Калиберный снаряд боеприпаса к оружию с кривым стволом

Изобретение относится к военной области, в частности к боеприпасам, преимущественно до 12 калибра, к оружию со стволом, имеющим существенную кривизну. Калиберный (D) составной снаряд боеприпаса к оружию с кривым стволом содержит взаимосвязанные, последовательно установленные с возможностью обратимого взаимного поворота поражающие элементы (2, 3, 4) в количестве N не менее двух, в виде калиберных тел вращения, с закругленной оживальной частью головного элемента (2). Все поражающие элементы (2, 3, 4) выполнены полусферически-выпуклыми спереди (радиус +R), по меньшей мере первые N-1 поражающих элементов дополнительно выполнены полусферически-вогнутыми сзади (радиус -R), с образованием эквидистантных попарно сопряженных полусферических поверхностей. Предусмотрен ряд дополнительных конструктивных признаков. Обеспечивает расширение технико-эксплуатационных возможностей снаряда с адаптацией его к оружию с существенной кривизной ствола, снижение себестоимости снаряда за счет унификации, упрощение условий и технологии оперативного формирования снаряда с тем или иным расположением центра масс по его оси и/или поражающими свойствами. Уменьшает энергетические потери, износ ствола и вероятность заклинивания снаряда в стволе. Повышает надежность и долговечность оружия, а также безопасность при использовании. 10 з.п. ф-лы, 7 ил.

 

Изобретение относится к военной области, в частности к боеприпасам, преимущественно до 12 калибра, к оружию со стволом, имеющим или могущим иметь существенную (заметную) кривизну.

Кривые стволы стрелкового оружия наиболее «выпукло» представлены в «экзотическом», но, тем ни менее, достаточно развитом, с богатой историей, оружейном сегменте - оружии для стрельбы из-за укрытия (из-за угла, из окопа, из траншеи, из люка бронемашины и т.д.) [Семен Федосеев. Кривая наводка // Интернет-ресурс: http://www.vokrugsveta.ru/vs/article/7869/].

Очевидно, при существенной (видимой) кривизне ствола пулевой (пуля) или иной (например, артиллерийский) снаряд при движении по кривому участку ствола, очевидно, не создает проблем, пожалуй, лишь в случае их шаровидности (круглая охотничья пуля или тандем круглых пуль), высокой упругости (травматическая резиновая пуля) и подкалиберности с размещением в гибком контейнере. В остальных же случаях цилиндрический участок калиберного жесткого снаряда «не вписывается» в радиус кривизны ствола и вызывает большие сопротивления и нагрузки на ствол и сам снаряд, вплоть до заклинивания на этом участке.

Примером «непроблемного» патрона может служить охотничий патрон с тандемом одинаковых подкалиберных (в контейнере) круглых пуль («Пуля «Тандем-СГ») [RU 2101671 С1, F42B 30/02, 10.01.1998].

В адаптированном к статусу аналога в сравнительной оценке виде такой снаряд можно охарактеризовать следующей совокупностью существенных конструктивных признаков:

Пулевой снаряд боеприпаса к длинноствольному оружию, содержащий последовательно установленные, с возможностью обратимого взаимного поворота, одинаковые поражающие элементы в виде тел вращения с полусферическими, одинакового радиуса кривизны, передней выпуклой и задней частями, при этом поражающие элементы выполнены подкалиберными, а их задние части (естественно для шаров) - тоже сферически выпуклыми, при этом поражающие элементы установлены в боеприпасе беззазорно лишь в одной общей точке контакта.

Такой пулевой снаряд имеет характерные для шарообразных тандемов недостатки, включая невыгодную плотность компоновки в патроне и в стволе.

Одним из аналогов заявляемого изобретения является снаряд, содержащий тело, выполненное составным из отдельных частей различной массы [SU 1799458 A3, опубл. 1993 г.]. Однако он вскоре был усовершенствован, с расширением функциональных возможностей стрелкового оружия (см. следующий абзац).

Наиболее близким к заявляемому изобретению по назначению и совокупности конструктивных признаков (прототипом) является калиберный составной снаряд (в частности, пуля) боеприпаса к оружию с кривым стволом («Снаряд конструкции Буркова Л.Н.»), содержащий взаимосвязанные последовательно установленные, с возможностью обратимого взаимного поворота, поражающие элементы в виде калиберных тел вращения, с закругленной оживальной частью головного элемента [RU 2306521 С2, F42B 12/02, F42B 30/02, F42B 7/10, 20.09.2007].

В нем все поражающие элементы, кроме головного, выполнены цилиндрическими, с плоскими передними и задними торцами, с образованием параллельных попарно сопряженных плоских поверхностей. Задняя часть головного элемента выполнена также плоской.

Согласно дополнительным признакам (из формулы или из рисунков), все поражающие элементы выполнены с острыми скруглениями периферийных острых кромок, с цилиндрическими участками разной длины. Более того, все поражающие элементы неодинаковы по длине при материале одинаковой плотности. Кроме того, упомянутая взаимосвязь обеспечена податливым («пружинным») стержнем («осью») квадратного поперечного сечения, зафиксированным спереди и сзади снаряда и обеспечивающим натяг в составной конструкции, с возможностью силового изгиба последней на криволинейных участках ствола.

Это позволяет в пассивном режиме «приспособиться» к изгибу ствола без заклинивания, благодаря податливому стержню («пружинной оси») и автономности частей позволяет снаряду изгибаться, что и «повысит в результате боеспособность оружия».

Однако несмотря на положительные свойства прототипа, его технико-эсплуатационные возможности все еще ограничены из-за недостаточного совершенства конструкции.

Если при небольших радиусах кривизны ствола (а прототип как раз и предназначен для таких случаев - либо в компенсацию эксплуатационных искривлений, либо, как правило, для оружия с управляемой кривизной ствола или одного из парных стволов) запатентованные конструктивные особенности могут считаться достаточными (приемлемыми), то при более существенной кривизне ствола (см., в частности, «кривые» стволы в обзоре аналогов) сопротивление движению снаряда на этапе внутренней баллистики и возникающие поперечные усилия в стволе, элементах и упругой связи (а значит, и напряжения) с продольным кулоновским трением могут создать серьезные проблемы вплоть до вероятности заклинки снаряда в стволе, от чего изначально пытались избавиться. Сохраняется и повышенный износ ствола (с вытекающим отсюда сокращением срока его службы), являющийся функцией радиуса кривизны ствола. Кроме того, неодинаковость длин элементов не отвечает принципу максимальной унификации в технике, что увеличивает себестоимость такого составного снаряда.

Технической задачей, на решение которой направлено заявляемое изобретение, является расширение технико-эксплуатационных возможностей снаряда с адаптацией его к оружию с существенной кривизной ствола, снижение энергетических потерь, износа ствола и вероятности заклинивания снаряда в стволе, а значит, повышение надежности и долговечности оружия, вероятности сохранить жизнь и здоровье пользователя.

Решение поставленной технической задачи достигается тем, что в калиберном составном снаряде боеприпаса к оружию с кривым стволом, содержащим взаимосвязанные, последовательно установленные, с возможностью обратимого взаимного поворота поражающие элементы в количестве N не менее двух, в виде калиберных тел вращения, с закругленной оживальной частью головного элемента, все поражающие элементы выполнены полусферически-выпуклыми спереди, по меньшей мере первые N-1 поражающих элементов дополнительно выполнены полусферически-вогнутыми сзади, с образованием эквидистантных попарно сопряженных полусферических поверхностей.

Технический результат достигается также за счет дополнительных конструктивных признаков (при сформулированной выше основной совокупности признаков):

- по меньшей мере первые N-1 поражающих элементов могут быть выполнены со округлениями периферийных острых кромок (это снижает как сопротивление с напряжениями за счет укорачивания скруглениями цилиндрических участков элементов, так и износ ствола, уменьшает вероятность заклинивания элемента, а значит, и всего снаряда, расширяет свободу взаимного поворота элементов на кривых участках ствола);

- при предыдущей совокупности признаков по меньшей мере первые N-1 поражающих элементов могут быть выполнены без цилиндрических участков - с непосредственным переходом полусферически-выпуклой поверхности в поверхность скругления (это еще более усиливает дополнительный положительный эффект, описанный в предыдущем абзаце, за счет обнуления длин цилиндрических участков, во всяком случае за исключением последнего - с сохранением большей его устойчивости как замыкающего звена «гирлянды» в условиях воздействия на него пороховых газов);

- по меньшей мере первые N-1 поражающих элементов могут быть выполнены одинаковыми, по крайней мере, стереометрически (это не только существенно снижает себестоимость составного снаряда за счет реализации принципа унификации в приложении к составным элементам снаряда, но и нивелирует условия работы, по меньшей мере, эти N-1 элементов на кривых участках канала ствола);

- при предыдущей совокупности признаков последний - хвостовой поражающий элемент - может быть выполнен с плоской задней поверхностью (это в том или ином конкретном случае может обеспечить заданную динамику и воздействия пороховых или иных газов на снаряд, внутреннюю и внешнюю баллистику, а также благоприятные условия для заделки-заполнения хвостовой выемки с задним фиксатором гибкой связи);

- при третьей из перечисленных дополнительных совокупностей признаков все поражающие элементы могут быть выполнены одинаковыми, по крайней мере, стереометрически (это еще в большей мере, чем при числе N-1, снижает себестоимость снаряда за счет реализации принципа унификации в приложении к составным элементам снаряда и нивелирует условия работы на кривых участках канала ствола);

- при третьей из перечисленных дополнительных совокупностей признаков поражающие элементы могут быть выполнены из материала с одинаковой плотностью (это является максимальной реализацией принципа унификации и, следовательно, определяет минимум себестоимости снаряда);

- при третьей из перечисленных дополнительных совокупностей признаков поражающие элементы могут быть выполнены из материала с неодинаковой плотностью, при этом распределение последовательности элементов по их плотности в снаряде соответствует заданному положению центра масс снаряда в целом и максимально допустимой по поражающему воздействию плотности первого элемента (это расширяет возможности комбинаторики, варьирования как положения центра масс снаряда, так и его поражающих свойств при взаимодействии с препятствием-целью);

- упомянутая взаимосвязь может быть обеспечена гибкой связью, проложенной по сообщающимся продольным осевым каналам, предусмотренным в поражающих элементах, и зафиксированной спереди и сзади снаряда, соединяя поражающие элементы между собой в гибкую гирлянду (это позволяет в той или иной мере сохранить требование хотя бы временной взаимосвязи поражающих элементов - до этапа внешней баллистики и/или взаимодействия с преградой/целью - и в то же время облегчить относительную свободу взаимного поворота поражающих элементов на кривых участках канала ствола);

- при предпоследней совокупности признаков гибкая связь может быть выполнена с круглым поперечным сечением и диаметром меньше диаметра каналов (это не только улучшает условия деформации и симметрию нагрузок с трением в конструкции, делая их симметричными в поперечных сечениях, но и существенно снижают себестоимость варианта с гибкой связью за счет большей технологичности системы «ось-отверстие»);

- поражающие элементы могут быть взаимосвязаны только через прижатие друг к другу и цилиндрическую стенку гильзы патрона (это - конструктивно простейший и наиболее дешевый вариант снаряда, предназначенный для «кассетного» применения - с тривиальным разделением-разбросом поражающих элементов).

Среди известных устройств не обнаружены такие, совокупность существенных признаков которых совпадала бы с заявленной. В то же время именно за счет последней достигается новый технический результат.

Более подробно сущность изобретения раскрывается в приведенных ниже примерах реализации и иллюстрируется чертежами, на которых представлены:

на фиг. 1 - составной (из поражающих элементов) пулевой снаряд с цилиндрическими и/или полусферическими (обобщение частных конструкций по последующим чертежам) периферийными участками поверхности и гибкой связью, продольный разрез, где D - калибр снаряда/ствола оружия; R - радиус полусферических поверхностей поражающих элементов в составе снаряда (+R - выпуклость, -R - вогнутость, образующая выемку в теле элемента); l - длина цилиндрического участка поверхности поражающего элемента; d₀ - диаметр продольных каналов в поражающих элементах; d_гc - диаметр гибкой связи, объединяющей все поражающие элементы в «гирлянду» - снаряд; пунктиром показан подвариант с плоским донцем снаряда; N - число метательных элементов в составном снаряде;

на фиг. 2 - поражающий элемент в продольном разрезе, частный случай с выраженным цилиндрическим участком (хвостовым участком);

на фиг. 3 - поражающий элемент в продольном разрезе, частный случай с выраженным цилиндрическим участком, укороченным за счет скругления, где r - радиус скругления;

на фиг. 4 - поражающий элемент в продольном разрезе, частный случай с выраженным округлением хвостового участка и слабовыраженным (или сведенным на нет - «нулевым») цилиндрическим участком;

на фиг. 5 - составной (из поражающих элементов) пулевой снаряд из поражающих элементов на фиг. 4, без гибкой связи, продольный разрез;

на фиг. 6 - схема движения снаряда с гибкой связью по кривому стволу оружия, где R₀ - радиус кривизны оси ствола; р - давление пороховых или иных газов, толкающих снаряд;

на фиг. 7 - схема движения снаряда без гибкой связи по кривому стволу.

Калиберный (калибр D) составной снаряд боеприпаса к оружию с кривым стволом 1 (см. фиг. 6, 7) содержит последовательно установленные (см. фиг. 1, 5) поражающие элементы в количестве N не менее двух (в приведенных примерах N=3 - обозначены поз. 2, 3, 4), в виде калиберных (диаметр D) тел вращения, с закругленной, в данном случае полусферической (радиус+R=D/2) оживальной частью головного элемента 2.

Все поражающие элементы (2-4) выполнены полусферически-выпуклыми спереди (радиус +R=D/2). По меньшей мере, первые N-1 поражающих элементов (в приведенных примерах как минимум 2 и 3, а в общем случае все три - 2, 3 и 4) дополнительно выполнены полусферически-вогнутыми сзади (радиус -R=D/2), с образованием выборок в их телах и эквидистантных попарно сопряженных полусферических поверхностей (см. фиг. 1-5).

Таким образом, обеспечена кинематическая возможность обратимого взаимного поворота элементов 2-4 в диапазоне достаточно больших телесных углов, соответствующих радиусу R₀ кривизны оси ствола 1, причем без их осевого смещения и образования зазоров (см. фиг. 6, 7).

Дальнейшее описание заявляемого устройства охватывает рациональные (рекомендуемые в тех или иных условиях) частные случаи устройства, характеризуемые дополнительными конструктивными признаками в дополнение к оговоренным выше основным.

Так, по меньшей мере, первые N-1 поражающих элементов (в приведенных примерах - как минимум 2 и 3, а в общем случае все три - 2, 3 и 4) могут быть выполнены как с острой задней (хвостовой) кромкой (см. фиг. 2), так и со скруглением радиусом r периферийной острой кромки, при сохранении, но в «урезанном» (выраженном или слабовыраженном) виде, цилиндрического участка (см. фиг. 3 и фиг. 4-7 при условии l≠0).

В другом частном случае, по меньшей мере, первые N-1 поражающих элементов могут быть выполнены вообще без цилиндрических участков l-c непосредственным переходом полусферически-выпуклой поверхности с радиусом +R=D/2 в поверхность скругления с радиусом r (см. фиг. 4-7 при условии l=0).

Особенно рационален функционально и технологически частный случай при условии r=R (см. фиг. 4).

По меньшей мере первые N-1 поражающих элементов (а в общем случае все элементы 2-4) могут быть выполнены одинаковыми, по крайней мере, стереометрически (см. фиг. 1, 5-7).

Последний - хвостовой поражающий элемент 4 - может быть выполнен с плоской задней поверхностью (-R=^∞), что на фиг. 1, 5 показано пунктиром.

Поражающие элементы 2-4 могут быть выполнены из материала либо с одинаковой плотностью (как один вариант), так и с неодинаковой плотностью (другой частный случай). Во втором случае распределение последовательности элементов 2-4 по их плотности в снаряде соответствует заданному положению центра масс снаряда в целом и максимально допустимой, по поражающему воздействию, плотности первого элемента 2.

Взаимосвязь поражающих элементов 2-4 обеспечена (как один из частных случаев) гибкой связью 5, проложенной по сообщающимся продольным осевым каналам 6, 7, 8, предусмотренным в поражающих элементах 2, 3, 4 соответственно, и зафиксированной спереди (осевой фиксатор 9) и сзади (осевой фиксатор 10) снаряда, соединяя поражающие элементы 2-4 между собой в гибкую «гирлянду».

При этом гибкая связь 6-8 должна быть выполнена с круглым поперечным сечением и диаметром d_гс меньше диаметра d₀ каналов: d_гc<d₀, на величину, достаточную для свободы взаимного поворота элементов 2-4 в заданном диапазоне.

Как альтернативный конструктивный частный случай поражающие элементы 2-4 могут быть взаимосвязаны только через прижатие друг к другу и цилиндрическую стенку гильзы патрона (сообразно плотности снаряжения патрона).

Описанный пример конкретной конструкции с оговоренными вариациями (частными случаями) не исключает других возможных частных конструктивов в рамках заявляемой совокупности существенных конструктивных признаков устройства (см. формулу изобретения).

Работа заявляемого устройства заключается в том, что при движении под действием давления р пороховых или иных газов (например, сжатых воздуха или СО₂) по кривому участку канала ствола 1 оружия (со средней кривизной, характеризующейся радиусом R₀ изгиба продольной оси ствола 1) снаряд-«гирлянда» автоматически изгибается, причем также со средним радиусом, равным R₀, «приспосабливаясь» в «кривой стереометрии» на этапе внутренней баллистики. При этом каждый из поражающих элементов 2-4 совершает поворот относительно соседнего (соседних) в их составной системе «гирлянда» без удаления друг от друга, с беззазорностью контактов в полусферических сопряжениях, подобно сферическим подшипникам, в пределах свободы деформации гибкой связи 5 в ломаном составном канале 6-8 (см. фиг. 1, 6). В частном случае (примере) без гибкой связи 5 согласно фиг. 5, 7) деформации и увеличение трения весьма незначительны и пропорциональны длине l цилиндрических участков элементов 2-4, являющихся хордами, стягивающими перекрываемые дуги поверхности канала ствола 1 в продольном сечении. Минимальное сопротивление, равно как и возможный радиус изгиба снаряда, имеет место в варианте на фиг. 4. Сохранение цилиндрической, пусть и слабовыраженной части у последнего элемента 4 (l≠=0) при «нецилиндричности» остальных элементов 2, 3 (l=0) способствует центровке и устойчивости снаряда в канале ствола 1.

Остальные особенности работы очевидны для специалистов из приведенных иллюстраций.

Использование заявляемого изобретения позволяет, таким образом, расширить технико-эксплуатационные возможности снаряда с адаптацией его к оружию с существенной кривизной ствола, снизить себестоимость снаряда за счет унификации, упростить условия и технологию оперативного формирования снаряда с тем или иным расположением центра масс по его оси и/или поражающими свойствами, уменьшить энергетические потери, износ ствола и вероятность заклинивания снаряда в стволе, а значит, повысить надежность и долговечность оружия, вероятность сохранения жизни и здоровья пользователя.

1. Калиберный составной снаряд боеприпаса к оружию с кривым стволом, содержащий взаимосвязанные, последовательно установленные, с возможностью обратимого взаимного поворота поражающие элементы в количестве N не менее двух, в виде калиберных тел вращения, с закругленной оживальной частью головного элемента, отличающийся тем, что все поражающие элементы выполнены полусферически-выпуклыми спереди, по меньшей мере первые N-1 поражающих элементов дополнительно выполнены полусферически-вогнутыми сзади, с образованием эквидистантных попарно сопряженных полусферических поверхностей.

2. Снаряд по п. 1, отличающийся тем, что по меньшей мере первые N-1 поражающих элементов выполнены со округлениями периферийных острых кромок.

3. Снаряд по п. 2, отличающийся тем, что по меньшей мере первые N-1 поражающих элементов выполнены без цилиндрических участков - с непосредственным переходом полусферически-выпуклой поверхности в поверхность округления.

4. Снаряд по п. 1, отличающийся тем, что по меньшей мере первые N-1 поражающих элементов выполнены одинаковыми, по крайней мере, стереометрически.

5. Снаряд по п. 4, отличающийся тем, что последний хвостовой поражающий элемент выполнен с плоской задней поверхностью.

6. Снаряд по п. 4, отличающийся тем, что все поражающие элементы выполнены одинаковыми, по крайней мере, стереометрически.

7. Снаряд по п. 4, отличающийся тем, что поражающие элементы выполнены из материала с одинаковой плотностью.

8. Снаряд по п. 4, отличающийся тем, что поражающие элементы выполнены из материала с неодинаковой плотностью, при этом распределение последовательности элементов по их плотности в снаряде соответствует заданному положению центра масс снаряда в целом и максимально допустимой по поражающему воздействию плотности первого элемента.

9. Снаряд по п. 1, отличающийся тем, что упомянутая взаимосвязь обеспечена гибкой связью, проложенной по сообщающимся продольным осевым каналам, предусмотренным в поражающих элементах, и зафиксированной спереди и сзади снаряда, соединяя поражающие элементы между собой в гибкую гирлянду.

10. Снаряд по п. 9, отличающийся тем, что гибкая связь выполнена с круглым поперечным сечением и диаметром меньше диаметра каналов.

11. Снаряд по п. 1, отличающийся тем, что поражающие элементы взаимосвязаны только через прижатие друг к другу и цилиндрическую стенку гильзы патрона.