоров из зацепления с боевыми выступами и упорами ствольной коробки.
