газовый турбостабилизатор

Формула изобретения

1. Газовый турбостабилизатор для осевого вращения и стабилизации снаряда в канале ствола баллистического оружия, содержащий средство вращения на контейнере для размещения в нем снаряда, отличающийся тем, что в качестве средства вращения он содержит газовую турбину, выполненную в виде диска с проемами, поверхности стенок которых профилированы по форме лопаток газовой турбины.

2. Газовый турбостабилизатор по п.1, отличающийся тем, что турбина размещена в передней части контейнера.

3. Газовый турбостабилизатор по п.1, отличающийся тем, что турбина размещена вокруг контейнера.

4. Газовый турбостабилизатор по п.1, отличающийся тем, что турбина размещена в задней части контейнера.

5. Газовый турбостабилизатор по п.1, отличающийся тем, что на контейнере выполнены ослабляющие надрезы для обеспечения раскрытия контейнера после его вылета из ствола.

6. Газовый турбостабилизатор по п.3 или 4, отличающийся тем, что он снабжен направляющими.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к боеприпасам для баллистического оружия, в частности к конструкции снарядов для гладкоствольного огнестрельного оружия.

Уровень техники

Известны подкалиберные пули патронов для гладкоствольного оружия. Это французские пули "Sauvestre", отечественные "Зенит" и "Полева". ("Мастер Ружье", 49/2000 г., с.62, 54/2001, с.77. Жан Бертон "Охотничье оружие мира. - М., 2000, с.161)

Недостаток известных пуль заключается в низкой эффективности стрельбы из-за большого рассеивания, малой скорости полета и больших энергопотерь.

Получению требуемого технического результата препятствуют следующие причины.

В канале гладкого ствола, пуля не получает осевого вращения или получает его с недостаточной скоростью.

Толкающий или ведущий поддоны не обеспечивают стабилизацию действительного центра тяжести снаряда относительно канала ствола. Пуля вращается относительно оси, проходящей через ее геометрический центр тяжести. В результате этого возникает дисбаланс.

В полете снаряд имеет невыгодную аэродинамическую форму, поскольку "тащит" за собой стабилизатор.

После покидания снарядом ствола обгоняющие его газы стремятся развернуть его вокруг центра тяжести легким стабилизатором вперед.

Нельзя разогнать снаряд до сверхзвуковых скоростей, поскольку это приведет к срыву потока воздуха с лопастей стабилизатора и увеличению разброса.

Наиболее близким аналогом изобретения является турбостабилизатор, известный из RU 95119399 А, кл. F 42 В 10/28, опубл. 20.11.1997, фиг.1, с.3.

Известное средство обеспечивает вращение снаряда для его стабилизации за счет выполнения на контейнере, в котором располагается снаряд, вырезoв таким образом, чтобы при выстреле истекающие по вырезам в предснарядное пространство газы вызывали вращающий момент, действующий на снаряд.

Недостатками известного средства являются дисбаланс, нестабильность результатов стрельбы и невозможность стабилизации в канале ствола без направляющих или выступов.

Задачей изобретения является создание устройства, которое, имея простую конструкцию, технологичную форму, малую паразитную массу, обеспечивало бы получение на вылете из гладкого ствола снаряда, имеющего необходимые калибр, скорость, форму, вес и относительное удлинение. Снаряд должен быть стабилизирован за счет сообщаемого ему в канале гладкого ствола осевого вращения с необходимой скоростью. В варианте размещения устройства впереди снаряда должно быть обеспечено вращение снаряда вокруг оси проходящей через его действительный центр тяжести. Центр тяжести снаряда должен стабилизироваться относительно оси канала ствола без применения направляющих.

После вылета из ствола, устройство должно продолжать стабилизировать и вращать снаряд, а не опрокидывать, под действием обгоняющих их газов, вплоть до отделения от снаряда в результате раскрытия корпуса под действием центробежных сил и торможения встречным потоком воздуха.

Заявляемое изобретение характеризуется следующими существенными признаками.

1. Газовый турбостабилизатор использует для вращения снаряда в канале ствола энергию части рабочего газа, за счет давления которого осуществляется движение снаряда.

У прототипов вращение снаряда и его стабилизация осуществляются за пределами ствола с использованием встречного потока воздуха.

2. Стабилизатор имеет форму, присущую конструкциям газовых турбин, т.е. осевой и радиальной. Пропуск необходимого количества газа мимо снаряда осуществляется либо вокруг снаряда либо через канал внутри снаряда, если снаряд калиберный, либо сбросом газа в перепускную камеру интегрированного глушителя.

У прототипов стабилизатор имеет форму оперения стрелы (воздушный стабилизатор).

3. Газовый турбостабилизатор может быть расположен перед снарядом, или вокруг снаряда, или сзади снаряда. В этих случаях он будет соответственно или тянущим, или ведущим, или толкающим.

В варианте с тянущим газовым турбостабилизатором точка приложения силы давления газа находится впереди центра тяжести снаряда, к которому в противоположном направлении приложена сила инерции снаряда.

В вариантах с ведущим и толкающим газовыми стабилизаторами стабилизация снаряда возможна только относительно его геометрического центра тяжести. Стабилизация относительно оси канала ствола осуществляется направляющими снаряда.

У прототипов тянущий вариант мне неизвестен.

4. Контейнер со снарядом тянущего газового турбостабилизатора стенок ствола не касается. Его стабилизация осуществляется вращением и действием противоположно направленных силы давления рабочего газа и силы инерции снаряда.

У прототипов поддоны и направляющие механически удерживают снаряд в максимально возможной близости к оси канала ствола.

5. После вылета из ствола раскрытие вращающегося корпуса газового турбостабилизатора осуществляется центробежными силами с последующим торможением всей без исключения паразитной массы встречным потоком воздуха.

У прототипов после вылета из гладкого ствола происходит отделение только поддонов. Стабилизатор остается со снарядом. Отделение поддонов происходит под действием на них, а значит и на снаряд (невращающийся) обгоняющих газов и встречного потока воздуха.

Технические результаты, которые могут быть достигнуты применением газового турбостабилизатора.

1. Возможность осуществления боеприпасов различных типов, как подкалиберных, так и калиберных. Возможен вариант с радиальной газовой турбиной и сбросом отработавшего газа через перфорацию в стенках ствола. Эти боеприпасы будут иметь одинаковые (в пределах каждого типа оружия) габариты с возможностью их использования в одном стволе с одним патронником.

2. Возможность осуществления, благодаря размещению контейнера со снарядом внутри порохового заряда, подкалиберных боеприпасов малой длины как для гладкого, так и для нарезного стволов.

3. Возможность осуществления универсальных систем оружия способного без замены деталей и модулей использовать боеприпасы, одинаковые по габаритам, но различные по назначению от малокалиберных высокоскоростных до дробовых и гранат.

4. Повышение кучности стрельбы за счет применения гладких снарядов наиболее выгодной аэродинамической формы, вращающихся в стволе вокруг оси, проходящей через действительный центр тяжести снаряда.

5. Понижение звука выстрела сверхзвуковым снарядом за счет его специальной формы.

6. Возможность осуществления подкалиберных пуль большого относительного удлинения для пневматического оружия с гладким или нарезным стволом.

Для изготовления газового турбостабилизатора применимы современные полимеры, обладающие большим сопротивлением на разрыв и способные амортизировать ударные нагрузки. Возможно применение легких металлических сплавов и армирование металлами.

Перечень фигур чертежей

Фиг.1 - разрез патрона с тянущим газовым турбостабилизатором.

Фиг.2 - схема работы газового турбостабилизатора.

Фиг.3 - ведущий газовый турбостабилизатор.

Фиг.4 - толкающий газовый турбостабилизатор.

Фиг.5 - схема освобождения снаряда от паразитной массы.

Сведения, подтверждающие возможность осуществления изобретения

Газовый турбостабилизатор может быть расположен перед снарядом (фиг.1, 2), вокруг снаряда (фиг.3) и сзади снаряда (фиг.4). В зависимости от места расположения по отношению к снаряду является соответственно тянущим, ведущим и толкающим. Наиболее интересен вариант с тянущим газовым турбостабилизатором, поскольку позволяет расположить снаряд в пороховом заряде и применить контейнер без направляющих (фиг.1).

Газовый турбостабилизатор содержит контейнер 1 для снаряда 2, турбину-стабилизатор 3 с проемами 4 и соединяющую их передачу 5, может выполняться составным или в виде одной цилиндрической формы детали. Турбина, передача и частично контейнер имеют разрезы 6 или ослабляющие надрезы 7.

Тянущий и ведущий турбостабилизаторы передают вращательный момент на снаряд через плотно прижатые к нему давлением рабочего газа стенки контейнера.

Толкающий туроостабилизатор для передачи вращательного момента имеет внутри контейнера выступы и выемки, совпадающие с аналогичными на снаряде.

Турбина-стабилизатор представляет собой разрезной диск (в толкающем варианте неразрезной), имеющий толщину, достаточную для того, чтобы выдержать давление газа. По периметру диска имеется обтюратор одной из известных конструкций. На некотором расстоянии от края диска или с выходом к стенкам ствола имеются проемы для прохода части рабочего газа. Проемы имеют сложной формы газодинамические поверхности (лопатки газовой турбины), обеспечивающие эффективное отклонение проходящих через них газовых потоков 8 и создание вращательного момента.

Площадью сечения проемов и углом наклона их поверхностей задается количество истекающего газа и скорость вращения, сообщаемая через передачу контейнеру со снарядом.

Во время выстрела (фиг.2, 3, 4) сила давления рабочего газа F₁ действует на турбостабилизатор, который через передачу сообщает движение контейнеру со снарядом. Снаряд двигается по каналу ствола с ускорением, преодолевая силу инерции f₂. Одновременно с этим он начинает вращаться за счет вращательного момента, передаваемого на него от газовой турбины.

В варианте с тянущим турбостабилизатором и контейнером без направляющих (фиг.2) в результате действия на контейнер со снарядом противоположно направленных сил и придания ему вращения он стабилизируется относительно оси, проходящей через общий для контейнера и снаряда центр тяжести 0. Эта ось стабилизируется теми же силами относительно оси канала ствола.

В вариантах с ведущим и толкающим турбостабилизаторами стабилизация снаряда относительно оси ствола осуществляется направляющими 9 (фиг.3, 4). Это не значит, что стабилизация вращением в этих вариантах невозможна, просто она потребует некоторого усложнения конструкции и не всегда будет оправдана.

После вылета из канала ствола газовый турбостабилизатор некоторое время разгоняет, подкручивает и стабилизирует снаряд. Затем под действием центробежных сил корпус турбостабилизатора раскрывается по разрезам или надрезам и быстро тормозится встречным потоком воздуха.

Снаряд, освободившись от всей паразитной массы и обладая соответствующими его характеристикам скоростями движения и вращения, продолжает полет по траектории.